达冠全自动燃烧机应用状况摘要本文介绍国外全自动燃烧机雾化机理、空燃比优化设计、自控水平、节能和环保等特点，并对存在的问题进行了分析。o前言 国外燃烧机技术迅速发展，在加热质量、节能、环保以及自动化水平等方面，与国内普通烧嘴相比实现了新的飞跃。全自动燃烧机集燃烧喷嘴、专用助燃风机、定量油泵、调压阀、稳压阀、流量调节阀、切断阀、自动点火器、火焰监测器以及控制盒于一身。通过精心设计成为各部份有机结合的机电一体化高科技产品，用户只需接上控制电源和油管即能使用，为实现工业炉整体控制打下了良好的基础。 在过去的几十年里，我国在燃烧机的研究和开发上，取得了很大的成绩，但就整个燃烧系统来看，还比较落后．特别是自控方面，差距较大，其结果是:需要自动控制的工业炉，在设计时，尚需另外配置复杂的燃烧管路系统。工业炉窑自控水平的提高，迫切需要与之相配套的燃烧装置。本文主要讨论国外全自动燃烧机的应用状况。l国外全自动燃烧机雾化机理1.1烧嘴基本性能简介 各种燃烧装置，均应具备以下基本性能:(1)在规定的热负荷下，能保证燃料的完全燃烧；(2)燃烧过程稳定，能保证向炉内连续供热F(3)熊使火焰的方向、形状、刚性及铺展性符合炉型及加热工艺要求；(d)结构简单，使用维修方便。 对于液体燃料，燃料油需先经过雾化后，再进行燃烧。因此，油嘴除具有一般燃烧装置的基本性能外，还应具有良好的雾化性能。雾化方法，一般分为低压油嘴、高压油嘴．机械雾化油嘴和转杯油嘴。目前，国内常用的油嘴类别有:RK型低压油嘴、F型油压自动比例调节油嘴、QRF型全热风自动比例调节油嘴，以及K型油嘴。这些油嘴，其综合性能落后于世界80年代水平，特别是由于控制水平低，应用受到一定的限制。1.2油的雾化 根据雾化理论，雾化是一个复杂的物理过程，大致按以下六个阶段进行:(1)液体由喷嘴流出时形成薄膜或流股；(2)由于流体的初始紊流状态和空气对液体流股的作用，使流体表面发生弯曲波动；(3)在空气压力作用下，产生了流体薄膜；(1)靠表面张力的作用，薄膜分裂成颗粒；(5)颗粒的继续碎裂；(6)颗粒的聚合。如1.3油的雾化方法i．3．i介质雾化:主要靠附加介质的能量使油雾化，按压力分高、中、低三种。 (1)高压雾化，雾化剂压力0.1 Mpa以上； (2)申压雾化，雾化剂压力0.01～0.1 Mpa； (3)低压雾化，雾化剂压力0.003—0. 01 Mpa。1.3.2机械雾化:靠液体本身的压力能把液体以高速喷入相对静止的空气中，或以旋转方式使油流加强搅动，使油得到雾化。 油烧嘴结构对雾化质量影响很大，其主要结构尺寸是:(1)雾化剂的出口断面；(2)油出口断面J(3)雾化剂与油流股交角；(4)雾化剂的旋转角度；(5)油的旋转角度；(6)雾化剂与油相遇的位置；(7)雾化剂或油的出口孔数；(8)各孔的形状以及它们之间的相对位置。这些因素都影响着雾化剂对油流股单位表面上作用力的大小、作用面积和作用时间，因而影响颗粒平均直径，同时也影响油雾的张角和油流股断面上油粒的分布。通过采取减小雾化剂和油的出口断面，适当增加雾化剂与油的交角，造成流股的旋转，分级雾化，多孔流出，内部混合等措施，可以减小颗粒平均直径，改善雾化质量。 油压的影响:对于机械雾化烧嘴，是靠油流股本身的脉动而实现雾化的。因此，油流股的速度越大越好。要求高的油压，一般在2.0 Mpa左右或更高，油压越高，越可能达到好的雾化质量。1.4国外全自动燃烧机雾化机理 国外全自动燃烧机以机械雾化为主，介质雾化较少，以下主要介绍机械雾化。 全自动燃烧机，自带风机，自带油泵，兼有调压阀、稳压阀、流量调节阀、切断阀、自动点火器、火焰监测器、控制盒等功能于一身。属油压式（机械式）油烧嘴，是靠油在本身压力作用下由烧嘴喷出而雾化，它不需要雾化剂。而燃烧时，所需要的全部空气，用自带风机供给。为了保证油压式烧嘴的雾化质量，油压设定为1. 5～2.5 MPa或更高。图3为喷嘴结构图。 图1为离心式油压烧嘴内部喷头示意图，油经过分流片1上许多小孔，进入涡流片2．