1 前言

工業(yè)爐的燃燒控制水平直接影響到生產(chǎn)的各項指標，例如：產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗等。目前國內(nèi)的工業(yè)爐一般都采用連續(xù)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(nèi)的溫度、燃燒氣氛達到工藝要求。由于這種連續(xù)燃燒控制的方式往往受到燃料流量的調(diào)節(jié)和測量等環(huán)節(jié)的制約，所以大多數(shù)工業(yè)爐的控制效果不佳。隨著工業(yè)爐工業(yè)的迅猛發(fā)展，脈沖式燃燒控制技術(shù)也應(yīng)運而生，并在國內(nèi)外得到相應(yīng)程度的應(yīng)用，取得了良好的使用效果。
2 工業(yè)爐的燃燒

先進工業(yè)產(chǎn)品對爐內(nèi)溫度場的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩(wěn)定可控性要求較高，使用傳統(tǒng)的連續(xù)燃燒控制無法實現(xiàn)。隨著寬斷面、大容量的工業(yè)爐的出現(xiàn)，須采用脈沖燃燒控制技術(shù)才能控制爐內(nèi)溫度場的均勻性。
3 燃燒的原理和優(yōu)勢

顧名思義，脈沖燃燒控制采用的是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時間的占空比（通斷比）實現(xiàn)窯爐的溫度控制。燃料流量可通過壓力調(diào)整預(yù)先設(shè)定，燒嘴一旦工作，就處于滿負荷狀態(tài)，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?？刂茍D見圖1。
脈沖燃燒控制的主要優(yōu)點為：
傳熱效率高，大大降低能耗。
可提高爐內(nèi)溫度場的均勻性。
無需在線調(diào)整，即可實現(xiàn)燃燒氣氛的準確控制。
可提高燒嘴的負荷調(diào)節(jié)比。
系統(tǒng)簡單可靠，造價低。
減少NOx的生成。
普通燒嘴的調(diào)節(jié)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、熱效率均可達到狀態(tài)，但當燒嘴流量接近其小流量時，熱負荷小，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(shè)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(tài)，一種是滿負荷工作，另一種是不工作，只是通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時間比進行溫度調(diào)節(jié)，所以采用脈沖燃燒可彌補燒嘴調(diào)節(jié)比低的缺陷，需要低溫控制時仍能保證燒嘴工作在燃燒狀態(tài)。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(nèi)煙氣吸人主燃氣內(nèi)，進行充分攪拌混合，延長了煙氣在窯內(nèi)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(nèi)煙氣與燃氣充分攪拌混合，使燃氣溫度與窯內(nèi)煙氣溫度接近，提高窯內(nèi)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(diào)節(jié)是提高工業(yè)窯爐性能重要的一個環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的連續(xù)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(diào)節(jié)控制助燃空氣流量執(zhí)行器的輸出，才能準確控制爐內(nèi)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(yè)現(xiàn)場的使用往往不理想。有些窯爐自控系統(tǒng)干脆采用一臺比例跟隨器，使助燃空氣的流量與燃料的流量成固定的比例，但這種方法不得不將助燃空氣的富余量留得很大，達不到節(jié)能和控制過剩氧含量（或過?？諝庀禂?shù)）的要求。采用脈沖燃燒控制方式，可以將油壓和風壓一次性調(diào)整到合適值，在系統(tǒng)投人運行后，只需保持這兩個壓力穩(wěn)定即可。對壓力進行測量和控制要比流量簡單得多，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際情況采取全自動控制，也可以采取人工手動控制。
與連續(xù)燃燒控制相比，脈沖燃燒控制系統(tǒng)中參與控制的儀表大大減少，有溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器，省略了大量價格昂貴的流量、壓力檢測控制機構(gòu)。并且，由于只需要兩位式開關(guān)控制，執(zhí)行器也由原來的氣動（電動）閥門變?yōu)殡姶砰y門，增加了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了系統(tǒng)造價。
4 脈沖燃燒的應(yīng)用

