CN102338695B - 工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法，即烧嘴分别通过助燃风机、空气流量计和煤气流量计通入空气和煤气，实验炉排烟口分别串接排烟风机、煤气换热器和空气换热器，并各回路分别设有阀门控制，空气和煤气可通过多个阀门与换热器换热后输入烧嘴并分别通过温度计和压力计检测温度和压力；在空气和煤气冷态情况下，调整烧嘴功率，得到空气和煤气压力-流量曲线，分别调整空气和煤气温度，在烧嘴不同功率下，分别得到空气和煤气的压力-流量曲线，在烧嘴额定功率下，调整空气过剩系数，检测烟气成分。本标定系统可模拟炉窑实际工况，通过本方法得到烧嘴在各工况下的标定参数，方便烧嘴在实际工况下的应用，提高烧嘴调试效率和燃烧效果。

Description

工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法

技术领域

本发明涉及一种工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法。

背景技术

工业炉窑直燃烧嘴通过输入空气和煤气实现在炉窑内的燃烧，由于炉窑实际应用情况多变，烧嘴基本属于非标设计，新设计的烧嘴标定时，将烧嘴设置于实验炉炉壁，烧嘴通入空气和煤气，然后调整烧嘴至额定燃烧功率，实验炉为额定工况下进行烧嘴实验标定，得出该烧嘴额定工况下的一系列重要参数，包括空气和煤气的流量、压力。但往往现场实际应用的烧嘴并不是工作在烧嘴实验标定的工况下，这时烧嘴实验标定获得的参数无法使用，需要在现场反复调试输入烧嘴的空气和煤气的流量和压力，才能摸索到该工况下烧嘴的相关参数，这个过程往往严重影响现场炉窑的正常生产，烧嘴最终的燃烧效果也会比较差，且烧嘴参数现场调试效率低；且由于生产现场的条件限制，如计量不准确，气源压力、热值不稳定等因素，烧嘴一般都很难调到最佳的燃烧状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法，利用本标定系统可模拟炉窑实际工况实现烧嘴参数标定，本方法得到烧嘴在炉窑各工况下的标定参数，方便了烧嘴在现场实际工况下的应用，提高了烧嘴的调试效率和燃烧效果，保证了炉窑的正常生产。

为解决上述技术问题，本发明工业炉窑直燃烧嘴的标定系统包括实验炉和标定烧嘴，所述标定烧嘴设于所述实验炉炉壁，还包括助燃风机、空气流量计、煤气流量计、排烟风机、煤气换热器、空气换热器、第一压力计、第二压力计、第一温度计、第二温度计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，所述助燃风机输出端依次串接所述空气流量计、第一阀门、第二阀门后连接所述标定烧嘴的空气输入端，所述煤气流量计依次串接所述第五阀门、第六阀门后连接所述标定烧嘴的煤气输入端，所述第一压力计和第一温度计以及第二压力计和第二温度计分别设于所述标定烧嘴的煤气输入端和空气输入端，所述排烟风机依次串接第九阀门、煤气换热器的烟气输入输出端、空气换热器的烟气输入输出端后连接所述实验炉的排烟口，所述空气换热器的换热介质输入端和输出端分别通过所述第三阀门和第四阀门连接所述第二阀门的输入端和输出端，所述煤气换热器的换热介质输入端和输出端分别通过所述第七阀门和第八阀门连接所述第六阀门的输入端和输出端，所述第十阀门的输入端连接所述实验炉排烟口。

进一步，本系统还包括第十一阀门、第十二阀门和第十三阀门，所述第十一阀门输入端连接所述实验炉排烟口，所述第十二阀门的输入端连接所述空气换热器的烟气输出端，所述第十三阀门的输入端连接所述煤气换热器的烟气输出端。

进一步，上述煤气换热器和空气换热器采用多级输出回路换热器。

基于上述标定系统的直燃烧嘴标定方法包括如下步骤：

步骤一、在标定烧嘴的空气输入端和煤气输入端分别输入20℃-30℃的冷态空气和煤气，并将标定烧嘴调整至额定燃烧功率，稳定燃烧5-10分钟；

步骤二、逐渐调整标定烧嘴的燃烧功率，从标定烧嘴能稳定燃烧的最小功率调整至能稳定燃烧的最大功率，每次调整的幅度为标定烧嘴额定功率的10%-20%，并分别记录标定烧嘴各燃烧功率下的标定烧嘴空气输入端和煤气输入端的空气压力、流量和煤气压力、流量，得到烧嘴不同燃烧功率下冷态空气和煤气的压力-流量曲线；

