怎样控制陶瓷窑炉的烧成气氛
有些多企业为了追求单窑产量的最大化,不断地加快烧成速度,缩短烧成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供应量,但燃料供应量增加后往往没有及时调节助燃空气的供应量和助燃风机总闸的调节,造成烧成气氛由氧化气氛变为还原气氛。
一些操作工为了降低预热带后段的温度而减小排烟闸的开度,影响了窑炉压力平衡和气体流速,使预热带的氧化气氛减弱,如控制不好容易造成前炉燃烧状态不良,使气氛出现波动。
这样操作不仅影响到全窑压力制度的变化,而且会使气氛发生变化。比如加大冷风,容易使零压面向预热带移动,反之零压面又会向冷却带方向移动,这些都会使气氛发生改变。为了稳定压力,必须相应调节抽热闸的开度,以平衡全窑的气体进出量,稳定零压面。
在实际生产中,采用何种气氛制度来烧制陶瓷产品,要根据产品配方中原料的组成以及烧制过程中各阶段的物化反映情况来确定。当原料中所含有机物和碳较少,且粘性低、吸附性弱、含铁量较高时,适合与还原气氛烧成;反之,xxxxxxxxxxx,则适合与氧化气氛烧成。
烧成气氛的控制受到窑炉结构和设备配置的限制,比如风机风量的大小,风管直径的大小,排烟口、抽热口、抽湿口位置的设置等,都会影响到烧成气氛的控制。但是,最关键的还是稳定压力制度和合理操作燃烧器。
压力变化会影响到气体的流动状态,因此窑内压力制度的波动会引起气氛的波动,要控制好气氛,就必须稳定好压力制度,而稳定压力制度的关键在于控制好零压面。在窑炉预热带,因要排走水分和燃烧时产生的烟气,故压力相对比窑外环境的低,对比之下窑内气压处于负压状态;在冷却带要鼓入冷空气使制品冷却,压力相对比窑外环境的高,对比之下窑内气压处于正压状态;在正负压之间有一零压面,烧成带就处在预热带和冷却带之间,因而零压面的移动就会引起烧成带气氛的变化。当零压面位于烧成带前段,处于烧成带与预热带之间时,烧成带的气压为微正压状态,气氛为还原气氛;当零压面位于烧成带的后端时,烧成带处于微负压状态,气氛为氧化气氛。
关键词:窑炉
烧成的燃料是否完全燃烧将会影响到窑炉气氛,特别是烧成带的气氛。因此合理地操作燃烧器,控制好燃料的燃烧程度,是控制窑内气氛的重要手段。在燃料完全燃烧的情况下,燃料中的全部可燃成分在空气充足时能完全氧化,燃烧产物中没有游离C及CO、H2、CH4等可燃成分,保证氧化气氛的实现;当燃料不完全燃烧时,燃烧产物中存在一些游离C及CO、H2、CH4等,使窑内气氛呈还原性。要使燃料完全燃烧,须注意以下三点:①确保燃料与空气充分,均匀地混合;②保证充足的空气供给,并保持一定的过剩空气量;③确保燃烧过程在较高的温度下进行。
窑炉操作规程
1.1 准备工作
1. 明确各操作人员职责,非指定操作人员,严禁私自乱动任何仪表、设备;
2.清扫并维护窑炉周围的卫生。清理运动部件的周围区域(风机、电动执行器
等)。检查清理各兑冷风管入口的防护网;
3.逐一确认以下内容,并对全窑各部分设备、管线、仪表等再进行一次全面检
查,保证全部处于正常状态,发现问题及时处理:
a.电源电压正常、三相平衡、螺丝无松动、器件无异常;
b.窑前燃气压力稳定在9kPa 以上;
c.排烟风机传动座润滑油油位正常,无泄漏现象;
4.打开窑门。
注意:在窑门开闭操作时,首先必须确认窑门定位支撑装置已旋开,窑门手
轮在安全位置,窑门运动范围内的地坪上无杂物阻碍;然后缓缓拉开窑门,
保证窑门平稳运行;窑门到位后,锁紧窑门定位支撑装置。
5.保证热电偶无机械损坏,烧嘴砖与烧嘴接触处无缝隙;
6.准备好各类记录表格。
1.2 进车
