專利名稱：工業爐窯直燃燒嘴的標定系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種工業爐窯直燃燒嘴的標定系統及方法。
背景技術：
工業爐窯直燃燒嘴通過輸入空氣和煤氣實現在爐窯內的燃燒，由于爐窯實際應用情況多變，燒嘴基本屬于非標設計，新設計的燒嘴標定時，將燒嘴設置于實驗爐爐壁，燒嘴通入空氣和煤氣，然后調整燒嘴至額定燃燒功率，實驗爐為額定工況下進行燒嘴實驗標定， 得出該燒嘴額定工況下的一系列重要參數，包括空氣和煤氣的流量、壓力。但往往現場實際應用的燒嘴并不是工作在燒嘴實驗標定的工況下，這時燒嘴實驗標定獲得的參數無法使用，需要在現場反復調試輸入燒嘴的空氣和煤氣的流量和壓力，才能摸索到該工況下燒嘴的相關參數，這個過程往往嚴重影響現場爐窯的正常生產，燒嘴最終的燃燒效果也會比較差，且燒嘴參數現場調試效率低；且由于生產現場的條件限制，如計量不準確，氣源壓力、熱值不穩定等因素，燒嘴一般都很難調到最佳的燃燒狀態。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種工業爐窯直燃燒嘴的標定系統及方法，利用本標定系統可模擬爐窯實際工況實現燒嘴參數標定，本方法得到燒嘴在爐窯各工況下的標定參數，方便了燒嘴在現場實際工況下的應用，提高了燒嘴的調試效率和燃燒效果，保證了爐窯的正常生產。為解決上述技術問題，本發明工業爐窯直燃燒嘴的標定系統包括實驗爐和標定燒嘴，所述標定燒嘴設于所述實驗爐爐壁，還包括助燃風機、空氣流量計、煤氣流量計、排煙風機、煤氣換熱器、空氣換熱器、第一壓力計、第二壓力計、第一溫度計、第二溫度計、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第七閥門、第八閥門、第九閥門和第十閥門，所述助燃風機輸出端依次串接所述空氣流量計、第一閥門、第二閥門后連接所述標定燒嘴的空氣輸入端，所述煤氣流量計依次串接所述第五閥門、第六閥門后連接所述標定燒嘴的煤氣輸入端，所述第一壓力計和第一溫度計以及第二壓力計和第二溫度計分別設于所述標定燒嘴的煤氣輸入端和空氣輸入端，所述排煙風機依次串接第九閥門、煤氣換熱器的煙氣輸入輸出端、空氣換熱器的煙氣輸入輸出端后連接所述實驗爐的排煙口，所述空氣換熱器的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第三閥門和第四閥門連接所述第二閥門的輸入端和輸出端，所述煤氣換熱器的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第七閥門和第八閥門連接所述第六閥門的輸入端和輸出端，所述第十閥門的輸入端連接所述實驗爐排煙口。進一步，本系統還包括第十一閥門、第十二閥門和第十三閥門，所述第十一閥門輸入端連接所述實驗爐排煙口，所述第十二閥門的輸入端連接所述空氣換熱器的煙氣輸出端，所述第十三閥門的輸入端連接所述煤氣換熱器的煙氣輸出端。進一步，上述煤氣換熱器和空氣換熱器采用多級輸出回路換熱器。
基于上述標定系統的直燃燒嘴標定方法包括如下步驟
步驟一、在標定燒嘴的空氣輸入端和煤氣輸入端分別輸入20°C -30°C的冷態空氣和煤氣，并將標定燒嘴調整至額定燃燒功率，穩定燃燒5-10分鐘；
步驟二、逐漸調整標定燒嘴的燃燒功率，從標定燒嘴能穩定燃燒的最小功率調整至能穩定燃燒的最大功率，每次調整的幅度為標定燒嘴額定功率的10%_20%，并分別記錄標定燒嘴各燃燒功率下的標定燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端的空氣壓力、流量和煤氣壓力、流量， 得到燒嘴不同燃燒功率下冷態空氣和煤氣的壓力-流量曲線；
步驟三、通過空氣換熱器調整輸入標定燒嘴空氣輸入端的空氣溫度，將空氣溫度從 200C -30°C調整至800°C -1000°C，空氣溫度每升高50°C _100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴空氣輸入端的空氣壓力和空氣流量，得到煤氣為冷態時， 不同空氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下空氣的壓力-流量曲線；
