陶瓷辊道窑炉燃烧状况在线测量方案

陶瓷辊道窑炉燃烧状况在线测量方案一、概述与早期的窑炉比较，当前陶瓷生产企业均采取加长、加宽窑炉达到提高生产能力、降低烧成能耗的目的。由于窑炉加长、加宽，助燃风机、排烟风机加大，风压加大，致使风量较难调节。目前企业的窑炉基本上是烧煤制气，调节到最佳的助燃风量更加不容易。而且，窑炉缺乏燃烧状态监控。经我们现场实际测定数据，一些辊道窑烧成带燃烧系数高，一些窑炉拼命拉大产量，又不适当地开大排烟风机，致窑炉负压很大，这些都使窑炉排烟损失增大导致燃料消耗增大。由于目前窑炉基本上没有装置燃烧系统烟气氧量和窑内压力监控仪表，这方面的监控手段仍是空白，由此造成窑内燃烧出现如下状况：1、烧成带助燃风量不足够，燃料（煤气）燃烧不完全。测试数据为窑内烟气含氧量低，CO含量高。出现这种情况是，煤气未能完全燃烧而浪费。2、烧成带中燃烧空气过量。测试数据为窑内烟气含氧量高、燃烧空气系数大。出现这种情况是：过量的空气燃烧为了保持窑内温度，就要过量燃料（煤气），也使排烟量增大，窑炉热损失增大。辊道窑在消耗燃料量和窑炉最高烧成温度一定的情况下，需要控制助燃空气量以及燃烧空气系数。通过调试合适的空气系数，可以提高燃烧温度，使排烟量大大减少，热能的浪费也大大减小。3、烧成带中助燃风过大，兼急冷风经闸板串入烧成段，致使烧成段燃烧空气过量，迫使窑炉的预热带（低温段）负压开得很大来适应窑炉运行。实际上这种状态下燃烧，使窑炉热能大量浪费。二、窑炉在线控制的效果可以通过在窑炉的烧成带测试烟气含氧量和空气系数，根据窑压变化来调节助燃风量在合适的状态。从而减少排烟的热损失，降低窑炉能耗。现以一条产砖量410m2/h，使用煤气量为Q=5465m3/h的窑炉来作理论计算：通过降低燃烧过量空气系数，减少排烟热损失，节能量为：调节前窑炉内空气系数：α2=1.75（烟气含氧量平均值9%）；调节后窑炉内空气系数：α1=1.45（烟气含氧量平均值6.5%）；理论空气量：L0=1.18Nm3/m3过量空气量为:L=（α2-α1）×L0×Q=1935Nm3/h测试得这条窑现行入窑助燃风量10220Nm3/h，实际上应调节入窑助燃风量为：8285Nm3/h（是原来的81%）。我们可按此计算节约煤气量：理论烟气量：V0=2.04Nm3/m3由于助燃风过量而所增加的烟气量为：V=（α2-α1）×V0×Q=3345Nm3/h（排烟平均温度：355℃，烟气比热1.33kJ/Nm3）所增大的排烟量致使增大该窑炉排烟损失的热量：Q=3345×1.33×355=1579342kJ/h所增大的热损失相当于燃烧煤气量：1579342/6075=260Nm3/h这增大的热损失占了入窑煤气总量的4.75%。即如果控制窑内空气系数从1.75降低至1.45，就可以节省4.75%的煤气。一个实际应用的例子是：*****陶瓷有限公司通过对窑炉燃烧状态的调整，并结合采用高温助燃风措施，使窑炉产品单位煤耗从原来的4.6kgce/m2下降至3.9kgce/m2，降低能源消耗15%以上。该公司一座窑炉，窑长300M，共分有230区（仓），我们使用微压力计和烟气成份分析仪沿着窑长逐点从45区至203区的窑内压力和烟气成份变化数据如下表：调节前的含氧量和窑内压力变化曲线窑炉区号（仓）上枪测点下枪测点窑内压力（Pa）O2（%）CO2(%)CO(PPM)空气系数O2（%）CO2(%)CO(PPM)空气系数45310.22501.17310.22501.17-1405468.62501.401.511.27001.08-1126978.12681.503.89.82831.22-90847.47.92371.555.98.72791.39-73987.47.92601.556.78.22801.47-501077.382801.546.18.63051.41-351237.582661.566.28.53021.42-161357.87.82631.607.67.92881.5701509.96.62201.908.57.42651.68716914.34.41633.1710.56.32102.001018916.73.21034.98154.11383.5020020820.902520.9019230调节后的含氧量和窑内压力变化曲线窑炉区号（仓）上枪测点下