工業(yè)爐控制系統(tǒng)采用工業(yè)PC機作為控制單元，采用先進的現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)，功能強大、畫面豐富、用戶界面友好。所有部件均選用進口產(chǎn)品，從而使系統(tǒng)更加可靠。
該系統(tǒng)具有以下功能：
實時監(jiān)測爐內(nèi)各點的溫度、煙氣殘氧、爐膛壓力、油（煤氣）壓、助燃風壓、燃料流量和助燃風流量等參數(shù)。
具有上、下限報警功能，報警打印功能，報警上、下限由用戶設(shè)定，并能將報警記錄儲存，用戶可任意查詢、打印。
可按用戶設(shè)定的溫度值或溫度曲線（見下圖）對爐內(nèi)各區(qū)段進行升、降控制，其中升溫采用脈沖燃燒控制，降溫采用強制脈沖風冷控制。
溫度曲線
溫度曲線
可按用戶設(shè)定的燃燒氣氛對爐內(nèi)的煙氣殘氧進行控制。
可對爐膛壓力進行控制。
可對窯爐的進出料進行控制。
具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能，可按用戶需要存儲、顯示、打印歷史數(shù)據(jù)。
具有報表打印功能，實時脫機打印班報、日報、月報。
具有動態(tài)工藝圖，可顯示整個窯爐的工藝流程圖，實時動態(tài)顯示爐內(nèi)各點參數(shù)，實時動態(tài)顯示爐內(nèi)火焰燃燒狀態(tài)。
5 結(jié)論

