关键词：工业炉燃烧技术；创新；措施
引言
优化工业锅炉燃烧技术可提高锅炉燃烧性能及降低环境污染程度。结合工业炉优化燃烧的实际情况，探析了基于参数调整的试验研究、燃烧理论建模研究、燃烧设备设计与改造研究、检测技术的燃烧优化研究、人工智能的燃烧优化研究该５种燃烧优化技术的优化改进。由相关分析可知：试验调整优化锅炉燃烧技术的方法一般适用于新建锅炉的调试阶段或更换燃料等情况；开展工业锅炉冷热态模拟可验证设计的合理性，多用于离线分析或仿真研究，尚不能应用于燃烧过程的在线实时建模和优化；对锅炉燃烧设备设计和优化改造的应用较为广泛。
1系统组成与工作原理
蓄热式燃烧系统，其组成成分主要可以分为：换向阀、燃料供给系统，烧嘴、供风管道和风机、排烟管道、引风机和烟囱，同时还包括自动化控制系统和热工测量器件。对工业炉燃烧技术进行改造创新的过程，就是对工业炉供热系统进行更新换代的过程，除此之外，工业炉炉体和钢结构都保持原有结构，不再进行变化。蓄热式高温燃烧系统，在进行燃烧作业时，能够将空气预热温度提升到1000℃以上，和传统的加热炉相比，热效率增长了20%~30%。而且对于在传统加热炉中不能够发挥作用的低热值燃料，在高温加热炉中，其应用范围得到了拓展。其工作原理如下：对于蓄热式高温燃烧系统来讲，其属于工业炉供热系统和排烟系统、自动化控制系统共同组合以及配合工作所形成的统一整体，在燃烧过程中烧嘴成对出现，并且共同组合形成燃烧单元，同时，换向阀和控制系统对燃烧单元进行辅助，换向阀和控制系统在燃烧单元两侧布置或者是同一侧进行布置。当燃料和助燃空气通过换向阀，进入到单个的烧嘴中，蓄热体立即开始蓄热。在蓄热过程中，烧嘴处会高温空气、燃料和助燃空气进行接触，形成火焰，进行燃烧。而一对烧嘴中的另一个则进行排烟。排出的烟气温度高达1200℃左右，这些烟气也不会排放到外部，会进入到蓄热体内部进行放热，放热结束之后烟气冷却，经过换向阀从排烟管道以及引风机向烟囱高空进行排放。这样一个循环大约维持的时间在200s左右。一个循环结束之后，一对烧嘴中的供热烧嘴转变成排烟烧嘴，而排烟烧嘴则变成供热烧嘴。不断的交替循环，通过换向阀进行控制，能够使蓄热体加热及放热过程不会间断，使得烟气余热的回收效率大大增加，帮助助燃空气进行加热，同时还能够降低加热过程中的能源损耗以及污染物排放。
2工业炉燃烧技术的创新
2.1脉冲燃烧方式
在工业炉燃烧控制过程中，脉冲燃烧方式中所采用的燃料主要分为大小两路，而且借助双位蝶阀来实现对助燃空气的有效控制。如果烧嘴处于小火状态时，则会导致小火电磁阀接通，并使双位蝶阀处于小风状态，以确保助燃空气和燃料的配比满足预期要求。反之烧嘴处于大火状态时，会促使大火电磁阀接通，并使双位蝶阀处于大风状态。通常情况下，由于燃料和助燃空气来自于两套完全独立的系统，但是烧嘴大小火状态下阀门保持着固定的开度。当助燃空气或燃料管道压力出现一定幅度的变化时，将有可能改变空气系数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而脉冲燃烧烧嘴的大小火会进行比较频繁的切换，从而出现比较大幅度的管道的压力波动，导致空燃比无法进行精准的控制。除此之外，当助燃空气温度出现变化时，将会引发助燃空气的体积出现膨胀，导致同样体积内氧含量发生变化，从而使空气系数发生变化。因此，传统的脉冲燃烧方式在实际应用过程中存在一定的局限性，缺乏维持一个正常的空燃比，此时就需要采取有效措施来对工业炉燃烧控制方式进行不断的优化。