步驟四、通過煤氣換熱器調整輸入標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣溫度，將煤氣溫度從 200C -30°C調整至300°C -500°C，煤氣溫度每升高50°C -100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣壓力和煤氣流量，得到空氣為冷態時，不同煤氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下煤氣的壓力-流量曲線；
步驟五、在標定燒嘴額定燃燒功率下，調整標定燒嘴空氣輸入端的空氣過剩系數，即實際輸入空氣量與理論需要空氣量的比值，空氣過剩系數從1. 5調整至0. 9，每次調整幅度為 0. 1，分別記錄不同空氣過剩系數下實驗爐排煙口的煙氣成分。
由于本發明工業爐窯直燃燒嘴的標定系統及方法采用了上述技術方案，即標定燒嘴設于實驗爐爐壁，燒嘴分別通過助燃風機、空氣流量計和煤氣流量計通入空氣和煤氣，實驗爐排煙口分別串接排煙風機、煤氣換熱器和空氣換熱器，空氣、煤氣和排煙回路分別設有閥門控制，空氣和煤氣可通過多個閥門與換熱器換熱后輸入燒嘴并分別設有溫度計和壓力計檢測溫度和壓力；在空氣和煤氣冷態情況下，調整燒嘴燃燒功率，得到空氣和煤氣的壓力-流量曲線，分別調整空氣和煤氣溫度，在燒嘴不同燃燒功率下，分別得到空氣和煤氣的壓力-流量曲線，在燒嘴額定燃燒功率下，調整空氣過剩系數，檢測煙氣成分。利用本標定系統可模擬爐窯實際工況實現燒嘴參數標定，本方法得到燒嘴在爐窯各工況下的標定參數，方便了燒嘴在現場實際工況下的應用，提高了燒嘴的調試效率和燃燒效果，保證了爐窯的正常生產。
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明 圖1為本發明工業爐窯直燃燒嘴的標定系統的示意圖，
圖2為本標定方法某些工況下空氣或煤氣的壓力-流量曲線。
具體實施例方式如圖1所示，本發明工業爐窯直燃燒嘴的標定系統包括實驗爐1和標定燒嘴2，所述標定燒嘴2設于所述實驗爐1爐壁，還包括助燃風機3、空氣流量計7、煤氣流量計8、排煙風機4、煤氣換熱器6、空氣換熱器5、第一壓力計91、第二壓力計92、第一溫度計61、第二溫度計51、第一閥門11、第二閥門12、第三閥門13、第四閥門14、第五閥門15、第六閥門16、第七閥門17、第八閥門18、第九閥門19和第十閥門20，所述助燃風機3輸出端依次串接所述空氣流量計7、第一閥門11、第二閥門12后連接所述標定燒嘴2的空氣輸入端，所述煤氣流量計8依次串接所述第五閥門15、第六閥門16后連接所述標定燒嘴2的煤氣輸入端，所述第一壓力計91和第一溫度計61以及第二壓力計92和第二溫度計51分別設于所述標定燒嘴2的煤氣輸入端和空氣輸入端，所述排煙風機4依次串接第九閥門19、煤氣換熱器6的煙氣輸入輸出端、空氣換熱器5的煙氣輸入輸出端后連接所述實驗爐1的排煙口，所述空氣換熱器5的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第三閥門13和第四閥門14連接所述第二閥門12的輸入端和輸出端，所述煤氣換熱器6的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第七閥門17和第八閥門18連接所述第六閥門16的輸入端和輸出端，所述第十閥門20的輸入端連接所述實驗爐1排煙口。進一步，本系統還包括第i^一閥門21、第十二閥門22和第十三閥門23，所述第十一閥門21輸入端連接所述實驗爐1排煙口，所述第十二閥門22的輸入端連接所述空氣換熱器5的煙氣輸出端，所述第十三閥門23的輸入端連接所述煤氣換熱器6的煙氣輸出端。所述第十一閥門21、第十二閥門22和第十三閥門23用于實驗爐1排煙回路中的冷風稀釋并可在實驗爐1排煙口、空氣換熱器5煙氣輸出端或煤氣換熱器6煙氣輸出端分別通入冷風，方便煙氣回路中的溫度控制，便于將空氣溫度和煤氣溫度按燒嘴標定的要求實施調整。進一步，上述煤氣換熱器6和空氣換熱器5采用多級輸出回路換熱器。多級輸出回路換熱器可選擇空氣和煤氣的換熱量，以便將空氣和煤氣溫度按需調整。基于上述標定系統的直燃燒嘴標定方法包括如下步驟
步驟一、在標定燒嘴的空氣輸入端和煤氣輸入端分別輸入20°C -30°C的冷態空氣和煤氣，并將標定燒嘴調整至額定燃燒功率，穩定燃燒5-10分鐘；標定燒嘴點火初時，由于實驗爐爐膛和燒嘴磚均為冷態，燒嘴燃燒不穩定，因此需穩定燃燒一段時間，以保證燃燒穩定后再實施燒嘴標定；
