PLC控制梭式窑燃烧系统设计

PLC控制梭式窑燃烧系统设计摘要能源问题是对中国经济和社会发展的严峻考验，采取减少能源和减少排放的方法是减少中国目前能源困境的有效途径。本课题以舞阳县冠军瓷业梭式窑节能模式为基础，蓄热式燃烧技术已应用于陶瓷梭式窑。本文首先介绍了梭式窑系统结构，运行能耗，蓄热式燃烧技术的原理和特点，分析了节能更新项目的可行性，然后参考了与改造方案设计相关的技术数据。现场配置和转换包括燃烧器热量计算，蓄热式计算，三通阀设计，梭式窑管道系统概述，风扇选择，PLC控制系统设计等。转换完成后，试验结果表明，在引入蓄热式燃烧技术后，梭式窑的排气温度从原来的1000℃降低到100℃，炉子的热场分布更均匀，并且在烧制循环内有梭式窑。显示能量为32.6%。最后，该技术适用于陶瓷梭式窑，可降低梭式窑的排气温度，提高能源利用率。关键词：蓄热式燃烧；梭式窑；PLC控制；目录29808第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景及其意义能量在其在人类历史演变中的积极作用中起着重要作用。从古代到木材，通过秸秆和生物质，通过现代社会中的生物质，煤，石油和天然气，开发新的能源，如风能原子和太阳能是人类发展的动力。可持续发展以及能源和可持续发展的使用对于全球经济和人类社会的发展至关重要。中国经济在过去30年中迅速发展，其能源需求，特别是初级能源需求正在增加。通过查阅英国石油（BP）的《世界能源统计年鉴》，我们可以发现自2010年起中国的一次能源消费位居全球第一，占全球能源总消费的19.7%，超过了美国19.5%的占比。2014《世界能源统计年鉴》数据显示随着我国对能源密集型行业的调整，一次能源消费增长已降至1998年以来最低值（增幅为2.6%），但中国仍然是世界最大的能源消费国，占全球能源消费量的23%，到2035年中国预计将占全球能源消费总量的25%。能量是人类历史中积极作用的重要组成部分。从古代到木材，秸秆和其他生物质，化石燃料，如煤，石油和天然气，风能，核能和太阳能，到现代社会的新能源开发。这是增长的动力。合理开发和利用能源和可持续发展对于全球经济和人类社会的发展至关重要。中国经济在过去30年中迅速增长，特别是中国的主要能源需求。英国石油公司的“世界能源统计年鉴”将中国的主要能源消耗放在第一位，占全球能源消耗的19.7％，在美国占19.5％。根据2014年世界能源统计年鉴，一次能源消费增长已降至1998年以来的最低水平，符合中国能源密集型产业调整（+2.6％）。中国仍是世界上最大的能源消费国。中国占全球能源消耗的23％，预计到2035年中国将占全球能源消耗的25％。截止2014年，中国已探明的煤炭储量为114500百万吨，石油储量为185亿桶，天然气储量为3.5万亿立方米，煤炭、石油、天然气已探明储量在全球同类资源总储量的占比分别为12.8%，1.1%，1.8%，储采比分别是30年，11.9年，25.7年。“地大物博”显然不再适用现在的中国，更为“雪上加霜”的是我国的能源利用率现状。2010年的有关调查显示我国单位产值能耗为1.19吨标准煤/万元，是日本的7.0倍、德国的4.3倍和美国的3.6倍。陶瓷在中国有着悠久的历史，随着社会的发展，陶瓷不仅被用作艺术品，还被用作国内产品。自20世纪90年代以来，中国家电产品已遍布全球。我们看到世界各地的陶瓷生产，但陶瓷产品的质量不高，该产品的资源消耗很重要，生产周期长，仍在追求陶瓷行业。目前，这个行业相对先进的国内陶瓷行业的能源消耗维持在50％左右，美国可以达到57％，但这个数字约为30％。积极实施节能减排措施，制定低碳经济战略，适应和优化能源基础设施是推广的唯一途径中国经济社会发展。