罩式退火爐燒嘴燃燒性能調(diào)整及故障處理

袁進(jìn)超

（特諾恩技術(shù)（天津）有限公司,天津300110）

0 前言

目前鋼鐵冶金行業(yè)帶鋼和合金線材的熱處理設(shè)備很多選用了洛伊公司的全氫罩式退火爐，全氫罩式退火爐以其產(chǎn)品性能優(yōu)良，生產(chǎn)組織靈活，設(shè)備具有互換性，而深得廣大用戶的喜愛(ài)。在所有組成罩式退火爐的設(shè)備中，加熱罩燒嘴的燃燒性能在整個(gè)罩式退火生產(chǎn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，它直接影響罩式退火爐的產(chǎn)品質(zhì)量，加熱罩的工作效率，和生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù)。

1 全氫罩式退火爐的組成及生產(chǎn)過(guò)程概述

全氫罩式爐主要由爐臺(tái)、加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩、爐臺(tái)閥站、氣體減壓站、液壓站、氫氣引射站、排煙風(fēng)機(jī)、冷卻水系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，罩式爐的生產(chǎn)工藝過(guò)程從裝料到出料是一個(gè)順序執(zhí)行的過(guò)程，該過(guò)程共分14步。a.將原料吊裝到爐臺(tái)上，扣上內(nèi)罩，插上冷卻水管；b.給爐臺(tái)閥站上的氫氣切斷閥做自動(dòng)氣密性能測(cè)試；c.將內(nèi)罩夾緊；d.對(duì)內(nèi)罩和爐臺(tái)的冷密封測(cè)試；e.用氮?dú)膺M(jìn)行內(nèi)罩預(yù)吹掃，置換出內(nèi)罩里的空氣；f.吊裝上加熱罩，燃?xì)夤苈窔饷軠y(cè)試完成后，開(kāi)始點(diǎn)火g.氮?dú)鉀_入時(shí)間，注入體積，內(nèi)罩氣氛中含氧量，三個(gè)條件均滿足，預(yù)吹掃結(jié)束，開(kāi)始注入氫氣置換氮?dú)?，加熱罩升溫，冷卻前的熱密封測(cè)試；h.用加熱罩冷卻，冷卻到設(shè)定溫度，提示吊走加熱罩；i.輻射式冷卻，吊裝上冷卻罩；j.冷卻罩風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，開(kāi)始冷卻k.300度以下開(kāi)始噴水冷卻，l后吹掃，用氮?dú)庵脫Q掉內(nèi)罩內(nèi)的氫氣；m移開(kāi)冷卻罩，松開(kāi)夾鉗，吊走內(nèi)罩；n.開(kāi)始卸料，循環(huán)結(jié)束。

2 燒嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成部件

燒嘴主要由空氣管、燃?xì)夤?、燃燒室、點(diǎn)火桿點(diǎn)火電極、火花塞、測(cè)壓裝置、燃?xì)夤?jié)流調(diào)整裝置窺視孔、安裝法蘭、擴(kuò)散盤(pán)和噴嘴等部件組成。

3 燒嘴的燃燒性能調(diào)整

3.1調(diào)整燒嘴需要的儀表及工具

便攜式煙氣分析儀，數(shù)顯式差壓計(jì)，便攜式轉(zhuǎn)子流量計(jì)（由供應(yīng)商配套提供），棘輪扳手，水泵鉗螺絲刀。

3.2 調(diào)整前的準(zhǔn)備

3.2.1 調(diào)試用原料通常采用廢料卷。

3.2.2 根據(jù)燒嘴銘牌數(shù)據(jù)或燒嘴生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)確定燒嘴的額定功率負(fù)荷。