步驟二、逐漸調整標定燒嘴的燃燒功率，從標定燒嘴能穩定燃燒的最小功率調整至能穩定燃燒的最大功率，每次調整的幅度為標定燒嘴額定功率的10%-20%，并通過壓力計和流量計分別記錄標定燒嘴各燃燒功率下的標定燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端的空氣壓力、 流量和煤氣壓力、流量，得到燒嘴不同燃燒功率下冷態空氣和煤氣的壓力-流量曲線；通常燒嘴能穩定燃燒的最小功率為額定功率的5%-10%，而能穩定燃燒的最大功率為額定功率的 120%-150% ；
步驟三、通過空氣換熱器調整輸入標定燒嘴空氣輸入端的空氣溫度，將空氣溫度從 200C -30°C調整至800°C -1000°C，空氣溫度每升高50°C _100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴空氣輸入端的空氣壓力和空氣流量，得到煤氣為冷態時， 不同空氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下空氣的壓力-流量曲線；
步驟四、通過煤氣換熱器調整輸入標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣溫度，將煤氣溫度從 20°C-30°C調整至300°C-500°C，煤氣溫度每升高50°C-100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣壓力和煤氣流量，得到空氣為冷態時，不同煤氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下煤氣的壓力-流量曲線；
步驟五、在標定燒嘴額定燃燒功率下，調整標定燒嘴空氣輸入端的空氣過剩系數，即實際輸入空氣量與理論需要空氣量的比值，空氣過剩系數從1. 5調整至0. 9，每次調整幅度為 0. 1，分別記錄不同空氣過剩系數下實驗爐排煙口的煙氣成分，主要記錄煙氣中CO和02含量，根據實際生產中不同的爐內氣氛需求，可以選擇不同的空氣過剩系數進行標定燒嘴的燃燒，通過煙氣成分分析滿足實際生產的爐內氣氛。實驗爐的煙氣可通過設于實驗爐排煙口的閥門采集。如圖2所示，曲線A為在空氣和煤氣冷態情況下，冷態溫度為25°C，調整標定燒嘴燃燒功率得到的空氣或煤氣的壓力-流量曲線，曲線B為空氣或煤氣溫度為200°C時，調整標定燒嘴燃燒功率得到的空氣或煤氣的壓力-流量曲線，曲線C為空氣或煤氣溫度為300°C 時，調整標定燒嘴燃燒功率得到的空氣或煤氣的壓力-流量曲線，曲線D為空氣或煤氣溫度為400°C時，調整標定燒嘴燃燒功率得到的空氣或煤氣的壓力-流量曲線，曲線E為空氣或煤氣溫度為550°C時，調整標定燒嘴燃燒功率得到的空氣或煤氣的壓力-流量曲線。本標定系統中空氣和煤氣分別通過空氣流量計和煤氣流量計接入標定燒嘴，便于空氣和煤氣的流量計量，標定燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端設置的空氣壓力計和煤氣壓力計用于檢測空氣壓力和煤氣壓力，標定燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端設置的溫度計分別檢測空氣溫度和煤氣溫度，實驗爐排煙口串接空氣換熱器和煤氣換熱器，方便燒嘴標定過程中空氣溫度和煤氣溫度的調整，且空氣和煤氣通過若干閥門控制可全部或部分經換熱器換熱，也可全部不經換熱器直接進入標定燒嘴，因而提供了多種空氣和煤氣溫度的調整手段， 第十閥門設于實驗爐排煙口用于煙氣的采集，便于對煙氣成分的分析。通過本標定方法獲得燒嘴在不同工況下的空氣壓力-流量曲線和煤氣壓力-流量曲線，以及不同空氣過剩系數下的煙氣成分數據，作為該燒嘴的重要性能參數并指導實際生產過程中燒嘴的調試；實際生產過程中，根據爐窯和燒嘴的實際應用工況，通過該燒嘴標定的相應該工況的曲線，查出燒嘴對應的工作點，及時調整該燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端的壓力和流量，或根據爐內氣氛需求及時調整燒嘴空氣輸入端的空氣過剩系數，即可保證該燒嘴能燃燒在最佳狀態，滿足爐窯工作的需要，保證爐窯的正常運行。
權利要求