世界上第一次石油危机始于1973年，世界各国都遭受了苦难。日本政府已经调整了能源战略并制定了相关法律，例如《节能法》，允许该公司每年增加能源消耗而不减少产量。上个世纪日本国内生产总值的增长率在本世纪初翻了一番，几年前工业部门的能源消费仍然保持在这个水平。我们已经取得了这些令人满意的结果，《节能法》则非常有用。根据日本的经验，通过节能技术和先进的节能管理，可以有效降低每个合格单位的能耗。中国陶瓷行业需要采取节能降耗等措施，确保可持续发展。陶瓷生产中的高能耗有很多原因。用于合适药物的方法和技术也非常不同。使用新的炉子隔热材料来改善燃烧器性能，安装热回收系统和引入最新的控制系统是有效的方法。这些数据表明，来自梭式炉的烟雾的热损失超过了炉子总热损失的800％，并且低的废热消耗是火灾高能耗的主要原因。请注意有陶瓷。如果先进的技术可以有效地恢复那部分温度，那么梭式窑的能效将大大提高。蓄热式燃烧技术是为陶瓷梭式炉开发的先进节能技术。蓄热式燃烧技术是20世纪90年代开发的一种新型燃烧技术，因为它可以将燃烧空气预热到很高的温度，因此被称为高温空气燃烧（HighTemperatureAirCombustion，HTAC），具有高效，节能，环保等诸多优点。该技术的核心部件是陶瓷蓄热体，具有储热能力强，耐高温，耐腐蚀的特点。它吸收高温烟气中的热量以预热燃烧空气。在理想条件下，废气温度不会高于100°C，燃烧空气温度可升至1000°C。蓄热式燃烧技术的主要特点是：（1）陶瓷蓄热器通过吸收热量预热燃烧空气在高温烟气中，以尽量减少窑废气的热量损失;（2）将空气预热至800℃在高于℃~1000℃的温度下燃烧后，形成的火焰与常规燃烧产生的火焰完全不同，使炉内温度场分布更均匀;（3）该技术允许燃料在贫氧状态下燃烧，因此可以避免大量的常规高温热型NOx。1.2国内外研究现状蓄热式燃烧技术是英国人RobertSterley在18世纪发明的，最初旨在解决高炉和高炉中高能耗的问题。蒸馏石由耐火材料和再生砖制成，形成最快的再生热交换器。这种类型的蓄热式换热器可承受高达1000°C的高温和热空气。船体仍用于高温炉以支撑钢厂高炉。但是，由于再生器传热面积小（表面积），吸收和散热的速度很慢，梭式窑的体积采用这种技术增加，熔化周期变长这很难做到，并已扩展到其他类型的工业炉。在20世纪80年代，英国HotWorkInternational与BritishGas公司共同努力推出了一种新型的蓄热式换热器。在这种可蓄热式的热交换器中，陶瓷芽替代旧的格子砖，并且由于陶瓷芽的比表面积远大于格子砖的典型表面积，因此蓄热式器的热交换率也增加，同时陶瓷更小。在受力之后，蓄热式热交换器的体积显着减小，这允许合成燃烧器和热交换单元，其是蓄热式陶瓷燃烧器(RegenerativeCeramicBurner，RCB），其是蓄热式陶瓷燃烧。由于该装置的出现，自由空间不是使用蓄热式燃烧技术的限制条件。其次，陶瓷飞行员的有效吸收和释放速率减少了从最后几分钟到热交换器的行程时间，从而改善了挥发性温度波动和烟气余热回收效率。1982年英国玻璃厂将世界上第一台回收陶瓷燃烧器应用于窑炉，在能效方面取得了出色的成果。从那时起，这项技术在英国工业中得到了充分发展，其使用范围逐渐从玻璃工业扩展到铝冶炼，炼钢和炼钢工业。二十世纪八十年代后期，在美国，蓄热式燃烧技术开始迅速发展，在炉内使用这种技术后，MarionSteel的炉子产量增加了近三倍，而蓄热式燃烧技术的引入导致了俄亥俄州钢厂退火设备的消耗。从1670MJ/t减去730MJ/t，节省56％的燃料。自1973年施行《节能法》以来，如何更好地利用工业废热的研究一直是各个领域的焦点。