步骤三、通过空气换热器调整输入标定烧嘴空气输入端的空气温度，将空气温度从20℃-30℃调整至800℃-1000℃，空气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴空气输入端的空气压力和空气流量，得到煤气为冷态时，不同空气温度、不同烧嘴燃烧功率下空气的压力-流量曲线；通过煤气换热器调整输入标定烧嘴煤气输入端的煤气温度，将煤气温度从20℃-30℃调整至300℃-500℃，煤气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴煤气输入端的煤气压力和煤气流量，得到空气为冷态时，不同煤气温度、不同烧嘴燃烧功率下煤气的压力-流量曲线；

步骤四、在标定烧嘴额定燃烧功率下，调整标定烧嘴空气输入端的空气过剩系数，即实际输入空气量与理论需要空气量的比值，空气过剩系数从1.5调整至0.9，每次调整幅度为0.1，分别记录不同空气过剩系数下实验炉排烟口的烟气成分。

由于本发明工业炉窑直燃烧嘴的标定系统及方法采用了上述技术方案，即标定烧嘴设于实验炉炉壁，烧嘴分别通过助燃风机、空气流量计和煤气流量计通入空气和煤气，实验炉排烟口分别串接排烟风机、煤气换热器和空气换热器，空气、煤气和排烟回路分别设有阀门控制，空气和煤气可通过多个阀门与换热器换热后输入烧嘴并分别设有温度计和压力计检测温度和压力；在空气和煤气冷态情况下，调整烧嘴燃烧功率，得到空气和煤气的压力-流量曲线，分别调整空气和煤气温度，在烧嘴不同燃烧功率下，分别得到空气和煤气的压力-流量曲线，在烧嘴额定燃烧功率下，调整空气过剩系数，检测烟气成分。利用本标定系统可模拟炉窑实际工况实现烧嘴参数标定，本方法得到烧嘴在炉窑各工况下的标定参数，方便了烧嘴在现场实际工况下的应用，提高了烧嘴的调试效率和燃烧效果，保证了炉窑的正常生产。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明工业炉窑直燃烧嘴的标定系统的示意图，

图2为本标定方法某些工况下空气或煤气的压力-流量曲线。

具体实施方式

如图1所示，本发明工业炉窑直燃烧嘴的标定系统包括实验炉1和标定烧嘴2，所述标定烧嘴2设于所述实验炉1炉壁，还包括助燃风机3、空气流量计7、煤气流量计8、排烟风机4、煤气换热器6、空气换热器5、第一压力计91、第二压力计92、第一温度计61、第二温度计51、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19和第十阀门20，所述助燃风机3输出端依次串接所述空气流量计7、第一阀门11、第二阀门12后连接所述标定烧嘴2的空气输入端，所述煤气流量计8依次串接所述第五阀门15、第六阀门16后连接所述标定烧嘴2的煤气输入端，所述第一压力计91和第一温度计61以及第二压力计92和第二温度计51分别设于所述标定烧嘴2的煤气输入端和空气输入端，所述排烟风机4依次串接第九阀门19、煤气换热器6的烟气输入输出端、空气换热器5的烟气输入输出端后连接所述实验炉1的排烟口，所述空气换热器5的换热介质输入端和输出端分别通过所述第三阀门13和第四阀门14连接所述第二阀门12的输入端和输出端，所述煤气换热器6的换热介质输入端和输出端分别通过所述第七阀门17和第八阀门18连接所述第六阀门16的输入端和输出端，所述第十阀门20的输入端连接所述实验炉1排烟口。

进一步，本系统还包括第十一阀门21、第十二阀门22和第十三阀门23，所述第十一阀门21输入端连接所述实验炉1排烟口，所述第十二阀门22的输入端连接所述空气换热器5的烟气输出端，所述第十三阀门23的输入端连接所述煤气换热器6的烟气输出端。所述第十一阀门21、第十二阀门22和第十三阀门23用于实验炉1排烟回路中的冷风稀释并可在实验炉1排烟口、空气换热器5烟气输出端或煤气换热器6烟气输出端分别通入冷风，方便烟气回路中的温度控制，便于将空气温度和煤气温度按烧嘴标定的要求实施调整。