1.装车。装车之前应检查窑车砌体和窑具是否 良好,发现问题及时处理;装车
时要求严格执行窑炉装载操作规程,严禁窑炉超负荷装载;
2.进车。在将窑车推入窑内之前,应确认以下事项:
a.保证窑车的装车尺寸及装车状况,必须符合企业装车工艺规程, 装车不合格
严禁入窑,车上杂物及时清理;
b.保证窑门已充分打开,不妨碍窑车进窑;各处密封纤维完好,无脱落;
c.保证窑门、窑墙砌体状态良好,无损坏现象;曲封砖内清洁无杂物;
d.保证轨道整洁,窑墙曲封处及窑内外各部位无杂物,不妨碍窑车进窑;
e.保证砂封槽内所加石英砂充分,装填深度达到距砂封槽顶 20~25mm。
3.上述检查无误后,将窑车缓慢匀速送入窑内。进车时,窑车与窑体以及窑车与
烟道之间的间隙必须符合要求。
4.窑车入窑后,要确保窑车到位,压紧窑车密封。
1.3 启动前检查
在窑炉启动前,操作员应认真检查以下各项:
1 各窑炉各部分连接;
2 压力传感器的导压管;
3 燃气管道各手阀状态;
4 各分区风管的手动球阀位置在全开位置
1.4 系统上电
1.按照“附录 1”中的上电程序给系统上电;
2.确认各仪表均显示正常,计算机监控软件数据正常。
1.5 启动窑炉
1.依次打开计算机显示器和主机;
2.运行窑炉控制软件;
3.点击任一窑炉的指示图标,进入窑炉监控界面;
4.加载所需烧成曲线
5.点击“停止”按钮,确保“温度程序控制仪表”、“窑内压力控制仪表”、
“助燃风压力控制仪表”、“燃气压力控仪表”在“STOP”状态。
6.跳步到第 1 段。
7.点击“运行”按钮,查看“温度程序控制仪表”、“窑内压力控制仪表”、
“助燃风压力控制仪表”、“燃气压力控仪表”在“运行”状态。
8.点击“保持”按钮,查看“温度程序控制仪表”、“窑内压力控制仪表”、
“助燃风压力控制仪表”、“燃气压力控仪表”在“Hold”状态。若上述仪表没有
在“Hold”状态,请按下该仪表的“RUN/HOLD”按钮(长按 3 秒),确保该仪表
在“Hold”状态。
9.将控制柜仪表各阀位手动切换到所需阀位 。
仪表 阀位 仪表 阀位
1区温度控制23%窑内压力控制 30%
2区温度控制23%助燃风压力控制60%
3区温度控制23%燃气压力控制 25%
4区温度控制23%排烟风温度控制15%
10 依次启动排烟风机、助燃风机。
11 等待约 3 分钟,打开燃气总管电磁阀。
12 在窑炉长期不使用时,大约 2 分钟,待该指示灯灭后,放散结束后,进行下一步。
13 点火操作。(在开始进行点火时,应同时按下放散按钮,待有 2 分区着火时,
松开放散按钮。然后依次对其他区进行点火)
注意:点火前,请确认计各分区燃气电动阀和燃气总管燃气电动阀阀位处于
手动状态以及点火阀位(严禁高阀位点火):当某区进行点火后,若片刻后控
制柜上相应着火指示灯亮表明该区点火成功。如点火失败,应先检查原因,
待故障解除后,再重复以上操作重新点火;对于同一区两次点火的时间间隔
必须大于 1 分钟,严禁连续重复点
火。
14 点火后将“窑内压力控制仪表”投入自动,“助燃风压力控制”投入自动。
15 待各温控区温度与设定值接近时,各区控制方式由“手动”切成“自动”。
16 点击“运行”按钮,查看“温度程序控制仪表”、“窑内压力控制仪表”、
“助燃风压力控制仪表”、“燃气压力控仪表”在“运行”状态。若上述仪表没
有在“运行”状态,请按下该仪表的“RUN/HOLD”按钮(长按 3 秒),确保该
仪表在“运行”状态。
17 系统运转正常后,对整个窑炉系统进行一次巡检;当发现某个参数异常时,请