田建等学者在蓄热式燃烧技术的基础上改进了欧洲和美国，并使用低阻力损失的陶瓷陶瓷蓄热式器代替陶瓷力来制造蓄热式燃烧技术[4]。发展带来了另一个新的高度。与陶瓷颗粒相比，蜂窝陶瓷具有更高的比表面积和更低的流动阻力，因此交换速度更快，从而提高了传热效率，体积更小，重量更轻。蜂窝陶瓷具有大的比表面积（1200m2/m3~1400m2/m3）并且具有热惯性，允许燃烧空气和进气烟气之间的充分热交换，并且在理想条件下燃烧热。在4摄氏度时，该温度远高于燃料的燃点。通过这些优异的条件，我们可以通过降低燃烧空气的氧含量来实现NOx燃烧，从而实现更低的NOx排放。采用蓄热式燃烧技术后，炉内无局部高温区，温度分布非常相似，这对提高产品质量非常有帮助。这就是高温空气燃烧技术（HTAC）。自上世纪80年代中期以来，中国，欧洲和美国等发达国家之间的技术交流活跃，在此期间，国内学者已知蓄热式燃烧技术。侯长连等发现蓄热式燃烧技术非常适合我国国外工业炉技术研究过程中的国情，该技术已在国外成功应用，因此国内科研人员建议收集技术资料。我做到了由于中国工业炉窑的能源消耗很大，蓄热式燃烧技术在废气回收和燃烧空气传输方面的卓越表现引起了工业和教育界的直接关注。我们对蓄热式燃烧技术的系统研究始于上世纪90年代。与国外相比，我们推迟了一点，但促销和应用取得了令人满意的结果。北岛能源是中国第一家专业生产并使用熔炉进行生殖燃烧技术的公司，并成功地将蓄热式燃烧技术应用于国内钢铁行业的各种熔炉，浸入式炉，热处理炉等。表现令人印象深刻北京神雾是一家以可蓄热式燃烧技术为基础的能源技术公司，通过在蓄热式技术应用中开发各种上游和下游产品开辟了广阔的市场[2]。该公司于2002年，成功实施了蓄热式烧嘴技术，并获得中国金属协会颁发的中国金属协会颁发的冶金科学技术奖。传统的蓄热式燃烧技术采用两种反向方法，在实际应用中存在一些缺点。蓄热式技术解决了一些炉子具有优异的节能效果，并通过低烟气排放和不稳定的炉压降低消耗的问题。2015年，公司以其节能技术性能获得认可，获得中国质量认证中心颁发的节能技术证书，并被评为《国家重点节能低碳技术推广目录》。

第二章梭式窑节能优化分析梭式窑是一种间歇煅烧坯体，窑内的温度随着烧成时间而变化。梭式窑的结构类似于火柴盒的结构，包括容纳坯体的窑车和煅烧过程的主要部位的窑室。在实际生产过程中窑坯体进入窑室进行烧制，当完成生产工艺各阶段之后再通过窑车将坯体拉出来，窑车的运动轨迹与织布机上的梭子十分类似，因此人们将这种窑炉称做梭式窑。梭式窑可用于烧制具有不同形状和不同材料的产品。它具有广泛的应用范围，是陶瓷行业重要的烧制设备之一。此外，梭式窑结构紧凑，占地面积小，在中国的发展正在兴起。2.1梭式窑运行现状介绍舞阳县冠军瓷业是一家生产中档卫生洁具的民营企业。目前，公司建造的“鹰浴”和“梦浴”品牌在国内外市场上享有良好的声誉。梭式窑在工厂的生产和生活中起着两个重要作用。一个用于新产品的试制，另一个用于烧制各种小批量和小批量产品。梭式窑两侧的窑壁上有12个燃烧器。窑房可以同时容纳三窑车，窑车之间留有一定的间隙作为燃烧的火。耐火砖建在窑车的钢结构上，在燃烧过程中作为梭式窑的窑底。排气通道位于窑壁两侧的下部，并在窑车与炉壁之间的接触点处通过砂封密封。梭式窑基本构造简图以及实物图如图2-1所示。图2-1梭式窑基本构造简图以及实物图梭式窑陶瓷产品的烧结过程主要分为五个阶段，即：低温干燥阶段，氧化分解阶段，高温阶段，保温阶段和冷却阶段。预热小火的主要目的是去除身体的水分,快速升温和保温为身体内的化学反应提供热量。各阶段温度、用时、气氛要求情况如表2-1所示，窑炉产品烧制升温曲线如图2-2所示。该窑炉属于典型的传统梭式窑，热损失主要分为三个方面：散热损失，蓄热损失，排烟热损失。