Teollisuuden lämmitysuunin polttimen valinta: tyypit, tehokkuus ja alhainen NOx-malli

Harkitse Itä-Kiinassa sijaitsevaa taontapajaa, joka korvasi ikääntyvän lämmitysuunin polttimen halvimpaan saatavilla olevaan tuontiyksikköön. Kolmessa kuukaudessa käyttäjät raapivat hiiltä pois suuttimesta ja elektrodikokoonpanosta viikoittain, uuni tarvitsi kaksikymmentä minuuttia ylimääräistä saavuttaakseen liotuslämpötilan, ja maakaasun kulutus kasvoi 11 prosenttia. Poltin ei ollut viallinen. Se oli yksinkertaisesti väärä poltin tälle uunille.

Tämä kuvio toistuu kaikenkokoisissa kasveissa. Lämmitysuunin polttimen valinta on prosessitekninen päätös, ei varaosien hankinta. Poltin ohjaa polttoaineen virtausta, liekin muotoa ja lämmön jakautumista uunin sisällä, ja nämä kolme muuttujaa asettavat katon tuotteiden laadulle ja polttoainetaloudelle. Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka teollisuuslämmitysuunien polttimet toimivat, kuinka ne sovitetaan uuniin, useimmat huoltokutsut aiheuttavat vikatilat ja nykyaikaisten vähän NOx-päästöjä ja useita polttoaineita käyttävien mallien tehokkuusedut.

Teollisuuden lämmitysuunipoltin metallin kuumatyöstöön Tämä poltin on osa täydellistä lämmitysuunijärjestelmää, jossa on alhainen NOx-poltto ja hukkalämmön talteenotto, mikä tukee yhtenäistä lämpötilan säätöä taonta- ja lämpökäsittelyprosesseissa. Näytä tuote →

Kuinka lämmitysuunin poltin toimii

Lämmitysuunipolttimella on neljä tehtävää: polttoaineen mittaaminen, palamisilman syöttäminen oikeassa suhteessa, seoksen syttäminen ja liekin stabilointi koko polttoalueella. Kaasupolttimessa polttoaine tulee kaasukanavan kautta ja sekoittuu ilman kanssa polttimen rungon sisällä tai liekin etuosassa. Nestemäisessä polttimessa polttoaine on ensin sumutettava hienoiksi pisaroiksi, jotta jokainen pisara haihtuu ja palaa nopeasti. Kiinteän polttoaineen polttimet kuljettavat jauhettua hiiltä tai biomassaa ilmavirrassa ja suspendoivat hiukkaset liekkivyöhykkeelle.

Liekin muoto on yhtä tärkeä kuin liekin lämpötila. Lyhyt, tuuhea liekki säteilee lämpöä lähellä seinää; pitkä, laiska liekki kuljettaa lämpöä syvemmälle kammioon. Jos liekki törmää lataukseen, saat paikallista ylikuumenemista, hilseilyä ja pintavirheitä. Jos liekki nousee pois polttimesta, saat pulsaatiota, CO-piikkejä ja hukkaa polttoainetta. Siksi sama poltinmalli voi toimia eri tavalla kolmen metrin ja yhdeksän metrin kammiossa.

Nykyaikaisissa teollisuuspolttimissa on myös liekinvalvonta, sytytyselektrodit ja palamisilmapuhaltimet, ja ne ovat yhteydessä polttimen hallintajärjestelmään (BMS) käynnistysjärjestystä ja laukaisulogiikkaa varten. Kun poltin on osa suurempaa prosessilinjaa, näistä ohjauksista tulee yhtä tärkeitä kuin itse palamisesta.

Poltintyypit yhdellä silmäyksellä

Käytännöllinen valinta lämmitysuunille on yleensä kaasu, nestemäinen polttoaine, kiinteä polttoaine tai kahden tai useamman yhdistelmä. Jokaisella perheellä on omat polttoaineenkäsittelylaitteistot ja liekin ominaisuudet.

Kaasupolttimet hallitsevat lämpökäsittelyä ja taontaa, koska palaminen on puhdasta ja sammutus on runsasta. Nestemäisen polttoaineen polttimia ilmaantuu sinne, missä kaasun toimitus on keskeytetty tai tehtaat ostavat raskasta öljyä hinnalla. Kiinteän polttoaineen polttimet rajoittuvat suuriin uuneihin ja kuivaimiin, joissa on jo polttoaineen valmistelu. Monipolttoainepolttimet ovat yleistymässä laitoksissa, jotka vaihtavat polttoaineita energian hintojen tai sopimusperusteisen kaasun saatavuuden mukaan.

