熱處理爐廢氣點(diǎn)火節(jié)能改造

張思彬，王 勇

（江蘇飛船股份有限公司設(shè)備部，江蘇泰州 225516）

1 改造背景

某公司主要從事汽車零部件相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、機(jī)械加工類工作，產(chǎn)品種類多，年產(chǎn)量大，質(zhì)量要求高。所有產(chǎn)品都需要熱處理，熱處理設(shè)備及配套設(shè)施齊全。金屬表面在熱處理過程中會(huì)產(chǎn)生可燃廢氣，爐體內(nèi)的廢氣通過管道引出排放，管道排放口需要明火助燃。公司將天然氣引至廢氣排放口，打開閥門，人工點(diǎn)火，通過燒嘴進(jìn)行全年不間斷的點(diǎn)火助燃。

改造前，天然氣一直通氣，燒嘴始終處在燃燒狀態(tài)，點(diǎn)燃爐內(nèi)排出的廢氣。天然氣儲(chǔ)存在瓶內(nèi)，通過管道引至燒嘴處，當(dāng)瓶內(nèi)氣體用完時(shí)要靠人員及時(shí)補(bǔ)充。由于沒有壓力檢測(cè)裝置，天然氣容易中斷，此時(shí)爐內(nèi)的可燃廢氣便直接排放到空氣中，當(dāng)濃度達(dá)到一定值就易發(fā)生爆炸。

2 改造后廢氣點(diǎn)火裝置原理

給燒嘴和廢氣排放口加裝火焰檢測(cè)探針，對(duì)燒嘴和廢氣排放口有無火焰進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)（圖1）。在天然氣管道上加裝電磁閥，當(dāng)檢測(cè)到廢氣口有火焰時(shí)，探針信號(hào)通過火焰檢測(cè)器發(fā)信號(hào)給PLC 控制裝置，關(guān)閉天然氣管道閥，同時(shí)燒嘴火焰熄滅；當(dāng)廢氣排放口火焰檢測(cè)探針檢測(cè)不到火焰信號(hào)時(shí)，PLC 控制輸出信號(hào)給天然氣管道電磁閥，使閥門處于常開且有氣體排出狀態(tài)，點(diǎn)火裝置自動(dòng)點(diǎn)火，燒嘴處便一直有火焰燃燒，保證了爐內(nèi)廢氣安全排放。工作方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。

2.1 點(diǎn)火模式

圖1 廢氣點(diǎn)火裝置改造

（1）自動(dòng)模式。工作步驟：①熱處理爐啟動(dòng)后打開煤氣和天然氣手動(dòng)閥；②將方式控制開關(guān)打到自動(dòng)；③打開廢氣點(diǎn)火控制箱，合上控制箱內(nèi)PLC 電源；④將程序控制開關(guān)置“ON”，燒嘴自動(dòng)點(diǎn)火；⑤等待廢氣燃燒后火焰檢測(cè)器感應(yīng)燈亮5 s，自動(dòng)關(guān)閉燒嘴停止煤氣或天然氣燃燒；⑥開啟爐門廢氣火焰熄滅時(shí)，燒嘴在0.5 s 內(nèi)自動(dòng)補(bǔ)充點(diǎn)火燃燒；⑦當(dāng)廢氣排放口與燒嘴同時(shí)沒有火焰時(shí)，PLC 輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和警報(bào)指示燈。工作原理：①燒嘴進(jìn)行自動(dòng)點(diǎn)火，燒嘴火焰檢測(cè)器燈亮，為正常工作；②爐內(nèi)有廢氣排出燃燒后，廢氣火焰檢測(cè)器燈亮，點(diǎn)火燒嘴停止工作；③進(jìn)出料時(shí)廢氣火焰熄滅，點(diǎn)火燒嘴自動(dòng)在1 s內(nèi)點(diǎn)燃，當(dāng)廢氣重新燃燒后，廢氣火焰檢測(cè)燈亮，燒嘴自動(dòng)熄滅停止工作；④在運(yùn)行過程中燒嘴故障與斷燃?xì)鈺r(shí)，系統(tǒng)1 s內(nèi)輸出報(bào)警，報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)具備聲光兩種報(bào)警方式，提醒操作人員及時(shí)維護(hù)。

（2）手動(dòng)模式。工作步驟：①熱處理爐啟動(dòng)后打開煤氣和天然氣手動(dòng)閥；②將方式控制開關(guān)打到手動(dòng)；③按下手動(dòng)點(diǎn)火按鈕，燒嘴正常點(diǎn)火；④燒嘴故障或斷煤氣，控制系統(tǒng)報(bào)警。工作原理：①當(dāng)自動(dòng)狀態(tài)故障時(shí)將開關(guān)切換至手動(dòng)；②按手動(dòng)點(diǎn)火按鈕，燒嘴點(diǎn)火，燒嘴火焰檢測(cè)器燈亮，手動(dòng)點(diǎn)火功能正常。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）改善前。沒有火焰檢測(cè)裝置，燒嘴24 h 通天然氣連續(xù)燃燒，既浪費(fèi)天然氣又降低燒嘴使用壽命。目前已對(duì)6 臺(tái)滲碳爐實(shí)施了改造，每臺(tái)滲碳爐都有1 個(gè)廢氣排放口，共使用6 個(gè)燒嘴。單臺(tái)設(shè)備燒嘴按24 h 計(jì)算使用的天然氣燃燒1 臺(tái)×24 h×0.5 m3/h/1 d=12 m3/d，按當(dāng)?shù)靥烊粴獾膯蝺r(jià)4 元/m3計(jì)算12 m3/d×4 元/m3=48 元/d，按月計(jì)算30 天/月×48 元=1440 元/月；燒嘴的使用壽命平均為13 個(gè)月，單個(gè)燒嘴價(jià)格為5750 元/只，按月計(jì)算燒嘴費(fèi)用5750 元/13 月=442.31 元/月，每月單臺(tái)綜合費(fèi)用1440+442.31=1882.31 元，6 臺(tái)設(shè)備總和1882.31 元×6 臺(tái)=11 293.86 元/月，全年11 293.86 元/月×12月/年=135 526.32 元/年。

（2）改善后。安裝點(diǎn)火控制裝置后，單臺(tái)設(shè)備按3 次進(jìn)出料燒嘴開啟6 次，每次保持≤15 min（1/4 h）燃燒天然氣的使用計(jì)算6×0.25 h×0.5 m3/h/1 天=0.75 m3/天，按當(dāng)?shù)靥烊粴獾膯蝺r(jià)4 元計(jì)算0.75 m3/天×4 元/m3=3 元/天，按月30 天/月×3 元/天=90 元/月；燒嘴的使用壽命延長至≥5 年（60 月），單個(gè)燒嘴價(jià)格為5750 元/只，按月計(jì)算燒嘴費(fèi)用5750 元/60 月=95.84 元/月，每月單臺(tái)綜合費(fèi)用90元/月+95.84 元/月=185.83 元/月。6 臺(tái)設(shè)備總和185.83×6=1114.98元/月，全年計(jì)算1114.98 元/月×12 月/年=13 379.76 元/年。

3 改造成果

改造后，每年為公司節(jié)約成本12 萬余元，節(jié)能效果明顯，且降低了安全隱患。目前正在向公司內(nèi)其他熱處理連續(xù)線設(shè)備進(jìn)行復(fù)制推廣。