脈沖燃燒作為一項新技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于陶瓷、冶金、石化等行業(yè)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低燃耗、減少污染將發(fā)揮重大作用，是工業(yè)爐行業(yè)自動控制的一次革新，將成為未來工業(yè)爐燃燒技術(shù)的發(fā)展方向。
1、 設(shè)備以各式燃燒氣體為介質(zhì)，通過各式燒嘴燃燒加熱，溫度1200℃。
2、 爐體骨架由各種大中型型鋼現(xiàn)場組合焊接而成，外殼封板為彩鋼板，高鋁全纖維耐火甩絲毯模塊為爐襯，密封節(jié)能效果明顯。
3、 臺車骨架由各種大型工字鋼、槽鋼、角鋼及厚鋼板等組合焊接而成。
4、 臺車傳動采用全部車輪均為驅(qū)動輪，驅(qū)動可靠，傳動系統(tǒng)采用“三合一”電機—減速機安裝方式為軸裝式，結(jié)構(gòu)緊湊、裝配牢固、進出靈活、操作簡單、維修方便。
5、 臺車耐火砌體采用高鋁定型磚結(jié)構(gòu)，與爐體密封效果好，耐壓強度高。臺車面擱置墊鐵供堆放工件用。臺車幫板全部采用澆筑件，保證車體不變形及耐用性。爐車與爐襯的密封采用耐火纖維密封塊電動推桿自動壓緊結(jié)構(gòu)。側(cè)密封的開、閉與爐車進出連鎖。
6、 爐門采用高鋁全纖維耐火甩絲毯與型鋼組合框架結(jié)構(gòu)，電動葫蘆升降，爐門密封機構(gòu)采用長短杠桿彈簧式自動壓緊凸輪機構(gòu)和軟邊密封裝置。保證上下無摩擦、輕松自如、可靠。
7、 煙囪安裝自動爐壓控制、蝶閥等，可調(diào)節(jié)降溫速度。
8、 加熱采用高速燒嘴，均布兩側(cè)。連續(xù)比例調(diào)節(jié)燃燒。執(zhí)行器調(diào)節(jié)風量的大小，通過比例閥來調(diào)節(jié)燃氣量的大小，達到空燃比例燃燒，燃氣和風量設(shè)有下限限幅，每個燒嘴的燃氣管上設(shè)有控制電磁閥，每個燒嘴配有獨立完整的燃燒控制器，具有自動點火，火焰檢測，滅火報警自動斷氣。這樣充分保證燃燒溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、性。
9、燒咀的特點
高速燒咀是燃料與助燃空氣在燃燒室內(nèi)基本實現(xiàn)全部燃燒，燃燒后的高溫氣體以100m-150m/s的速度噴出，從而達到強化對流傳熱，使爐內(nèi)氣流循環(huán)，達到均勻爐溫的目的，使保溫均勻在≤±10℃。
該燒咀
a、 燃燒室體積小
b、 燃燒氣體出口速度高
c、 燒咀調(diào)節(jié)比例大，1:10
d、 自動點火和火焰監(jiān)測
e、 每個燒嘴故障報警功能
f、 每臺助燃風低壓保護
g、 每個燒嘴大小火連鎖控制
h、 燃燒狀態(tài)顯示，故障報警顯示
i、 溫度曲線設(shè)計及修改，保存及打印
j、 操作提示，故障提示
k、 助燃風機控制（開關(guān)）、爐門控制（開關(guān)）、空燃比例控制、過程連鎖控制
10、預(yù)熱器
采用GC型列管式插入擾流件換熱器以增加空氣的預(yù)熱溫度，爐溫1000℃時將空氣溫度預(yù)熱至300-350℃。
GC型插入件換熱器，在相同傳熱系數(shù)下，空側(cè)壓力損失較一般插入件換熱低，其值在1500Pa左右，因此降低了動力消耗。
煙氣溫度600℃時，綜合傳熱系數(shù)45W/M2℃以上，煙氣溫≥900℃時，綜合傳熱系數(shù)55 W/M2℃以上。
換熱器在設(shè)計上根據(jù)不同溫度采用耐熱鋼和不銹鋼，布置上采用溫均勻化和熱應(yīng)力消除措施。
11、控制系統(tǒng)
系統(tǒng)主要通過爐子的溫度，壓力的檢測，對各爐子的煤氣管道的流量和煙氣的流量及稀釋風量進行調(diào)節(jié)和控制，并設(shè)有天然氣總管快速切斷裝置。
爐壓的的高低對加熱爐的使用效果影響很大，爐壓高時爐氣會沖出爐體的各密封間隙形成氣流沖刷，對采用纖維材料密封的爐門及爐底壓緊影響較大，同時，高溫氣流對爐體周圍環(huán)境和控制器件也會造成影響。而爐壓低時冷空氣從密封間隙吸入，除增加工件的氧化外還會使爐內(nèi)高溫被負壓迅速抽出造成燃料浪費。為此，排煙道上裝爐壓測點控制電動調(diào)節(jié)煙氣閥，使爐壓保持在微正壓狀態(tài)
爐子采用分區(qū)爐溫控制，每區(qū)設(shè)有一個熱電偶，測量溫度進入多點記錄儀，集中跟蹤記錄爐膛內(nèi)溫度。
12、連鎖系統(tǒng)
臺車與爐門的連鎖，當爐門未開啟到相應(yīng)位置時，臺車將鎖定進出，臺車密封未打開時臺車將鎖定進出。
空、煤氣壓力、壓縮空氣壓力達不到規(guī)定要求時，燒咀的燃燒將不能啟動，若正在燃燒時則關(guān)閉。
13、設(shè)備的主要特點
1、節(jié)能效果好：本設(shè)備爐體的爐襯全部采用高鋁耐火纖維，與耐火磚相比導(dǎo)熱系數(shù)小，熱容量小，所以耐火層的厚度小，且吸熱大大降低。
本設(shè)備采用高速調(diào)溫燒咀系統(tǒng)，噴出速度大，達到100m/s，能有效攪拌爐氣，是爐膛溫度均勻，且燒咀系統(tǒng)燃燒全部，使燃料得到充分利用。采用爐壓零位控制和全密封技術(shù)，是結(jié)合面（爐車與爐體間的密封面）處于零位爐壓，爐氣不外泄，冷氣不內(nèi)滲，使燃燒產(chǎn)生的熱能能夠有效地利用。
2、自動化程度高：爐門、爐車全部采用電動，有操作控制臺，操作人員能方便地控制爐門、爐車運行。爐門、爐車有行程控制，到限定位置能自動停止運行，以確保。燃燒系統(tǒng)有全套的點火，大、小火運行、檢測、熄火報警，熄火切斷和再點火功能，且每套燒咀各有一個獨立的控制箱，能夠做到單獨控制。每個控制箱接口可和儀表間溫控儀連接，使整套系統(tǒng)全部做到自動控制。