将相应的控制模式切换到手动方式。在后续整个烧成过程亦应做到定时巡检。
1.6 升温、保温
1.自动运行当中,若某区工艺参数波动较大,可将该参数控制模式由“自动”
切换至“手动”,待其稳定后再转至自动调节;
烧成全过程,要时刻注意以下参数的报警,并及时调节。确保:换热器温度
<800℃,排烟风机温度<350℃;若换热器超过 800℃,请手动打开换热器
前的对冷风阀。
应定期检查排烟风机轴承冷却水是否工作正常。
2.在升温过程中,要时刻注意窑压的控制情况。
3.当计算机出现故障时,请重新启动电脑。
4.升温、保温过程中若突然停电或停天燃气,应严格按照安全规程中所述进行操作。
1.7 冷却
1.保温结束转入冷却时,天燃气自动关闭,烧嘴灭火;操作人员应:
关闭窑炉所有手动天燃气阀门;
打开烧嘴风管的手动阀,将其开度设置在“5”;
将控制柜上的点火按钮切换到“停止”位置。
2.冷却速度由助燃风和窑压来调节控制;个别温区的温度均匀性在自动调节下
仍偏差较大时,可采用手动方式调节;密切注意窑压波动并及时调节,使窑
温、窑压保持在规定的范围内;
1.8 停窑
停窑操作可按下面步骤进行:
窑内温度冷却至 200℃时,可将窑门打开 100mm 的缝隙,吸入外界冷风冷却;
窑门打开时应将窑压控制方式转成手动调节,输出值调至 35%左右;随后,
可根据冷却温度的需要逐步打开窑门;
说明:开启窑门时所要求的要内温度取决于工艺过程。
停止助燃风机运行;
停止排烟风机运行;
1.9 出窑
1.清扫窑外轨道,保证轨道整洁、无杂物;
2.打开窑门。首先旋开窑门定位支撑装置和压紧手轮,并将手轮移至不影响窑门
开启的位置;而后缓缓拉开窑门,保证窑门平稳运行;窑门到位后,锁紧窑门定
位支撑装置;
3.窑车出窑,仔细操作,加强观察。对成品进行现场检查,若发现废品,仔细分
析产生原因,以便下次烧成时加以改进。
1.10 操作注意事项
1.操作人员上岗前必须经过岗位培训,在整个烧成操作过程中,要求控制室必须
有人,定时做记录,并注意监控设备运转情况;
2.明确各操作人员职责,做到各司其职,按章操作;严禁非指定操作人员私自操
作窑炉系统各有关设备、仪表;
3.定时对全系统进行巡检, 发现不正常情况应及时处理或向有关负责人报告。
巡检时应注意以下情况:
a.排烟风机:电机温度,联轴器温度,油位,运转声音;
b.助燃风机:电机温度,运转声音;
c.管道:压力,气密性,有漏处应立即处理;
d.电磁阀:外部温度;
e.电动执行器:电动头温度,阀门开度的一致性;
f.各烧嘴:火焰情况,局部温度;
g.窑体(包括窑顶):密封情况,有漏气处应及时处理。
4.操作中对系统出现的报警,要及时找出原因,及时处理;
5.未经有关负责人允许,严禁在整个系统上进行与烧成无关的操作和试验;
6.非正常停窑的注意事项及操作,参见“安全规程”;
7.定期对窑炉系统进行检查和维护,系统的维护由有关专业人员进行。
一、热效率的控制
燃烧过程是燃料和氧发生化学反应的过程。在实际生产中,燃料燃烧所需的氧一般都取自空气。燃料完全燃烧而又无剩余氧产生所需要的空气量,称为理论空气量。所谓完全燃烧,指的是燃料内的可燃成分,如H₂在燃烧后最终生成水蒸汽,CO燃烧后,最终生成CO₂,各种碳氢化合物燃烧后生成水蒸汽和CO₂,硫燃烧后生成SO₂等等。
1、天然气燃烧时所需的理论空气量
天然气的主要成分是甲烷(CH₄),含量约为95%~98%,其燃烧反应方程为:CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O(g)+Q,按上式计算,燃烧1公斤甲烷需17.24公斤空气,燃烧1标米3天然气(按含CH495%计算)约需9.07标米3空气,或燃烧1公斤天然气需要17.24×95%=16.37公斤空气。