进一步，上述煤气换热器6和空气换热器5采用多级输出回路换热器。多级输出回路换热器可选择空气和煤气的换热量，以便将空气和煤气温度按需调整。

基于上述标定系统的直燃烧嘴标定方法包括如下步骤：

步骤一、在标定烧嘴的空气输入端和煤气输入端分别输入20℃-30℃的冷态空气和煤气，并将标定烧嘴调整至额定燃烧功率，稳定燃烧5-10分钟；标定烧嘴点火初时，由于实验炉炉膛和烧嘴砖均为冷态，烧嘴燃烧不稳定，因此需稳定燃烧一段时间，以保证燃烧稳定后再实施烧嘴标定；

步骤二、逐渐调整标定烧嘴的燃烧功率，从标定烧嘴能稳定燃烧的最小功率调整至能稳定燃烧的最大功率，每次调整的幅度为标定烧嘴额定功率的10%-20%，并通过压力计和流量计分别记录标定烧嘴各燃烧功率下的标定烧嘴空气输入端和煤气输入端的空气压力、流量和煤气压力、流量，得到烧嘴不同燃烧功率下冷态空气和煤气的压力-流量曲线；通常烧嘴能稳定燃烧的最小功率为额定功率的5%-10%，而能稳定燃烧的最大功率为额定功率的120%-150%；

步骤三、通过空气换热器调整输入标定烧嘴空气输入端的空气温度，将空气温度从20℃-30℃调整至800℃-1000℃，空气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴空气输入端的空气压力和空气流量，得到煤气为冷态时，不同空气温度、不同烧嘴燃烧功率下空气的压力-流量曲线；通过煤气换热器调整输入标定烧嘴煤气输入端的煤气温度，将煤气温度从20℃-30℃调整至300℃-500℃，煤气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴煤气输入端的煤气压力和煤气流量，得到空气为冷态时，不同煤气温度、不同烧嘴燃烧功率下煤气的压力-流量曲线；

步骤四、在标定烧嘴额定燃烧功率下，调整标定烧嘴空气输入端的空气过剩系数，即实际输入空气量与理论需要空气量的比值，空气过剩系数从1.5调整至0.9，每次调整幅度为0.1，分别记录不同空气过剩系数下实验炉排烟口的烟气成分，主要记录烟气中CO和O2含量，根据实际生产中不同的炉内气氛需求，可以选择不同的空气过剩系数进行标定烧嘴的燃烧，通过烟气成分分析满足实际生产的炉内气氛。实验炉的烟气可通过设于实验炉排烟口的阀门采集。

如图2所示，曲线A为在空气和煤气冷态情况下，冷态温度为25℃，调整标定烧嘴燃烧功率得到的空气或煤气的压力-流量曲线，曲线B为空气或煤气温度为200℃时，调整标定烧嘴燃烧功率得到的空气或煤气的压力-流量曲线，曲线C为空气或煤气温度为300℃时，调整标定烧嘴燃烧功率得到的空气或煤气的压力-流量曲线，曲线D为空气或煤气温度为400℃时，调整标定烧嘴燃烧功率得到的空气或煤气的压力-流量曲线，曲线E为空气或煤气温度为550℃时，调整标定烧嘴燃烧功率得到的空气或煤气的压力-流量曲线。

本标定系统中空气和煤气分别通过空气流量计和煤气流量计接入标定烧嘴，便于空气和煤气的流量计量，标定烧嘴空气输入端和煤气输入端设置的空气压力计和煤气压力计用于检测空气压力和煤气压力，标定烧嘴空气输入端和煤气输入端设置的温度计分别检测空气温度和煤气温度，实验炉排烟口串接空气换热器和煤气换热器，方便烧嘴标定过程中空气温度和煤气温度的调整，且空气和煤气通过若干阀门控制可全部或部分经换热器换热，也可全部不经换热器直接进入标定烧嘴，因而提供了多种空气和煤气温度的调整手段，第十阀门设于实验炉排烟口用于烟气的采集，便于对烟气成分的分析。