散热损失是因为会有部分热量透过炉体保温材料扩散到外部空间中，蓄热损失是因为烧制过程中窑车、窑具会吸收一部分热量，排烟热损失是因为高温烟气未加充分利用变直接排放掉。通过现场的运行监测可以发现，该窑炉排烟温度高达1000℃，排烟导致的余热损失在该梭式窑的热损失中所占比重最大。表2-1卫生陶瓷产品各阶段情况图2-2梭式窑产品烧制升温曲线新型耐火陶瓷纤维绝缘材料与传统绝缘材料相比，具有热容量低，导热系数低的优点，可以解决散热量大的问题。梭式梭式窑的显着热量损失。改进的隔离结构是节省废热回收中损失的热能的最实用和有效的方法，尽管它在传统的梭式窑中很大且昂贵，通常通过添加空气预热器来选择从烟道气中回收废热。然而，一些摇臂目前配备有管道空气预热器，但是当热交换器类型是不锈钢时适用于陶瓷炉成本高时，炉子制造商降低成本，热交换器热交换面积几乎不足，并且难以通过实现热回收效率的损失来实现期望的效果。另外，空气加热器的电阻在高温下是即使在不锈钢仍然不足，废气的温度超过800℃，并且排气的废气为800由于难以克服℃，的热效率穿梭梭式窑高。同时，金属材料的抗损伤性较小，废气温度不低于冷端温度。否则，露点下降似乎限制了热回收的程度。在往复式炉中使用蓄热式燃烧技术是基于再生式热交换器的高温和耐腐蚀性，以消除和改善现有金属热交换器的缺陷并提高热回收效率[3]。2.2蓄热式燃烧技术的原理及特点蓄热式燃烧技术利用陶瓷蓄热体的良好的吸热和释放性能将高温烟气中的热量传递给助燃空气，从而实现有效的热回收。其系统的工作原理示意图如图2-3所示。图2-3蓄热式燃烧技术实际应用工作原理图蓄热式燃烧系统的燃烧器通常成对地布置在炉子的两侧，气体系统配备有截止阀以控制气体的打开，并且换向阀安装在空气和烟气系统之间到阀门烟气系统。在流动方向上，蓄热式器是加热空气和烟道气交换的介质。当系统运行时，风扇将燃烧空气送到管道并首先使用回流阀流到再生侧的燃烧器，在那里它在室温下进入蓄热式燃烧器B。在室温下，保存热体被加热并与气体混合以参与燃烧，热燃烧气体由A侧蓄热式燃烧技术加热，再生加热器由A侧燃烧器加热，温度下降，感应鼓风机随流量排出。该方法使用B侧蓄热式燃烧技术作为燃烧器，使用A侧蓄热式燃烧技术作为排烟通道。经过一段合理的时间后，切换阀将反转，两侧的效果都会发生变化。燃烧空气由A侧燃烧器供给，B侧燃烧器排出。与传统燃烧方法相比，蓄热式燃烧技术具有以下特征。如果高节能潜力足以进行操作，则再生加热器可以检测排气边界处的热回收。燃烧的火焰更稳定，燃烧正常。为了平衡火焰传播速度和气体流速，空气/燃料比相对较高，并且在蓄热式燃烧技术中，燃烧空气在800℃和1000℃之间或更高。在热预热空气中，燃料混合物处于可燃区域。燃烧可以定期进行。如果火焰在800°C以上加热到1000°C，火势会明显增加。该系统的不断改进改善了产品，增加了炉内的干扰，使炉内的热量分布更均匀，提高了质量。蓄热式燃烧技术引入以来，各种低热量燃料消耗可满足某些产品的特定工艺要求，同时提供对环境不利的环境友好型燃烧环境，新型熔炉可减小尺寸并节省成本从而达到空间减少了投资目标。2.3梭式窑控制系统目前舞阳县冠军瓷器工业振动器采用相对手动控制的方法，点火是人工的。天然气和空气量的调整完全取决于工人的经验。不仅有很多工作，而且还有违规和浪费能源。蓄热式燃烧技术需要频繁切换点火，并且使用手动控制显然是不切实际的。PLC控制是工业控制领域的主要产品。自PLC技术诞生以来，它一直受到工业控制自动化的青睐。为不同类型的自动化提供可靠的控制系统解决方案灵活性，适应性，强大的信息处理能力，多功能性，小尺寸和轻便性。通过在梭式窑中使用SPS技术，可以更容易和有效地控制炉中的烹饪温度，气氛和压力。减少能源消耗。