2、重油燃烧时所需理论空气量
重油的成分比较复杂,主要含有碳、氢、氧、氮、硫及其他有机物,如取含碳85%,氢12%(全看作有效成分)的油品,其他可燃成分忽略不计。现按1kg重油完全燃烧进行计算。反应式是:C+O₂=CO₂+8100大卡/公斤;H₂+1/2O₂=H₂O(g)+28600大卡/公斤,上两式表明,1公斤重油燃烧所需的总氧量为3.253公斤或2.277标米3,所需的理论空气量为3.253×4.31=14.02(公斤)或2.277×4.76=10.84(标米3)。
一般来说,天然气、煤气等气体燃料正常燃烧的过剩空气系数取1.02~1.20;重油等燃料正常燃烧的过剩空气系数取1.10~1.30;固体燃料正常燃烧的过剩空气系数取1.30~1.70。精确的系数需根据具体的窑炉进行试验计算,然后对照一般数据确定该窑炉正常燃烧的合理过剩空气量。此外,把过高的过剩空气系数降下来,合理控制过剩空气量,是节约能源、提高工业窑炉热效率的有效措施。
二、工业窑炉烟气燃爆
1、燃爆产生的条件
①可燃气体和空气或氧气的混合比在燃烧爆炸极限范围内;
②需要有足够能量的火种。
以上两个条件必须同时存在才有可能发生爆炸。为此高温烟气的治理,应防止两个条件同时产生,或设有一定的防爆、泄爆措施。
2、燃爆产生的原因
净化系统燃爆事故的发生,大多是由于工业窑炉工艺不稳定,使烟气中可燃性物质浓度超过标准所造成的。主要是风、煤、料的配合不符合配料规范,物料化学成分不稳定,窑的热工制度发生较大的变化,使燃料燃烧不完全。
以水泥厂回转窑尾气电除尘器发生极板灼伤变形事故为例,即是由于热工制度不稳定,使得大量未完全燃烧的煤粉和过量的CO进入电除尘器而造成的。在窑炉运行异常的情况下,未完全燃烧的煤粉和过量的CO进入烟气净化系统中也是造成燃爆事故发生的原因之一。此外,窑尾温度过高也会引发燃爆事故,当窑尾温度过高时,不仅会造成窑炉热工制度波动,而且还会对烟气净化系统未完全燃烧的煤粉和过量CO起引爆作用。
三、工业窑炉安全、高效生产解决方案
为保证工业窑炉的燃烧效率、避免燃爆事故的发生,可采用在线 烟气分析仪 对炉内和烟道气中CO、O₂和CO₂的气体成分含量进行连续在线实时监测。可同时在线测量烟气成分中SO₂、NO、CO、O₂、CO₂等气体的体积浓度,
通过 烟气分析仪 实时检测CO、O₂、CO₂的含量,可折算出过量空气系数,合理控制空气量和排放风,减少烟气中过量空气带走的热量损失,及过量燃烧供给量,提高工业窑炉的热效率;当烟气中O₂和CO浓度超过规定值时,可发出警报指导阀门切换,将气体排散,避免爆炸事故发生,保证工艺系统的安全。此外,工业窑炉烟气中还会有SO₂、NOx等气体成分的存在,烟气分析仪也可进行实时监测分析,有效减少污染物的排放,具有良好的环保效益。
节能、高效、安全的生产是新一代工业企业能否取得长足发展的关键因素之一,因此,工业窑炉的燃烧效率的控制以及烟气燃烧事故的控制需要严格把关,以保证企业工艺系统的正常运行。
陶瓷厂烧天然气的窑炉老是自动熄火
原因:
燃气热值低
助燃风不足
燃气量过大
陶瓷厂烧天然气的窑炉老是自动息火排除方法:
提高介质质量
增加助燃风量
减少燃气量或增加助燃风量
1. 通风强度:如果通风强度大,温度会迅速上升。通风强度可通过调节闸门、改变炉排间隙、手动吹气等方式进行控制。
2. 改变进窑煤气的温度:如果进窑煤气温度高,有利于燃烧和温升。空气预热的方法可以提高工业窑炉煤气的热值,从而提高烧成温度。
