燃气窑的温度控制与**保护

摘　 要： 燃气彩偏窑是以气体燃料作为能源，通过对燃烧过程的自动控制，达到温度**控制，满足彩偏磁芯烧结工艺要求。同时，对燃烧过程中的熄火、燃烧气体和助燃空气压力超过正常范围、排烟不畅等进行有效控制，保证**生产。
关键词： 燃烧； 天然气； 窑； 控制； 温度； **保护

随着我国信息产业的高速发展，市场对显示器的需求量快速增长，相应对彩偏磁芯的需求量也随之增加。市场需求量的增加，生产厂商急剧扩大产量，使市场竞争更加激烈，彩偏磁芯价格下降，生产厂家急需降低生产成本。能使用廉价的能源取代电加热进行彩偏磁芯的烧结，为生产厂家降低生产成本提供了保证，而我国西气东送为此提供前提条件，为此我们开发出了用于彩偏磁芯烧结的燃气窑，满足市场的需要，为生产厂家降低能源消耗成本。
　　燃气彩偏窑燃烧过程的温度控制、**保护是一个比较复杂的过程。必须依靠先进的控制技术，根据燃气彩偏窑的结构特点和生产工艺要求，自动、准确、连续的对各种热工参数进行检测、监视、记录，并按照工艺要求进行自动调节，从而满足彩偏磁芯对烧结的要求。

1 燃烧系统的组成
　　设计燃气窑的用气量时，一般有两种方法：计算法和经验法。前一种是从热平衡的关系中求得窑炉的用气量；而后一种方法是参照同类窑炉的数据，选用所设计窑炉的燃气用量。燃气彩偏窑的燃气用量设计中我们选用后一种方法。与同等规模的电加热窑炉相比较，某燃气彩偏窑的保温功率为380ｋＷ，电窑其热效率是燃气窑的1．4倍以上，
　　
其中Ｐ：电窑的有功功率（ｋＷ）；
　　Ｔ：时间（ｓ）；
　　Ｋ1：与电窑相比的热效率比值；
　　Ｋ2：燃气的燃烧值；
　　 λ：1卡＝4．18（Ｊ）；
　　Ｂ：每小时耗气量
　　可见该燃气彩偏窑每小时的耗气量约为56 ㎡/ｈ。
　　全窑设计多组烧嘴，采用明焰加热，小流量多烧嘴，窑腔上下、对侧交错排列。
　　根据窑炉加热区功率分配表设计燃烧系统原理图。外部提供的天燃气受各种因素影响，压力会发生波动，而且提供的天燃气压力要高于烧嘴正常燃烧所需压力，所以在天燃气总管上，设置稳压降压装置，使燃气压力达到使用要求。原理如图1所示。

　　图中手动球阀1主要用于停窑时切断天燃气。天燃气经过1后进入2（减压阀）进行**级降压，对压力进行粗调。3为过滤器，4为燃气流量计，用它对天燃气的流量进行监测， 5和9是压力开关，当**压力低于设定值时，压力开关5将信号传送给主控单元，关闭系统电磁阀，切断天然气；当二级压力高于设定值时，压力开关9将信号传送给主控单元，关闭系统电磁阀，切断天然气。6和10为压力表，用于对**压力和二级压力的监测。7为电磁阀，设置双重电磁阀的目的是为了增加燃气自动**系数，8为稳压阀。
　　天燃气经降压稳压后共分为多个支路，给多个控温点提供稳定的气源。每一个控温点由如下器件组成，原理如图2所示。

　　图中：11为手动球阀，当出现故障需要维修时，手动球阀11切断该支路的燃气，12为稳压阀，13为燃气电磁阀，受燃烧控制器控制，点火和正常工作时，燃气电磁阀13打开，出现烧嘴熄火时，关断天燃气；14为流量计，方便用户测试烧嘴燃气流量。15为空－燃比例阀，自动调节助燃空气和天燃气比例，使燃烧达到*佳状态，也可以通过空－燃比例阀15调节窑内（氧化或还原）气氛，16为烧嘴，彩偏窑的所有烧嘴都是等温烧嘴，等温烧嘴的*大特点是结构简单，工作稳定可靠，完全满足彩偏磁芯烧结的工艺要求。17为电动执行机构，它是由侍服电机和空气蝶阀组成，控制助燃空气的大小。18空气手动球阀，对助燃空气进行切断。

3 温度与燃烧控制
　　全窑分为14个温区，25个控温点。每一个控温点由温度控制仪、电动执行器、燃气电磁阀、空燃比例阀、燃烧控制器、点火变压器、烧嘴、热电偶等共同组成一个完善ＰＩＤ闭环控制系统。见图3。