第三章蓄热式梭式窑的设计改造与结果分析蓄热式梭式窑的设计主要考虑几个方面：蓄热式燃烧器的结构设计，梭式窑管路系统的设计，梭式窑PLC控制系统的设计等。3.1蓄热式燃烧器结构设计蓄热式燃烧器是整个梭式窑燃烧系统的核心装置，它对整个梭式窑系统稳定而有效的运行起着至关重要的作用。蓄热式燃烧器的设计依据燃烧器设计流程图进行，如图3-1所示。图3-1蓄热式燃烧器设计流程图3.1.1燃烧器热负荷的确定所改造舞阳县冠军瓷业某梭式窑最高热负荷为0.9MW，本次拟安装4对8台蓄热式燃烧器，设计每台燃烧器最高热负荷（N）为0.5MW。3.1.2天然气热值的确定天然气的热值指的是标准情况下1m3天然气完全燃烧所释放出来的热量，而热值又有高热值与低热值之分，区别就在于高热值算上了水蒸气的潜热，低热值没有。在实际工业生产生活中，水蒸气的潜热很少被利用，因此用低热值来代表天然气的热值比较符合实际应用。目前单一气体的热值可以通过查表的方法得到，而天然气属于混合气体，在搞清楚其成分的情况下可以按照混合法则通过式（3-1）算得。H=H1r1+H2r2+Hn（3-1）式中：H——天然气的低热值（kJ/Nm3）；H1、H2、Hn——天然气中各可燃组分的低热值（kJ/Nm3）；r1、r2、rn„„——天然气中各可燃组分的容积成分（%）。经采样检测，舞阳县冠军瓷业某梭式窑所用天然气成分及占比见表3-1表3-1舞阳县冠军瓷业某梭式窑所用天然气成分及占比由式（3-1），结合表3-1计算得该天然气热值H=360006.8kJ/Nm3。3.1.3燃烧器额定燃气、空气、烟气流量的计算天然气的体积流量：V燃=N/H（3-2）式中：N——燃烧器热负荷（MW）H——燃气（混合气体）的低热值（kJ/Nm3）；由式（3-2）计算得天然气的额定体积流量燃=50Nm3/h。燃烧空气量计算：标准情况下1m3天然气按照燃烧化学反应方程式计算所得的空气量即为天燃气燃烧理论空气需要量，单位为Nm3空气/Nm3天然气，这是天然气燃烧所需空气量的最小值。在天然气成分已知的情况下，天然气燃烧理论空气量的计算方法可参照式（3-3）。（3-3）式中：H2、CO、CM、Hn、H2S——燃气中各种可燃组分的容积成分（%）；O2——燃气中氧的容积成分（%）。由式（3-3）计算得天然气燃烧理论空气需要量V0=9.58Nm3/Nm3在实际燃烧过程中如果按照理论空气需要量供给空气则很难保证燃烧完全，因为空气与燃气的混合情况不会达到理想状态。为保证燃料的完全燃烧，空气就需要适当的过量，这样空气分子与燃气分子的相互碰撞的概率就会增大很多，进而使燃料充分燃烧。过剩空气系数α在这样的背景下被提出，它的定义式为：（3-4）如前所述可得，过剩空气系数α太小会导致燃料燃烧不完全，造成资源的浪费。但是α也不是越大越好，因为过多的空气进入炉膛会在一定程度上降低炉膛温度，同时使烟气产生量增多，由此造成的造成排烟热损失也会相应的增加。因此正确是选择和控制α就显得非常必要。在工业设备中α一般控制在1.05~1.20；根据以往实验结果本次设计取α=1.1。由式（3-4）计算得天然气燃烧实际空气需要量V=10.54Nm3/Nm3，每台燃烧器空气的额定实际体积流量V空=525Nm3/h。在蓄热式燃烧器中空气会被预热，考虑到热膨胀因素，工况下燃烧器空气的额定流量约为正常温度下的4倍左右，所以V工=2100Nm3/h。燃烧烟气量的计算：对于烷烃类燃气，理论烟气量（3-5）对于天然气a=2，对于石油伴生气a=2.2，对于液化石油气a=4.5实际烟气量（3-6）计算得实际烟气量Vf=2330Nm3/h3.1.4燃气、空气喷口的设计计算采用蓄热式燃烧技术的设备，在燃烧过程中助燃空气将被预热至900℃以上，如果不能很好的组织燃烧工况，将会导致大量NOx的生成。