2.2地下采煤工艺的基本条件
我国的地形分布和地质结构均比较复杂，因此各个地区的煤炭资源在开采时都要根据地理环境制定相应的开采方法，地质条件存在差异，对于设备、技术等的要求均会有所不同。综合考量之后，选择比较适宜的采煤工艺，从而保证高效和高产。综采工艺的适宜条件。综采工艺由于机械化程度比较高，因此大大提升生产效率，同时能够兼顾生产施工人员的安全，对于劳动力比较缺乏的地区比较适宜;其缺点是对于煤层的要求相对比较高，因为是全机械化生产，所以生产成本比较高，再加上机械设备的操作需要专业的操作人员做技术支撑，因此对于技术的要求也比较高。考虑到这些因素，综采工艺的开采条件是煤层的结构比较简单，煤层的地层和顶层的条件都非常好，煤层的倾斜角度和赋存值波动范围均比较小，其中对于倾斜角度的要求在55°以下。普通的机械化采煤工艺较综采工艺其机械化程度明显较低，相应的生产成本也明显较低，但是生产效率也只能占到综采工艺的一半;但是其优点也非常明显，比如对于煤层的地质要求较低，能够应对比较复杂的煤层结构，和爆破采煤工艺相比，其操作更加简便，能够很好地适应地质结构小、巷道的推进距离较短等煤层的开采施工。
2.3连续和脉冲控制相结合的方式
目前，工业炉燃烧控制选择了连续调节模式，在保温阶段和升温阶段需要比较大的供热量变化，此时烧嘴的调节比需要控制在l：6左右。如果未按照要求制定有效的解决措施，将在保温后期有可能出现温度不均匀现象。由于工件在保温后期基本不再吸收热量，工业炉所需要的热量只需要维持炉体本身的散热即可。借助连续控制的调节方式，会适当的降低烧嘴的输出比例，如果超出烧嘴的调节比，将无法保证烧嘴火焰的稳定性，而且也会减慢出口速度。此时，会增高局部温度，但是远离烧嘴的位置其所对应的温度比较低，诱发比较大的炉膛温度均匀差，最终对工业炉热处理的质量产生一定的影响。通过对工业炉实施连续和脉冲控制相结合的方式，并根据烧嘴特点，来对其最小功率和最大功率的调节比进行设定。如果烧嘴最小输出功率超过其实际控制量时，将会导致烧嘴被控制系统自动关闭。如果烧嘴的输出功率比较小时，可以选择脉冲形式，其可以实现小火和熄火的脉冲交替控制，并使烧嘴在最大功率到最小功率之间进行连续调节控制。
结语
每个燃烧优化的方法均有各自的优点与缺点，应根据实际情况有机结合多种方法以改善工业锅炉的燃烧，进一步促进工业炉的发展。基于参数调整的试验研究优化锅炉燃烧的方法一般适用于新建锅炉的调试阶段或更换燃料等情况；开展工业炉的冷热态模拟以验证设计的合理性，其多用于离线分析或仿真研究，尚不能应用于燃烧过程的在线实时建模和优化；锅炉燃烧设备设计和优化改造的应用较为广泛，但其受到煤种及制粉系统的限制，该类优化并不全面；基于检测技术的燃烧优化技术目前仅能作为燃烧优化的辅助手段；人工智能技术用于工业煤粉锅炉的燃烧优化，可解决锅炉燃烧煤质的自动辨别问题、锅炉运行特性的非线性动态建模问题及基于多目标优化的锅炉运行优化控制问题。
参考文献
［1］席瑞华，卫中领，沈旦华.工业炉燃烧技术的创新［J］.有色金属加工，2018，（2）.
［2］刘波.炼化工业炉污染物减排燃烧技术研究［D］.华东理工大学，2016.
论文作者:陆明伟1 陈厶玮2
论文发表刊物:《建筑实践》2019年 24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：工业炉论文; 助燃论文; 蓄热论文; 空气论文; 燃料论文; 锅炉论文; 煤层论文; 《建筑实践》2019年 24期论文;