　　选用多功能的智能温度控制仪来实现对各点的温度控制。热电偶测量温度的毫伏信号送入温度控制仪，经过滤波、放大、Ａ/Ｄ转换，然后与给定的值比较，得到一个偏差值后，按照预先设置ＰＩＤ算法进行运算，运算结果经Ｄ/Ａ转换，放大转化为4～20 ｍＡ标准的控制信号，并将此信号传送给电动执行器；电动执行器根据信号大小控制空气蝶阀的开度，即助燃空气的大小；助燃空气的大小通过气路传递给空－燃比例阀；空－燃比例阀自动调节燃气量，使天燃气和空气达到*佳空燃比，电动执行器和空－燃比例阀共同控制火焰大小来达到控制温度的目的。
　　每一个控温点为一独立控制小单元。温度控制原理图见附1。
　　点火是温度控制的起点，合上点火开关，燃烧控制器自动启动点火变压器点火，同时打开燃气电磁阀，如果连续三次未点燃火，燃气控制器将自动关闭燃气电磁阀，并给出一个报警信号。
　　自动控制窑温和燃烧的过程中，空－燃比的控制是*重要的。空－燃比由空－燃比例调节阀控制。空气过剩系数的大小，直接影响天燃气燃烧的状况及废气排放量。空气过剩系数过小时，天燃气不能完全燃烧，因而天燃气消耗量增大；空气过剩系数过大时，烟气量增多，带走的热量也就增加，结果天燃气消耗量也增大；窑内气氛可以通过空－燃比例调节阀控制，空气适当过剩时为氧化气氛，天燃气适当过剩时为还原气氛，空气和天燃气正好完全燃烧时为中性气氛。在彩偏窑中，根据烧结工艺要求为氧化气氛，因此空气应适当过剩，其空气过剩系数为1．1～1．2之间。

4 **保护措施
　　燃气彩偏窑能否**运行是设计的一个重点。助燃空气供应不足、熄火后没有及时关闭天燃气，造成天燃气在窑内混合聚集；燃烧废气排放不畅等情况都会造成**事故，所以燃气彩偏窑的**防护成了设计的一重点。为此采取了火焰检测、天燃气高低压报警，排烟风机故障报警等**保护措施。
　　根据**控制要求，设计了严格的操作顺序，由现场ＰＬＣ机控制，只有在操作顺序无误，且排烟系统工作正常，天燃气压力、助燃风压力正常的情况下，燃烧系统才能正常启动工作。否则燃烧系统处于关闭状态。其操作顺序如下：启动排烟风机，并且工作正常→启动助燃风机，并且工作正常→检测天燃气、助燃空气压力在正常范围→打开手动球阀→合上电源开关，给温度控制仪、燃烧控制器、电动执行器提供电源→合上点火开关。如果点火不成功，查明原因后，重复上述动作。
　　火焰监测报警，当连续三次点火失败或燃烧的过程中熄火时，都能自动切断天燃气。火焰监测的方式有：热膨胀式、热电偶式、火焰棒式、光电管式、热敏电阻式。在本**控制系统中选用火焰棒式的监测方式。这种装置是利用火焰导电作用的一种装置，所谓的火焰棒就是一根耐热性好的金属电极。由于火焰有导电整流作用，当在火焰棒上加交流电压时，能够产生一个约为毫安级的直流电流从火焰棒流向燃烧器，将此电流引出作为天燃气正常燃烧的信号；如果火焰熄灭，此信号消失，燃烧控制器自动关断天然气。
　　排烟机出现故障，天燃气、助燃空气压力偏高或偏低时，会影响整个燃烧系统的正常工作，危及人身**，**防护系统自动切断总气源，并产生声光报警。
　　此外，为了满足彩偏磁芯的生产工艺要求，设置了超温二次报警、断偶报警等与工艺有关的保护措施。当温度接近工艺允许的*高温度时，产生超温二次报警，自动关闭天燃气，并声光提示。

5 结束语
　　燃气彩偏窑经过大家共同努力，2003年3月通过验收合格，并交付使用。所有的技术指标都达到电窑技术指标，部分超过电窑技术指标；如温度稳定度为±3℃；温度均匀度为±3℃。
燃气彩偏窑与电窑相比，为生产厂家节省了生产过程中的能耗成本40％左右，为厂家降低产品价格，扩大市场占有量，提供前提条件；同时天燃气又是一种清洁能源，满足了绿色环保生产的要求。