采用高速燃气射流设计，可有效降低氮氧化物的排放，查阅相关资料后，选取燃气喷射流速一般不小于50m/s，空气喷射流速一般不小于20m/s。（3-7）式中：S——气体喷孔面积（m2）；V——气体额定体积流量（Nm3/s）；v——气体喷射流速（m/s）。由式（3-7）计算并根据实际制造情况选取d燃=10mm，d空=100mm。3.1.5蓄热室陶瓷蓄热体的选取计算蓄热体是蓄热式燃烧技术的核心部件之一，蓄热体的形状、尺寸、材质对其传热过程影响很大，在工程应用中选用蓄热体应从多个方面考虑，包括蓄热体的蓄热量，换热速率，经济性以及其他物理性能等。蜂窝陶瓷蓄热体在比表面积，传热速率，阻力损失等关键参数上表现优异，被业内专家看好，是目前主流的蓄热体之一。总结本课题组以往在蜂窝陶瓷蓄热体传热、阻力等方面的研究结论，本次改造选用致密堇青石质六孔蜂窝陶瓷蓄热体，其相关参数见表3-2。表3-2致密堇青石质六孔蜂窝陶瓷蓄热体相关参数已知蓄热室设计参数为：现场环境温度25℃，预热空气温度至1100℃，换向时间小于60s。单位周期内蓄热体的最大换热量可由下式算得。（3-8）式中：Q换——一个周期中蓄热室换热量（kJ）；q空——一个周期中空气的质量流量（kg）；T预——预热空气温度（K）；T环——环境空气温度（K）；Cp1——空气在预热温度下的定压比热容（kJ/（kg·K））；Cp2——空气在环境温度下的定压比热容（kJ/（kg·K））；T——换向周期（s）（3-9）式中：Cp蓄——蓄热体的比热容（kJ/（kg·K））；m蓄——蓄热体的质量（kg）；△Tm——蓄热体的对数平均温差（K）。由式（3-8）、（3-9）计算可得一个周期中蓄热室换热量为Q换=2179.48kJ，所需蓄热体数量为15.3块，取16块。3.1.6三通换向阀的设计三通换向阀是蓄热式燃烧技术的另一个基本特征。通过倒置反转阀，低温空气和高温燃烧气体可以顺序地通过再生装置的再生装置，以实现燃烧气体的废热。有效使用。由于再生加热系统进行热交换后的燃烧气体温度始终高于200°C，因此没有能够长时间稳定运行的换向阀在如此高的温度下。这种现代化采用了自行设计和开发的高温三通逆变阀。顾名思义，三通换向阀需要三个与外界通信的腔室。为了便于安装和安装，三通换向阀的主体为矩形，两个阀板座将阀体分成三个腔室A，B和C.阀板通过阀杆连接到气缸并移动通过气缸。阀板在腔体中的位置改变，腔体B中的气体流入腔体A或腔体C中，以达到切换的目的。设计中应该存在三个问题：1。树桩应该是合适的。太长或太短都会导致阀板和阀座密封不良，导致阀门内部泄漏，2.阀门的阀体和阀座必须垂直，3.气缸通风口的中心和阀板的上下阀座必须是直的，否则阀板和阀体之间的摩擦可能会增加，并影响换向阀的质量。三通换向阀的结构如图3-2所示。图3-2三通换向阀结构图3.1.7点火装置的选择有许多类型的自动点火方法和燃烧设备。根据不同的点火源，它们可分为热线点火和电火花点火。热线点火的原理是电加热器加热热线，热量作为点火源传递给气体混合物，响应时间在10到15秒之间。火花点火的原理是利用点火装置产生的高压点火气体在两个电极间隙之间产生电火花，响应时间在1秒到1秒之间。3秒目前，各种电火花点火方法用于工业炉中。作为用于燃烧设备的火花点火装置，基本要求应该是具有足够高的电压以使空气产生电火花，以具有足够的能量以使火花点燃点火。燃气并释放火花。足够长的时间适应困难的工作条件。考虑到上述因素，这次改造采用了广州世能的高能点火系统。该装置的工作原理是按下点火按钮，点火器220V的输入，在变压器的作用下电压升至14KV，电压传输到点火电极通过高压电缆在点火枪上，点火枪的另一个电极接地。