3.防止冷空气侵入工业窑炉:冷空气侵入窑炉会使加热速度减慢。防止冷气入窑,应封密窑墙,掌握去灰的时间和次数。
4、加煤也应注意控制每次的加煤量,控制煤块的大小,控制加煤的时间,以及掌握加煤的方法等。
在一些需要控制工业窑炉温度的适用领域,可以选择上述方法来选择控制温度,不仅可以来保护设备也可以提高使用效率。
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2、系统构成
本系统上位机部分选用一台上位机配以FIX软件包,PLC部分选用知名品牌的PLC,它具有成本低、运行可靠、功能较强的特点。执行机构主要有变频器、电磁阀、薄膜调节阀、三相异步电动机等。
系统构成框图如图所示:
3、PLC实现的功能
本系统大致可以分为三个部分;1、PID调节部分,2、熔窑的换向系统,3、PLC和变频器的通讯部分。其中PID调节部分包括油压、油温、油流(1-6号)、雾化介质、窑压等参数的控制。
3.1 PlD调节部分
PID控制主要通过PID控制单元,该单元主要有以下特性;1、l00ms高速采样周期,实现了高速PID控制。2、数字滤波器衰减输入噪音,控制输入意外干扰,使PID控制成为有效的快速响应系统。3、多种输出规格可供选择。4、八组数据设置,八个数值(如设定点(SP)和报警设置值)可以预置在八个数据组中。5、可以用数据设定器输入和显示当前值。6、先行PID控制,利用先行PID控制器及自动调谐的特性获得稳定的PID控制。7、可以用PLC程序输入和检索数据。同时我们通过PLC的程序实现双PID控制,从而实现了窑压和油流的稳定运行。
PID控制可以分为本地控制和远程控制两种模式,远程控制即通过PLC实现的控制,又有自动和手动两种方式,自动控制即由PLC进行全自动控制,不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值,通过PLC对阀位进行控制。在正常情况下都是在远程控制模式下的自动状态进行,并且每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用棒图显示出来,非常直观。
同时在上位机上可以很方便地修改油温、油压、油流、雾化介质、窑压等每个控制回路的PID参数,如设定值(SV)、“P”值、“I”值、“D”值,并且操作界面非常友好,操作方便。
5、实际生产中烧成气氛的调整对于上述稳定气氛的理论要点,许多人都很清楚,但在实际的操作中,会因为要解决某些烧成问题而不自觉地改变窑炉的气氛,这种变化往往容易被人忽视,以下是常见出现的问题。 ① 为了提高烧成温度而改变空气过剩系数有些多企业为了追求单窑产量的最大化,不断地加快烧成速度,缩短烧成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供应量,但燃料供应量增加后往往没有及时调节助燃空气的供应量和助燃风机总闸的调节,造成烧成气氛由氧化气氛变为还原气氛。 ② 为解决预热带出现的缺陷而改变其气氛一些操作工为了降低预热带后段的温度而减小排烟闸的开度,影响了窑炉压力平衡和气体流速,使预热带的氧化气氛减弱,如控制不好容易造成前炉燃烧状态不良,使气氛出现波动。 ③ 为解决冷却带出现的缺陷而改变冷风量这样操作不仅影响到全窑压力制度的变化,而且会使气氛发生变化。比如加大冷风,容易使零压面向预热带移动,反之零压面又会向冷却带方向移动,这些都会使气氛发生改变。为了稳定压力,必须相应调节抽热闸的开度,以平衡全窑的气体进出量,稳定零压面。