Valintakriteerit, joilla on merkitystä

Aloita prosessista, älä polttimesta. Kirjaa muistiin uunin polttonopeusalue, käyttöjakso (erä tai jatkuva), käytettävissä oleva polttoaine ja paikallinen päästöraja. Arvioi sitten poltintarjouksia näiden kuuden kriteerin perusteella:

1. Polttoainetyypin ja polttoaineen laadun toleranssi. Kaasun laatu vaihtelee putkilinjan koostumuksen mukaan; öljyn laatu vaihtelee rikin ja viskositeetin mukaan. Polttoaineen vaihtelua sietävä poltin säästää seisokkeja.
2. Turndown-suhde. Panosuunit ovat tyhjäkäynnillä kuormien välillä ja tarvitsevat vähintään 10:1 sammutuksen. Jatkuva uuni voi toimia suhteessa 4:1 tai 5:1.
3. Liekin geometria. Liekin pituuden ja leveyden tulee sopia kammioon, jotta liekki ei hankaa kattoa tai törmää lataukseen.
4. Ilmasuhteen säätö. Mekaaninen kytkentä on yksinkertainen, mutta ajautuu; happitrimmi pitää asetusarvon ja maksaa itsensä takaisin polttoainesäästönä.
5. NOx- ja CO-yhteensopivuus. Tarkista, vaatiiko paikallinen lupa matalan NOx-mittauksen, ei vain tämän päivän rajan vaan todennäköisen tulevan rajan.
6. Huollon pääsy ja varaosat. Suuttimet, elektrodit ja liekkitunnistimet kuluvat. Jos poltin pakottaa sinut kuorimaan ilmakanavan päästäksesi niihin, ylläpitokustannukset nousevat nopeasti.

Näiden kuuden tulon saaminen heti alkuun on halvempaa kuin väärän polttimen virittäminen myöhemmin. Eri liekinpituus- tai ilmasuhdejärjestelmän jälkiasentaminen tarkoittaa yleensä uutta tulenkestävää, uutta putkistoa ja viikkoja kestäviä prosessihäiriöitä.

Miksi lämmitysuunipolttimet eivät toimi

Useimmat polttimen viat eivät ole äkillisiä. Ne ovat asteittaisia ​​ja ilmoittavat itsestään kasvavan polttoaineenkulutuksen, noen tai sytytysongelmien kautta. Kolme vikatilaa muodostavat suurimman osan huoltokutsuista.

Hiililikaantuminen suuttimessa ja elektrodikokoonpanossa. Tämä on klassinen vika nestemäisen polttoaineen polttimissa. Se tapahtuu, kun sumutuksen laatu heikkenee, yleensä siksi, että polttoaineen lämpötila on liian alhainen, suutin on ylimitoitettu todelliseen polttonopeudelle tai palamisilman syöttö on pudonnut. Korjaus ei ole tiheämpi puhdistus; se korjaa sumutuksen ja ilman asetuksia niin, että hiilen muodostuminen lakkaa.

Jaksottainen sytytys. Poltin, joka syttyy vasta koputuksen tai toistuvien uudelleenyritysten jälkeen, kertoo, että liekkitunnistin on likainen, elektrodiväli on ajautunut tai sytytysmuuntaja on heikko. Nämä ovat viiden minuutin diagnooseja oikealla testisarjalla, mutta ne tulevat kalliiksi, kun niitä käsitellään poltinviana ja koko yksikkö vaihdetaan.

Polttimen rungon ruoste ja korroosio. Kosteus on yleensä syyllinen: vuodot uunin oven tiivisteistä, kondensoituminen palamisilmakanavaan tai ohitettu tyhjennys polttoainekanavassa. Polttimen sisällä oleva ruoste vääristää ilmakanavia ja muuttaa liekin muotoa kauan ennen metallin hajoamista. Selitämme jokaisen näistä vikatiloista ja diagnostiikkasekvenssin yksityiskohtaisemmin artikkelissamme miksi lämmitysuunin polttimet epäonnistuvat .