电压通过两个电极之间的流体以产生电火花。该火花点燃来自点火器出口的喷射气体。一旦火焰探测器检测到火焰，该装置将关闭点火器并完成点火。如果火焰传感器在点燃点火器5秒后仍未检测到火焰，则设备将关闭点火装置并触发警报。设备点火器可在1200°C的高温下正常运行，以满足系统要求。图3-3点火装置实物图根据以上设计、选型、计算所得结果，设计出蓄热式燃烧器，其结构图如图3-4，整体结构概述如下：图3-4蓄热式燃烧器结构图1、烧嘴采用符合计算要求的高速旋流烧嘴。燃气喷嘴位于燃烧室侧壁，与空气呈交叉射流，可增强燃气、空气混合过程。2、蓄热体采用堇青石质六边形孔蜂窝陶瓷，每块陶瓷砖规格为100×100×100mm，共16块。蓄热体每层4块呈田字型，分四层放置在用重质浇注料浇筑成的蓄热箱体内。3、空气、烟气的切换均采用自行设计气动三通阀，耐热性、稳定性好。在三通换向阀底部留有冷凝水排出口，烧制过程中便可打开阀门，将烟气冷却过程中产生的冷凝水排出。4、燃烧器上安装电子点火枪，可以实现远程点火，另外点火枪也可以作为长明火使用。5、在燃烧器与炉膛之间安装重结晶碳化硅火道，防止火焰烧到炉墙。3.2管路系统的设计计算3.2.1管路系统的设计在《压力管道设计规范》的前提下，考虑到可靠性，经济性和改造空间等因素的影响，燃烧空气和主要燃气管道的主要管道使用原始管道，直径其他分支管道指的是原始系统。陶瓷梭式窑对气体和空气的清洁度有很高的要求。为了防止管道产生的杂质因腐蚀等因素进入炉内，产品变脏。这种改进的燃烧空气管道，天然气管道，排气管等。它们由304不锈钢制成，具有良好的耐腐蚀性和耐热性。系统各管道的规格、材质参数见表3-3，管道布置情况如图3-5。表3-3梭式窑管路系统管道相关参数考虑到管道系统的安全性和易用性，整个炉子的自动化以及相关的PLC控制系统，每个管道的阀门配置如下：主要燃气，天然气流量计，气压调节器2球阀），燃气流量控制阀（支持2个球阀），天然气点火辅助控制阀，燃气阀针，气动截止阀等。原始管道系统以及用于天然气点火装置的球阀流量计和阻尼板保留在管道系统设计中，用于以下目的：当再生燃烧系统稳定运行时，排气口关闭，当再生燃烧系统严重故障时，它被原始管道系统的燃烧模式取代。当原始排气口打开时，八个燃烧器进入冷空气抽吸模式并加速冷却。图3-5梭式窑管路系统布置图3.2.2管道阻力的计算与风机选型由于管道中的液体流动而发生压力损失，压力损失有两个主要原因：一种是由于摩擦流过直管而导致的能量损失，另一种是液体通过管道的流动。变截面处流场突然在可变范围内变化，导致部分能量损失。沿程阻力损失式中l——管长（m）；d——管径（m）；v——端面平均流速(m/s)；g——重力加速度(m/s2)；λ——摩擦系数局部阻力损失式中：ζ——局部阻力系数借助鸿业计算软件算得各管道阻力损失情况见表3-4。表3-4各管道阻力损失由前文计算可得满负荷运行时，助燃空气流量为2100m3/h，压损为1043.4Pa，产生烟气流量为2330m3/h，压损为1762.4Pa，系统原有鼓风机流量2792m3/h，压力4910pa，能够满足改造要求，为满足排烟要求，选购引风机型号为9-19-5A，流量3488m3/h，压头3924pa，进口温度150℃。3.3控制系统的设计蓄热式梭式窑的温度在燃烧过程中具有非线性、大惯性和滞后现象，为了克服这些不利因素的影响，获得了更好的控制效果。控制系统的设计采用PLC控制与模糊控制理论相结合。为了实现全自动控制，为了使设备运行更安全可靠，增加了手动操作以满足时间的需要。整个控制系统的核心是西门子的S7-200系列PLC处理器。