3.2.3 根據(jù)燒嘴的額定功率計(jì)算燒嘴額定功率下燃燒時(shí)所需的燃?xì)馑矔r(shí)流量。

3.2.4 由燒嘴的燃?xì)馑矔r(shí)流量和查表獲得的理論空燃比，根據(jù)公式計(jì)算出需要的空氣瞬時(shí)流量。

3.2.5 由燒嘴燃?xì)夂涂諝獾乃矔r(shí)流量，查燒嘴特性曲線表得出燒嘴前燃?xì)夂涂諝獾膲毫Α?/p>

常用燃?xì)鉄嶂岛涂杖急葘?duì)照表見(jiàn)表1。

表1 常用燃?xì)鉄嶂岛涂杖急葘?duì)照表

3.3 燒嘴燃?xì)饬髁亢涂諝饬髁康挠?jì)算公式

式中：

Vgas:燃?xì)饬髁克俾?，單位m3/h；

Pg:燒嘴的額定功率，單位KW；

Hu:燃?xì)獾母呶粺嶂?，單位KWh/m3；

Vair:空氣流量速率，單位m3/h；

λ:空氣燃燒過(guò)剩工藝系數(shù)（通常不低于1.05）；

Lo:最小的空氣體積配比。

3.4 燒嘴調(diào)整的計(jì)算

下面燃燒介質(zhì)以天然氣為例，進(jìn)行燒嘴調(diào)整的計(jì)算：

某廠家提供的燒嘴額定功率Pg=150 KW，

Vgas=150 KW/9 KWh/m3=16.67 m3/h。燒嘴一般調(diào)整到額定輸出功率的90%，避免燒嘴由于燃?xì)鈮毫Σ▌?dòng)而造成超過(guò)額定負(fù)荷功率工作而損壞，所以

Vgas=0.9×16.67=15 m3/h

查燒嘴設(shè)備供應(yīng)商提供的燒嘴燃燒性能對(duì)照表得出得出流量為15 m3/h時(shí)，燃?xì)鉁囟?0度左右對(duì)應(yīng)的燃?xì)鈮毫χ?3 mbar。

Vluft=15×1.05×8.6=135.45

查表：得出流量為135.45 m3/h時(shí)，空氣溫度20度左右時(shí)對(duì)應(yīng)的空氣壓力值3.5 mbar。

3.5 燒嘴特性曲線示意圖

燒嘴特性曲線示意圖如圖1所示。

3.6 調(diào)整步驟

3.6.1 在每個(gè)燒嘴每次啟動(dòng)前，必須先啟動(dòng)助燃風(fēng)機(jī)和空氣電磁閥，對(duì)燒嘴燃燒室進(jìn)行短時(shí)吹掃，保證燃燒室內(nèi)空氣充足，避免可燃?xì)怏w存在而產(chǎn)生爆燃，確保點(diǎn)火安全。

圖1 燒嘴特性曲線

圖2 燒嘴前節(jié)流裝置

3.6.2 將便攜式轉(zhuǎn)子流量計(jì)裝在第一個(gè)要調(diào)試的燒嘴上。通過(guò)點(diǎn)火控制器手動(dòng)點(diǎn)燃燒嘴，調(diào)整燒嘴前節(jié)流裝置（見(jiàn)圖2），將燃?xì)鈮毫控制在23 mbar左右，空氣壓力L控制在3.5 mbar左右。這時(shí)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值應(yīng)為15 m3/h左右。如果偏差較大，調(diào)整燒嘴前燃?xì)夂涂諝鈮毫?，直到流量?jì)的值指示為15 m3/h，且燒嘴穩(wěn)定燃燒，火焰呈白蘭色火焰，火焰反饋信號(hào)達(dá)到最大值為止。這時(shí)記下該燒嘴前的燃?xì)鈮毫，燃?xì)獠顗害，空氣壓力L調(diào)完后，把調(diào)整裝置固定好，拆掉差壓計(jì)，擰緊測(cè)量螺栓。用發(fā)泡水檢查整個(gè)燃?xì)夤艿啦灰新c(diǎn)。

3.6.3 依次點(diǎn)燃各燒嘴并按照記錄的燃?xì)鈮毫燃?xì)獠顗害，空氣壓力L調(diào)整各個(gè)燒嘴。

3.6.4 將加熱罩熱負(fù)荷需求設(shè)定到最大值，開(kāi)始全速升溫。將加熱罩燒嘴全部點(diǎn)燃，在大功率的情況下燃燒，觀察各燒嘴的設(shè)定壓力和火焰樣式，正常燃燒時(shí)都應(yīng)為白藍(lán)色火焰。用便攜式煙氣分析儀測(cè)量煙氣成分，要求O2在2%-5%之間，CO最好為10 ppm以下，NO低于150 ppm。如果煙氣成分達(dá)不到要求，這主要是由于燒嘴前氣體壓力和溫度的變化對(duì)空燃比造成了影響，應(yīng)反復(fù)地調(diào)整測(cè)量，直到測(cè)量煙氣成分滿足要求為止。

3.6.5 燒嘴調(diào)整好以后，模擬一個(gè)火焰信號(hào)丟失故障。例如摘掉點(diǎn)火電極的插頭，那么火焰信號(hào)就會(huì)丟失?；鹧嫘盘?hào)丟失后，燃?xì)馇袛嚅y應(yīng)立即關(guān)閉，并在燒嘴控制器上報(bào)火焰丟失故障。重復(fù)操作幾次，現(xiàn)象應(yīng)一樣。這樣確保在燒嘴故障時(shí)能夠切斷燃?xì)夤?yīng)，避免產(chǎn)生燃?xì)庑孤┪ｋU(xiǎn)。

