脈沖燃燒技術在工業爐上的應用
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- 脈沖燃燒技術在工業爐上的應用北京神霧熱能技術有限公司
摘 要：本文介紹了一種新工業爐燃燒控制技術——脈沖燃燒控制技術，對其原理和優勢進行了闡述，并對這種技術在工業爐上的應用作了詳細的探討。
關鍵詞：脈沖燃燒 控制 燃燒器 脈寬調制 電磁閥
1 前言
工業爐的燃燒控制水平直接影響到生產的各項指標，例如：產品質量、能源消耗等。目前國內的工業爐一般都采用連續燃燒控制的形式，即通過控制燃料、助燃空氣流量的大小來使爐內的溫度、燃燒氣氛達到工藝要求。由于這種連續燃燒控制的方式往往受到燃料流量的調節和測量等環節的制約，所以目前大多數工業爐的控制效果不佳。隨著工業爐工業的迅猛發展，脈沖式燃燒控制技術也應運而生，并在國內外得到一定程度的應用，取得了良好的使用效果。
2 工業爐行業采用脈沖燃燒的必要性
目前高檔工業產品對爐內溫度場的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩定可控性要求較高，使用傳統的連續燃燒控制無法實現。隨著寬斷面、大容量的工業爐的出現，必須采用脈沖燃燒控制技術才能控制爐內溫度場的均勻性。
3 脈沖燃燒控制的原理和優勢
故名思義，脈沖燃燒控制采用的是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調制技術，通過調節燃燒時間的占空比（通斷比）實現窯爐的溫度控制。燃料流量可通過壓力調整預先設定，燒嘴一旦工作，就處于滿負荷狀態，保證燒嘴燃燒時的燃氣出口速度不變。當需要升溫時，燒嘴燃燒時間加長，間斷時間減小；需要降溫時，燒嘴燃燒時間減小，間斷時間加長。控制圖見圖1。
圖1 工業爐窯脈沖燃燒溫度控制示意圖
脈沖燃燒控制的主要優點為：
傳熱效率高，大大降低能耗。
可提高爐內溫度場的均勻性。
無需在線調整，即可實現燃燒氣氛的精確控制。
可提高燒嘴的負荷調節比。
系統簡單可靠，造價低。
減少NOx的生成。
普通燒嘴的調節比一般為1：4左右，當燒嘴在滿負荷工作時，燃氣流速、火焰形狀、熱效率均可達到最佳狀態，但當燒嘴流量接近其最小流量時，熱負荷最小，燃氣流速大大降低，火焰形狀達不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿負荷流量50%以下時，上述各項指標距設計要求就有了較大的差距。脈沖燃燒則不然，無論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態，一種是滿負荷工作，另一種是不工作，只是通過調整兩種狀態的時間比進行溫度調節，所以采用脈沖燃燒可彌補燒嘴調節比低的缺陷，需要低溫控制時仍能保證燒嘴工作在最佳燃燒狀態。在使用高速燒嘴時，燃氣噴出速度快，使周圍形成負壓，將大量窯內煙氣吸人主燃氣內，進行充分攪拌混合，延長了煙氣在窯內的滯流時間，增加了煙氣與制品的接觸時間，從而提高了對流傳熱效率，另外，窯內煙氣與燃氣充分攪拌混合，使燃氣溫度與窯內煙氣溫度接近，提高窯內溫度場的均勻性，減少高溫燃氣對被加熱體的直接熱沖擊。
燃燒氣氛的調節是提高工業窯爐性能必不可少的一個環節，而傳統的連續燃燒控制只能通過在線測量煙氣殘氧量，反饋給燃燒氣氛控制器，然后實時調節控制助燃空氣流量執行器的輸出，才能精確控制爐內的燃燒氣氛。由于檢測煙氣殘氧的氧化鋯傳感器的可靠性、壽命和價格的原因，在工業現場的使用往往不理想。...
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