子控制系统的功能包括控制炉子的温度，气氛，压力等并控制其他相应的致动器。梭式窑逻辑控制图如图3-6，控制系统流程图见图3-7。图3-6梭式窑逻辑控制图图4-7蓄热式梭式窑控制系统流程图3.3.1温度控制策略如何控制炉温是梭式窑控制系统的重中之重。通过调节天然气歧管的流量来控制传统梭式窑中的总体温度，以满足过程曲线温度要求。蓄热式梭式窑还可以通过自动调节天然气歧管的流量来调节窑的整体温度。改造后采取的温度控制策略如图3-8。图3-8炉膛温度控制逻辑图3.3.2气氛控制策略在转换之后，大气控制策略使用空气燃料比作为参数来调节大气。烟气分析仪检测废气出口的氧含量的充分利用。控制策略比通过实验调节大气确定空气燃料比的方法更准确和稳定。控制策略如图3-9。图3-9炉膛气氛控制逻辑图烟气分析仪安装位置为烟气出口总管处，检测出口烟气氧含量。3.3.3压力控制策略如果梭式窑的过压太大，则窑中的孔很容易点燃，浪费能量或负压会导致空气从窑进入窑并捏食物。窑内的气氛。产品质量将下降。因此，控制窑压力非常重要。蓄热式梭式窑有两个风扇，一个用于燃烧空气供应，另一个用于废气排放。考虑到炉压的稳定性和确保烟气在高温下膨胀的需要，排气扇的流量和压力必须大于鼓风机的流量和压力。在此转换期间，控制器配置两个风扇以满足工艺要求，同时保持炉子压力。送风机控制策略如图3-10：图3-10送风机控制逻辑图在该转换中，六个压力检测器安装在炉壁上。引风机采用变频调速，通过收集炉内压力和确保炉内压力条件来控制引风机的速度。压力表位于窑的前后壁上，两个压力表位于左右两侧壁上，以确保压力传感的稳定性。引风机控制策略如图3-11：图3-11压力控制流程图计算机根据压力信号通过变频调节的方式调节引风机转速，以保证炉膛压力。3.4改造结果与分析3.4.1温度场分析舞阳县冠军瓷业某梭式窑烧制卫生陶瓷产品过程中的工艺温度曲线如图3-11所示，提前采集了原有系统烧制过程中的温度数据，绘制出的温度曲线见图3-11，改造完成后系统烧制过程温度曲线如图3-11。图3-11梭式窑烧制工艺温度曲线上图显示改进的梭式窑操作温度曲线可以很好地适应定义的温度曲线，表明该系统可以满足改进的生产过程的要求。与转换前的梭式炉的操作温度曲线相比，修改的操作曲线没有明显的变化。这表明PLC的自动控制系统优于手动控制。为了理解梭式炉运行期间温度场的均匀性，在高温下选择在高温阶段，快速升温阶段和绝热阶段的特定时间由热电偶测量的温度。选取数据见表3-5。表3-5改造前后不同阶段热电偶测得温度依据表3-5绘制温度曲线图如图3-12所示。图3-12改造前后温度场曲线从上图中可以看出，由于原始窑车的窑柱在热电偶前面被阻挡，转换前热电偶11号测量的温度被阻止，导致噪声并且在转换后消除问题显着降低。在改性之后，还温和地搅拌在600℃之前由热电偶测量的温度。这是因为在600℃之前没有使用反向燃烧。转换后，只有一半的低温燃烧器在转换前处于燃烧状态，并且所有八个低温燃烧器都处于燃烧状态，因此在转换前600℃之前温度波动没有变化。转换后的操作。在600℃之后，用热电偶测量的炉温分布变得更均匀。分析有两个原因，具体取决于位置情况。1.转换前使用手动控制，不能定量控制燃烧器负荷。2.转换之后，交叉使用，火焰位置连续地移动用于燃烧，在高温度区域是不固定的并在烘箱中的空气流的紊流将会增加。3.4.2产品质量分析转换后，梭式窑运行稳定，大多数陶瓷产品质量很高，但有些产品看起来仍然很脏。现场调试分析后，在整改初期没有检查两个燃烧器的气流;因此，管道处于炉渣中，废料落入管道，炉子前面没有闪光，产品被污染，产品沸腾，烧伤导致部分区域出现高温区域。3.4.3节能与经济性分析改造对象目前每窑天然气消耗量为10