多膛炉燃烧室自动点火系统提升与应用

赵江海，周玉林，牛明光

（河南豫光锌业有限公司，河南 济源 454650）

河南豫光锌业有限公司多膛炉燃烧室安装高速烧嘴，通过PLC 自动化控制自动点火，通过空燃比例阀，调节燃气与空气的比例，此种控制系统具有：①自动点火；②各炉膛温度可根据工况调节；③天然气燃烧效率高；④操作简单；⑤经济节能，综合造价低等特点。但在长期使用过程中发现其存在一系列常见的故障。

1 燃烧器自动点火、温度调节系统影响因素

自动点火原理：燃烧器设计有点火系统，即首先点燃小火（母火），火焰检测器检测到母火正常后再开启主燃气安全阀点燃主火，杜绝炉内出现闪爆的隐患；燃烧器设计采用多次分级混合的燃烧原理，第一级燃料与一次风在燃烧器内经过了初步的预混，达到着火条件即在燃烧器火焰筒内已经着火燃烧，并在燃烧室内设计了旋流装置使高温烟气在燃烧室内产生旋转，旋转的高温烟气成菊花状散开去点燃二级燃料，调节温度后，天然气、风量随之变化。

1.1 影响自动点火成功率的因素

由于燃烧室内正常运行时为微正压，导致氧化锌附着在点火棒上，每次点火时候影响点火效果。

1.2 影响燃烧室温度的因素

燃烧室通过调节天然气与压缩风的流量来进行温度的控制，燃气比例阀调节误差大时，无法精确调整到燃烧室所需的温度。

2 自动点火系统经常出现的故障

（1）天然气与压缩风比例通过机械连杆式调节机构调节，无法精准调节且存在机械卡死现象，点火费时费力，造成能源浪费现象。

（2）设备老化、自动化程度低，故障率较高，工作效率较低。

（3）天然气与助燃风比例不协调，燃烧不充分，极易出现冒黑烟现象，不利于环保生产。

（4）燃烧器燃气管理上是设计安装的单安全电磁阀，没有按照国家燃烧器规范标准设计，存在安全隐患。

（5）燃气管路及安全阀门没有设计进行检漏功能，存在安全隐患。

（6）炉膛温度测量不准确。

3 通过技术改造造，降低设备故障率

针对燃烧烧嘴的改造。

（1）针对多膛炉现场使用环境比较差，氧化锌粉尘大，需连续加热的情况，选用分体式燃烧器，采用半预混式燃烧器结构，设计上采用多级旋流半预混式先进的燃烧机理，混合强烈充分与火焰接触部位采用耐热不锈钢（310S）材料制造。

图1 多膛炉现场使用图

燃烧效率达到99.9%燃烧器设计采用多次分级混合的控制，避免了机械连杆式的调节方式调节不精准以及卡死问题。由于蝶阀的调节属于非线性调节，所以，在比例调节的过程中，必然会造成风气比调节失衡。本设备采用多档分段式比例调节，采用结果导向的方式，通过燃烧效果测定找出数个燃烧最佳风气比例的挡位，绘制成燃烧曲线。生产过程中，通过工艺点的温度，由PLC 控制火焰在各个挡位中进行调节，使空气与燃气可实行电子自动比例调节，燃气流量可在20Nm3/h ～100Nm3/h 调节，负荷比可达1:5；燃烧器可根据温度设定（炉内温度600℃～800℃），进行精确自动负荷控制。

（4）自动点火、空气与燃气控制系统图。

4 结束语

图2 自动点火、空气与燃气控制系统图

通过改进燃烧烧嘴和采用天然气、压缩风自动调节控制系统，选用耐燃气/空气自动按照比例来调整流量大小变化，将温度精确控制在±5℃～10℃范围；河南豫光锌业公司多膛炉燃烧室自动点火设备使用寿命大幅度提升，设备有效运行时间显著提高，设备年维修和消耗成本显著降低，据统计年节约费用10 万元/年。燃烧原理，第一级燃料与一次风在燃烧器内经过了初步的预混，达到着火条件即在燃烧器火焰筒内已经着火燃烧，并在燃烧室内设计了旋流装置使高温烟气在燃烧室内产生旋转，旋转的高温烟气成菊花状散开去点燃二级燃料。在燃烧器端板上设计能够满足烧嘴观火、探火和清理的功能，整体结构性良好；面板安装采用通用的安装结构，简易方便。燃烧器内部结构设计有防止回火的装置，使之没有产生燃气回火燃烧条件，从结构上消除了回火的危险。

（2）为了确保点火的可靠性，燃烧器设计有点火系统，即首先点燃小火（母火），火焰检测器检测到母火正常后再开启主燃气安全阀点燃主火，二次点火能确保主火成功率100%，杜绝炉内出现闪爆的隐患。

（3）通过PLC 进行调节，助燃风和燃气由电动蝶阀单独