通过本标定方法获得烧嘴在不同工况下的空气压力-流量曲线和煤气压力-流量曲线，以及不同空气过剩系数下的烟气成分数据，作为该烧嘴的重要性能参数并指导实际生产过程中烧嘴的调试；实际生产过程中，根据炉窑和烧嘴的实际应用工况，通过该烧嘴标定的相应该工况的曲线，查出烧嘴对应的工作点，及时调整该烧嘴空气输入端和煤气输入端的压力和流量，或根据炉内气氛需求及时调整烧嘴空气输入端的空气过剩系数，即可保证该烧嘴能燃烧在最佳状态，满足炉窑工作的需要，保证炉窑的正常运行。

Claims (4)

1.一种工业炉窑直燃烧嘴的标定系统，包括实验炉和标定烧嘴，所述标定烧嘴设于所述实验炉炉壁，其特征在于：还包括助燃风机、空气流量计、煤气流量计、排烟风机、煤气换热器、空气换热器、第一压力计、第二压力计、第一温度计、第二温度计、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，所述助燃风机输出端依次串接所述空气流量计、第一阀门、第二阀门后连接所述标定烧嘴的空气输入端，所述煤气流量计依次串接所述第五阀门、第六阀门后连接所述标定烧嘴的煤气输入端，所述第一压力计和第一温度计以及第二压力计和第二温度计分别设于所述标定烧嘴的煤气输入端和空气输入端，所述排烟风机依次串接第九阀门、煤气换热器的烟气输入输出端、空气换热器的烟气输入输出端后连接所述实验炉的排烟口，所述空气换热器的换热介质输入端和输出端分别通过所述第三阀门和第四阀门连接所述第二阀门的输入端和输出端，所述煤气换热器的换热介质输入端和输出端分别通过所述第七阀门和第八阀门连接所述第六阀门的输入端和输出端，所述第十阀门的输入端连接所述实验炉排烟口。

2.根据权利要求1所述的工业炉窑直燃烧嘴的标定系统，其特征在于：本系统还包括第十一阀门、第十二阀门和第十三阀门，所述第十一阀门输入端连接所述实验炉排烟口，所述第十二阀门的输入端连接所述空气换热器的烟气输出端，所述第十三阀门的输入端连接所述煤气换热器的烟气输出端。

3.根据权利要求1所述的工业炉窑直燃烧嘴的标定系统，其特征在于：所述煤气换热器和空气换热器是多级输出回路换热器。

4.根据权利要求1所述标定系统的直燃烧嘴标定方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、在标定烧嘴的空气输入端和煤气输入端分别输入20℃-30℃的冷态空气和煤气，并将标定烧嘴调整至额定燃烧功率，稳定燃烧5-10分钟；

步骤二、逐渐调整标定烧嘴的燃烧功率，从标定烧嘴能稳定燃烧的最小功率调整至能稳定燃烧的最大功率，每次调整的幅度为标定烧嘴额定功率的10%-20%，并分别记录标定烧嘴各燃烧功率下的标定烧嘴空气输入端和煤气输入端的空气压力、流量和煤气压力、流量，得到烧嘴不同燃烧功率下冷态空气和煤气的压力-流量曲线；

步骤三、通过空气换热器调整输入标定烧嘴空气输入端的空气温度，将空气温度从20℃-30℃调整至800℃-1000℃，空气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴空气输入端的空气压力和空气流量，得到煤气为冷态时，不同空气温度、不同烧嘴燃烧功率下空气的压力-流量曲线；通过煤气换热器调整输入标定烧嘴煤气输入端的煤气温度，将煤气温度从20℃-30℃调整至300℃-500℃，煤气温度每升高50℃-100℃，重复调整步骤二中标定烧嘴的燃烧功率，同时记录标定烧嘴煤气输入端的煤气压力和煤气流量，得到空气为冷态时，不同煤气温度、不同烧嘴燃烧功率下煤气的压力-流量曲线；

步骤四、在标定烧嘴额定燃烧功率下，调整标定烧嘴空气输入端的空气过剩系数，即实际输入空气量与理论需要空气量的比值，空气过剩系数从1.5调整至0.9，每次调整幅度为0.1，分别记录不同空气过剩系数下实验炉排烟口的烟气成分。