3.6.6 加熱罩燒嘴調(diào)整好,煙氣分析儀上各氣體成份顯示實(shí)例（見(jiàn)表2）。

表2 煙氣分析儀上顯示的各氣體成份

4 燒嘴故障原因分析及處理

4.1 出現(xiàn)故障后檢測(cè)順序

燒嘴燃燒正常后，在正常的操作下出現(xiàn)故障，首先檢查燃?xì)夂涂諝鈮毫Γ瑱z查點(diǎn)火情況和離子棒電纜是否牢固。

4.2 點(diǎn)火電極故障

檢查點(diǎn)火電極時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火電極有問(wèn)題，可以在不關(guān)閉燃?xì)獾那闆r下抽出點(diǎn)火電極更換。檢查電極和絕緣件，如果發(fā)現(xiàn)裂紋，發(fā)黑，放電痕跡應(yīng)給予更換。電極棒和火花塞依靠管套連接，更換電極前測(cè)量這個(gè)電極棒的長(zhǎng)度，調(diào)整好電極長(zhǎng)度，換完后長(zhǎng)度應(yīng)和原來(lái)長(zhǎng)度保持一致。

4.3 燒嘴前燃?xì)饣蚩諝鈮毫Ξ惓?/h3>

當(dāng)發(fā)現(xiàn)燒嘴前燃?xì)饣蚩諝鈮毫τ袉?wèn)題時(shí)，先通過(guò)查看燃?xì)夂涂諝怆姶徘袛嚅y上的指示燈來(lái)判斷燃?xì)夂涂諝怆姶砰y是否動(dòng)作。如果指示燈亮了說(shuō)明電磁閥已經(jīng)動(dòng)作，電氣控制系統(tǒng)方面沒(méi)問(wèn)題，后面重點(diǎn)是查找管路泄漏和阻塞的問(wèn)題。

4.4 火花塞沒(méi)產(chǎn)生火花

如果火花塞沒(méi)產(chǎn)生火花。先檢查點(diǎn)火電纜，如果點(diǎn)火電纜和離子棒電纜連接良好。再檢查燒嘴接地電纜連接情況，如果接地良好，拔掉火花塞插頭，將連接元件和火花塞松開(kāi)，將電極和陶瓷段上的臟污擦掉，從新測(cè)試，這些情況都可能導(dǎo)致點(diǎn)火故障。

4.5 燒嘴故障

如果燒嘴還有故障，查看電極是否在正確的位置，斷開(kāi)燃?xì)夤?yīng)和電極的連接電纜，松開(kāi)法蘭螺栓，取出內(nèi)部燒嘴，陶瓷段應(yīng)和燒嘴頭部的擴(kuò)散盤(pán)一起被氣流噴吹到。點(diǎn)火電極距離接地體1.5—2毫米距離為好。距離遠(yuǎn)了點(diǎn)火火花弱，火焰反饋信號(hào)也弱。

燒嘴故障原因可能是燒嘴本身或上游設(shè)備問(wèn)題，也可能和整個(gè)安裝過(guò)程相關(guān)。如果燒嘴本身沒(méi)檢測(cè)到故障，故障可能來(lái)自于燒嘴自動(dòng)化控制單元。那么應(yīng)閱讀燒嘴控制單元的使用說(shuō)明去進(jìn)行處理。

5 燒嘴的日常維護(hù)

加熱罩生產(chǎn)使用6個(gè)月以后，目測(cè)燒嘴有沒(méi)有外觀損壞。組織一次性能檢測(cè)，安全檢查至少每年一次。切斷燃?xì)夤?yīng)，關(guān)上球閥，拆掉電氣連接線清潔燒嘴里的污垢。檢查燒嘴，燒嘴管和電極，必要時(shí)進(jìn)行更換。更換新的密封墊。每次維護(hù)后，檢查燃?xì)夂涂諝鈮毫Γ瑧?yīng)和燒嘴的調(diào)試報(bào)告里記錄的一致。在燒嘴控制單元上測(cè)量火焰電離信號(hào)，檢測(cè)煙氣的成分，檢查管路是否有泄漏。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在一些使用罩式爐的單位由于維護(hù)人員缺乏燒嘴的調(diào)整和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，燒嘴調(diào)整后的燃燒性能達(dá)不到滿意的效果，燒嘴出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)處理。本文從燒嘴調(diào)整和使用的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)進(jìn)行了闡述，對(duì)罩式爐的調(diào)試和使用人員具有很好的指導(dǎo)意義。

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