枪测点窑内压力（Pa）O2（%）CO2(%)CO(PPM)空气系数O2（%）CO2(%)CO(PPM)空气系数456.48.51321.44-111556.78.31401.478.47.41291.67-70697.37.9941.544.89.41111.30-65796.48.51091.445.491201.35-36976.68.41031.466.48.5611.44-2011487.7601.626.68.4641.46-101337.28.1611.5368.5641.40-41539.27511.798.27.6501.649172144.6393.0312.65.4482.501018915.53.8353.8716.23.4314.382020320.41.21320.41.31525随窑炉烧成段所显示烟气含氧量变化曲线0123456789101112131415161718192021224554698498107123135150169189208下枪调整前下枪调整后上枪调整前上枪调整后随窑炉烧成段所显示窑内压力变化曲线-160-140-120-100-80-60-40-200204060801001201401601802002204554698498107123135150169189调整前窑内压力调整后窑内压力在对该窑炉的燃烧空气系数调节过程中，窑炉原来装置的烧嘴不适应所作的风量调节。在实施降低了窑炉助燃风时，出现窑内横向温差增大，影响产品尺寸、色差。后来全窑更换高效长焰烧嘴，达到减低助燃风合理配风仍能保证窑炉温度和产品质量。三、窑炉在线控制具体做法窑炉在线监控，根据窑炉烧成产品状况，气候环境变化、窑炉产量变化、产品原料的改变等因素，可按实际需要调节窑炉在最佳的燃烧状态下运行。窑炉需要在最佳的燃烧状态下运行，才能达到最低的烧成能耗。按了解，当前只有很个别的企业采用了在窑炉烧成带安装了以斜管压力计显示的窑内压力数据监测。企业内定期派出管理人员到现场观察所显示的各条窑炉内的压力状态，发现显示压力与所要求不一致，即与车间或窑炉主管协商调整。这一做法，对窑炉操作人员技术水平、操作也起到了监督、促进，对窑炉节能运行起了积极的作用。若需要随时地监控窑炉内压力变化，则需要从窑炉烧成带测取窑内压力和氧含量，通过安装氧化锆氧量计探头、压力变送器和8通道无纸记录仪可随时地显示（监测）窑内压力变化数据，每区的压力变化能用曲线显示，并可配微型打印机打印记录！设备清单和报价如下：如测试窑内5个点的压力变化，并显示变化状态曲线及数据储存记录：序号名称型号规格数量单价总价1无纸记录仪8通道，液晶显示，带5M的U盘存储功能，带微型打印机接口，配微型打印机。1台798279822智能微差压变送器EJA120量程：-200—+200Pa5台9800490003氧量计0-25%O21台10000100004屏蔽信号电缆2X11500米8120005三阀组及取压瓷管和接头附件等材料5套60030006小计819827安装调试费71988税金53509合计94530如测试窑内3个点的压力变化，并显示变化状态曲线及数据储存记录：序号名称型号规格数量单价总价1无纸记录仪8通道，液晶显示，带5M的U盘存储功能，带微型打印机接口，配微型打印机。1台798279822智能微差压变送器EJA120量程：-200—+200Pa3台9800294003氧量计0-25%O21台10000100004屏蔽信号电缆2X1900米872005三阀组及取压瓷管和接头附件等材料3套60018006小计563827安装调试费50008税金36809合计65062窑炉测点布置：方案一：在烧成带零压点窑炉上、下各布置一个测压点（1；2），预热带与烧成带之间闸板之下靠烧成带一侧窑炉上、下各布置一个测点（3；4）和一个烟气含氧量测点，急冷带与烧成带之间闸板之下靠烧成带一侧窑炉上各布置一个测点（5）。含氧量测点测量5点压力方案测点5测点4测点3测点1（零压点）测点2方案二：在烧成带零压点窑炉上、下各布置一个测压点（1），预热带与烧成带之间闸板之下靠烧成带一侧窑炉上、下各布置一个测点（2）和一个烟气含氧量测点，急冷带与烧成带之间闸板之下靠烧成带一侧窑炉上各布置一个测点（3）。含氧量测点（零压点）测点1测点3测点3测量3点压力方案