Tehokkuus, päästöt ja alhainen NOx-suunnittelu

Ylimääräinen ilma on uuninkäyttäjän suurin yksittäinen tehokkuuden vipu. Jokainen ylimääräinen ilmamolekyyli, joka tulee uuniin, poistuu pinon läpi kuljettaen lämpöä mukanaan. Kun ilmaa on 50 prosenttia, savukaasuhäviö uunista, joka toimii lähellä 900 °C:ta, voi olla suunnilleen kaksinkertainen häviöön verrattuna 10 prosentin ylimääräisellä ilmalla. Vastapainona on epätäydellinen palaminen: liian vähän ilmaa synnyttää CO:ta, nokea ja palamatonta polttoainetta. Toimintaikkuna on kapea, minkä vuoksi savukaasuhappisovitus on vakiopäivitys teollisuuden lämmitysuunipolttimissa. Täydelliseen tehokkuussuunnitelmaan on yhdistettävä polttimen asetus, uunin paineensäätö ja latausaikataulu, ja olemme koonneet tähän käytännön vaiheet. lämmitysuunin polttimen tehokkuusopas .

NOx on toinen rajoitus. Useimmissa teollisissa lämmitysuuneissa NOx muodostuu palamisilman typestä, joka reagoi korkeassa liekin lämpötilassa. Kaksi suunnittelureaktiota ovat vaiheistus, joka viivyttää osaa palamisilmasta niin, että liekin huippulämpötila laskee, ja savukaasujen kierrätys, joka laimentaa liekkiä. Molemmat vähentävät NOx-päästöjä tinkimättä lämmön vapautumisesta. Päästörajoitetuissa laitoksissa matalan NOx-polttimen valitseminen etukäteen on paljon halvempaa kuin selektiivisen katalyyttisen tai ei-katalyyttisen pelkistyksen lisääminen myöhemmin, koska ylävirran laitteet ja kanavat on jo mitoitettu liekille.

Matala NOx -poltin savukaasujen kierrätyksellä Tämä poltin on suunniteltu pitämään NOx-päästöt alle 30 mg/m³ käyttämällä vaiheittaista polttoa ja FGR:tä. Tämä poltin sopii päästösäädellyille teollisuudenaloille samalla kun se väittää korkean hyötysuhteen ja älykkään PLC-valvonnan. Näytä tuote →

Polttimen sovittaminen prosessiisi

Uunin toimintaprofiili määrittää, mitkä polttimen ominaisuudet ovat tärkeimpiä.

Lämpökäsittelyuunit pyörivät pitkiä eriä ja ovat tyhjäkäynnillä niiden välillä. Ne tarvitsevat leveän katkaisun, tiukan lämpötilan tasaisuuden ja puhtaan liekin, joka ei jätä työtä. Kaasupoltin, jossa on mittausilmasäätö ja pitkä liekki, on vakiovastaus. Taontauunit sitä vastoin vapauttavat suuren määrän lämpöä pieneen kammioon ja tarvitsevat kompaktin, voimakkaan liekin, joka kuumenee nopeasti ilman, että se osuu aihioon. Alumiinin sulatusuunit tarvitsevat hidaspolttoa metallin hapettumisen ja sulahäviön rajoittamiseksi.

Pitkän liekin kaasupoltin Laval-suuttimella Kaasupoltin säädettävällä Laval-suuttimella ja pyörrejärjestelmällä leveän liekin muotoiluun, tarkoitettu pitkän liekin pyöriviin uuneihin, kuten nikkeli-rauta- ja litiumakkujen tuotantoon. Näytä tuote →

Polttoainejoustavuudesta on tulossa myös kaupallinen vaatimus. Keskeytettävien kaasutariffien piirissä olevat laitokset tai ne, joilla on pääsy omaan biomassakaasuun, valitsevat usein monipolttoainepolttimen, jotta tuotantolinja käy läpi hintapiikkejä. Yritykset, jotka käyttävät tavallista maakaasulla toimivaa lämmitysuunipoltinta, voivat siirtyä käyttämään öljyä tai kaasu-öljyyhdistelmää, jossa on useita polttoaineita, mikä lisää toimitusvarmuutta ilman, että uunia lasketaan.

Mitä tahansa tuoteperhettä arvioitkin, valintatapa on sama: määritä ensin uunin geometria, paloalue, polttoaine ja päästöraja ja anna sitten poltintekniikan sovittaa liekki prosessiin. Laita ne oikeaan, ja lämmitysuunin polttimesta tulee luotettava työhevonen, sellainen, joka jätetään huomiotta vuosiksi, koska se ei koskaan anna kenellekään syytä soittaa.