1.一種工業爐窯直燃燒嘴的標定系統，包括實驗爐和標定燒嘴，所述標定燒嘴設于所述實驗爐爐壁，其特征在于還包括助燃風機、空氣流量計、煤氣流量計、排煙風機、煤氣換熱器、空氣換熱器、第一壓力計、第二壓力計、第一溫度計、第二溫度計、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第七閥門、第八閥門、第九閥門和第十閥門， 所述助燃風機輸出端依次串接所述空氣流量計、第一閥門、第二閥門后連接所述標定燒嘴的空氣輸入端，所述煤氣流量計依次串接所述第五閥門、第六閥門后連接所述標定燒嘴的煤氣輸入端，所述第一壓力計和第一溫度計以及第二壓力計和第二溫度計分別設于所述標定燒嘴的煤氣輸入端和空氣輸入端，所述排煙風機依次串接第九閥門、煤氣換熱器的煙氣輸入輸出端、空氣換熱器的煙氣輸入輸出端后連接所述實驗爐的排煙口，所述空氣換熱器的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第三閥門和第四閥門連接所述第二閥門的輸入端和輸出端，所述煤氣換熱器的換熱介質輸入端和輸出端分別通過所述第七閥門和第八閥門連接所述第六閥門的輸入端和輸出端，所述第十閥門的輸入端連接所述實驗爐排煙口。
2.根據權利要求1所述的工業爐窯直燃燒嘴的標定系統，其特征在于本系統還包括第十一閥門、第十二閥門和第十三閥門，所述第十一閥門輸入端連接所述實驗爐排煙口，所述第十二閥門的輸入端連接所述空氣換熱器的煙氣輸出端，所述第十三閥門的輸入端連接所述煤氣換熱器的煙氣輸出端。
3.根據權利要求1所述的工業爐窯直燃燒嘴的標定系統，其特征在于所述煤氣換熱器和空氣換熱器是多級輸出回路換熱器。
4.根據權利要求1所述標定系統的直燃燒嘴標定方法，其特征在于本方法包括如下步驟步驟一、在標定燒嘴的空氣輸入端和煤氣輸入端分別輸入20°C -30°C的冷態空氣和煤氣，并將標定燒嘴調整至額定燃燒功率，穩定燃燒5-10分鐘；步驟二、逐漸調整標定燒嘴的燃燒功率，從標定燒嘴能穩定燃燒的最小功率調整至能穩定燃燒的最大功率，每次調整的幅度為標定燒嘴額定功率的10%-20%，并分別記錄標定燒嘴各燃燒功率下的標定燒嘴空氣輸入端和煤氣輸入端的空氣壓力、流量和煤氣壓力、流量， 得到燒嘴不同燃燒功率下冷態空氣和煤氣的壓力-流量曲線；步驟三、通過空氣換熱器調整輸入標定燒嘴空氣輸入端的空氣溫度，將空氣溫度從 200C -30°C調整至800°C -1000°C，空氣溫度每升高50°C _100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴空氣輸入端的空氣壓力和空氣流量，得到煤氣為冷態時， 不同空氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下空氣的壓力-流量曲線；步驟四、通過煤氣換熱器調整輸入標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣溫度，將煤氣溫度從 200C -30°C調整至300°C -500°C，煤氣溫度每升高50°C -100°C，重復調整步驟二中標定燒嘴的燃燒功率，同時記錄標定燒嘴煤氣輸入端的煤氣壓力和煤氣流量，得到空氣為冷態時，不同煤氣溫度、不同燒嘴燃燒功率下煤氣的壓力-流量曲線；步驟五、在標定燒嘴額定燃燒功率下，調整標定燒嘴空氣輸入端的空氣過剩系數，即實際輸入空氣量與理論需要空氣量的比值，空氣過剩系數從1. 5調整至0. 9，每次調整幅度為 0. 1，分別記錄不同空氣過剩系數下實驗爐排煙口的煙氣成分。
全文摘要
本發明公開了一種工業爐窯直燃燒嘴的標定系統及方法，即燒嘴分別通過助燃風機、空氣流量計和煤氣流量計通入空氣和煤氣，實驗爐排煙口分別串接排煙風機、煤氣換熱器和空氣換熱器，并各回路分別設有閥門控制，空氣和煤氣可通過多個閥門與換熱器換熱后輸入燒嘴并分別通過溫度計和壓力計檢測溫度和壓力；在空氣和煤氣冷態情況下，調整燒嘴功率，得到空氣和煤氣壓力-流量曲線，分別調整空氣和煤氣溫度，在燒嘴不同功率下，分別得到空氣和煤氣的壓力-流量曲線，在燒嘴額定功率下，調整空氣過剩系數，檢測煙氣成分。本標定系統可模擬爐窯實際工況，通過本方法得到燒嘴在各工況下的標定參數，方便燒嘴在實際工況下的應用，提高燒嘴調試效率和燃燒效果。
文檔編號G01M13/00GK102338695SQ20111015304
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者孫志斌, 王林建, 薛根山, 谷碩 申請人:上海寶鋼工業檢測公司