在涡流片2上，进油 油以切线方向流入，高速旋转·然后由雾化片3上的喷口喷出。由于离心力作用，产生大的切线速度，使油能得到较好的雾化，并且靠流股的旋转，造成与空气合的有利条件。 图6为自动燃烧机安装使用图，用户只需接上控制电源和油管即能使用。1.5油雾与空气的混合 全自动燃烧机，助燃空气，由自带风机供给。油雾与空气的混合，基本上是两个流股的混合。混合的速度，决定于流体动力学因素，与两个气体流股（如煤气与空气流股）的混合是类似的。混合特点如图7。2空燃比优化设计，燃烧机出力足 全自动燃烧机通过对燃烧状况进行优化设计，采用液压电磁阀，对油压和风门开度有机匹配，并通过程序控制器，合理调节空燃比。从而使燃料完全燃烧，燃料燃烧温度高，燃烧机出力足。2.1空燃比优化设计 正确控制燃料量与空气量的配比，是合理组织燃烧过程的重要内容，在保证燃料完全燃烧的条件下，使助燃空气量以*低限量超过燃烧所需理论值，亦即空气过剩系数*小。即燃烧温度*高，而炉子加热速度更快，燃料消耗量亦更低。 图8为空气过剩系数与燃烧温度的关系。例如:当供给的空气量，增加为理论值的1.3倍，即空气过剩系数。增加到1.3时，燃烧温度则由2 lclo C降低到1680 C．相应。降至0.7时，燃烧温度更低至1 600(’，燃烧温度大幅度地降低，必然使炉内辐射热交换状况变坏，*终导致燃料消耗量增加。 全自动燃烧机通过对空燃比进行优化设计，使油压、油量、助燃空气量合理匹配，采用电磁阀控制油压及风门开度，设计精巧先进。2.2燃烧机出力足 通过燃烧喷嘴和助燃风机的先进设计，全自动燃烧机，燃烧效率高，出力足，噪声小。图9为炉膛压力燃油量，燃烧机出力关系。3节能与环保 图1 0为空气过剩系数与燃油消耗量之间的关系，假定燃油时*合适的空气过剩系数为1.2，此时燃料消耗量为100%，烟气中O:含量为4%，如空气过剩系数改为1.6，则烟气中O:含量增加为8%，对排烟温度为1 200 C的加热炉来说，其燃料消耗量将提高到180%。 经过优化设计的全自动燃烧机，节能效果好。某厂改造一台锻造加热炉，选用全自动燃烧机，六个月后经统计分析对比结论为:改用全自动燃烧机后，每吨锻件耗油下降1 4.5%。 经环保部门检测，燃烧产物中cO和co-的排放量，符合当今欧洲*严格的空气排放标准。4舂在的问题及改进 全自动燃烧机原来大多用在锅炉上，将它用在工业炉上收到了较好的效益，但还存在一些问题需要在实践中改进。4.1在工业炉窑上，配置多台燃烧机，且炉温较高(如1 800℃)时，单台燃烧机的通断，依靠所在温区的温度来控制。现在全自动燃烧机，多数配置日光型光电管探测器，这样，当一台燃烧机需要重新点火时，却不能正常点火。原因是:其它燃烧机的火焰光线或高温炉体，被它的探测器视为该燃烧机正在工作。这一问题，株州工业炉制造公司在加热炉上得到了较好的解决。4.2 由于工业炉与锅炉的炉压控制方式不同，锅炉在达到温度设定值，燃烧机停止工作时，炉内是负压，致使烧嘴处温度较低，不会造成燃烧机的过热。而工业炉为正压操作，在炉温达到设定值单台燃烧机停止工作时，其它燃烧机产生的高温烟气和炉壁的高温辐射，会使燃烧机本体产生过热。这样就可能造成喷头及控制元件的损坏。这种情况，在机器正常工作时，由于油等燃料与空气的冷却作用而不会出现。这一问题，株州工业炉制造公司通过安装结构改进得到了较好的解决。4.3全自动燃烧机在辐射管炉上应用时，由于受辐射管径的限制，有时将造成管壁结焦，甚至堵塞管子。这一问题，株州工业炉制造公罚做了很多卓有成效的工作，得到了改进。4.4全自动燃烧机现有的助燃空气均为冷风，为了提高热效率和节约能源，目前我国在高温工业炉上大多采取了换热器回收烟气余热的方法。在这种情况下，自控水平高的全自动燃烧机反而不能应用。因此要在结构上与之配套改进。5 目的 近几年来，笔者将全自动燃烧机应用于工业炉上，取得了很好的效果，本文简要介绍全自动燃烧机的应用特点，目的是想借此加强工业炉行业广大科技人员的交流，把这一新技术产品广泛应用到工业炉窑上，推动工业炉技术的向前发展。