انتخاب مشعل کوره های گرمایش صنعتی: انواع، کارایی و طرح های کم NOx

یک مغازه آهنگری در شرق چین را در نظر بگیرید که مشعل کوره گرمایش قدیمی خود را با ارزان ترین واحد وارداتی موجود جایگزین کرده است. در عرض سه ماه، اپراتورها هر هفته کربن را از مجموعه نازل و الکترود می‌خریدند، کوره به بیست دقیقه اضافی برای رسیدن به دمای خیساندن نیاز داشت و مصرف گاز طبیعی ۱۱ درصد افزایش یافت. مشعل معیوب نبود. این به سادگی مشعل اشتباهی برای آن کوره بود.

این الگو در گیاهان با هر اندازه تکرار می شود. انتخاب مشعل کوره گرمایش یک تصمیم مهندسی فرآیند است، نه خرید قطعات یدکی. مشعل جریان سوخت، شکل شعله و توزیع حرارت در داخل کوره را کنترل می کند و این سه متغیر سقف کیفیت محصول و مصرف سوخت را تعیین می کنند. این راهنما نحوه عملکرد مشعل‌های کوره‌های گرمایش صنعتی، نحوه تطبیق آن‌ها با کوره، حالت‌های خرابی که اکثر تماس‌های سرویس را هدایت می‌کنند، و افزایش کارایی موجود از طراحی‌های مدرن با NOx کم و چند سوخت را پوشش می‌دهد.

مشعل کوره گرمایش صنعتی برای کار داغ فلزی این مشعل بخشی از یک سیستم کوره گرمایش کامل با احتراق کم NOx و بازیابی گرمای اتلاف است که از کنترل دمای یکنواخت برای فرآیندهای آهنگری و عملیات حرارتی پشتیبانی می کند. مشاهده محصول →

مشعل کوره گرمایش چگونه کار می کند

مشعل کوره گرمایشی دارای چهار کار است: اندازه گیری سوخت، تامین هوای احتراق با نسبت صحیح، مشتعل کردن مخلوط، و تثبیت شعله در محدوده کامل آتش. در یک مشعل گازی، سوخت از طریق قطار گاز وارد می شود و با هوای داخل بدنه مشعل یا جلوی شعله مخلوط می شود. در مشعل سوخت مایع، ابتدا باید سوخت را به قطرات ریز تبدیل کرد تا هر قطره به سرعت تبخیر و بسوزد. مشعل های سوخت جامد زغال سنگ یا زیست توده پودر شده را در جریان هوا حمل می کنند و ذرات را در منطقه شعله معلق می کنند.

شکل شعله به اندازه دمای شعله اهمیت دارد. شعله کوتاه و بوته ای گرما را نزدیک دیوار ساطع می کند. یک شعله طولانی و تنبل گرما را به عمق محفظه می برد. اگر شعله به شارژ برخورد کند، دچار گرمای بیش از حد موضعی، مقیاس و نقص سطح می شوید. اگر شعله از مشعل خارج شود، ضربان، گاز CO و سوخت هدر می رود. به همین دلیل است که همان مدل مشعل می تواند در یک محفظه سه متری و یک محفظه نه متری عملکرد متفاوتی داشته باشد.

مشعل‌های صنعتی مدرن همچنین شامل نظارت شعله، الکترودهای احتراق و فن‌های هوای احتراق هستند و با سیستم مدیریت مشعل (BMS) برای توالی راه‌اندازی و منطق سفر ارتباط دارند. هنگامی که مشعل بخشی از یک خط فرآیند بزرگتر است، این کنترل ها به اندازه خود احتراق مهم می شوند.

انواع مشعل در یک نگاه

انتخاب عملی برای یک کوره گرمایش معمولاً به گاز، سوخت مایع، سوخت جامد یا ترکیبی از دو یا بیشتر مربوط می شود. هر خانواده دارای ویژگی های سخت افزاری و شعله ای متمایز برای جابجایی سوخت است.

مشعل های گازی بر عملیات حرارتی و آهنگری غالب هستند زیرا احتراق تمیز است و چرخش سخاوتمندانه است. مشعل‌های سوخت مایع در جایی ظاهر می‌شوند که عرضه گاز قطع است یا کارخانه‌ها نفت سنگین را با قیمت خریداری می‌کنند. مشعل های سوخت جامد محدود به کوره ها و خشک کن های بزرگی هستند که از قبل آماده سازی سوخت دارند. مشعل های چندگانه سوز در کارخانه هایی که سوخت را برای پیروی از قیمت انرژی یا در دسترس بودن گاز قراردادی تعویض می کنند، رایج می شوند.

معیارهای انتخاب که مهم هستند

با فرآیند شروع کنید، نه با مشعل. محدوده سرعت پخت کوره، چرخه کار (دسته ای یا پیوسته)، سوخت موجود و حد انتشار محلی را یادداشت کنید. سپس پیشنهادهای مشعل را بر اساس این شش معیار ارزیابی کنید:

1. نوع سوخت و تحمل کیفیت سوخت. کیفیت گاز با ترکیب خط لوله متفاوت است. کیفیت روغن با گوگرد و ویسکوزیته متفاوت است. مشعلي كه تغييرات سوخت را تحمل مي‌كند باعث صرفه‌جويي در زمان خرابي مي‌شود.
2. نسبت دور زدن. کوره های دسته ای بین بارها بیکار هستند و حداقل به 10:1 چرخش نیاز دارند. یک کوره پیوسته می تواند با 4:1 یا 5:1 کار کند.
3. هندسه شعله. طول و عرض شعله باید متناسب با محفظه باشد تا شعله سقف را ساییده یا به شارژ برخورد نکند.
4. کنترل نسبت هوا اتصال مکانیکی ساده است اما در حال حرکت است. تریم اکسیژن نقطه تنظیم را حفظ می کند و هزینه خود را در صرفه جویی در سوخت می پردازد.
5. انطباق با NOx و CO. بررسی کنید که آیا مجوز محلی نیاز به طراحی کم NOx دارد، نه فقط محدودیت امروز بلکه محدودیت احتمالی آینده.
6. دسترسی به خدمات و قطعات یدکی. نازل ها، الکترودها و اسکنرهای شعله فرسوده می شوند. اگر مشعل شما را مجبور کند که مجرای هوا را برای رسیدن به آنها جدا کنید، هزینه تعمیر و نگهداری به سرعت بالا می رود.

دریافت درست این شش ورودی در ابتدا ارزان تر از تنظیم کردن یک مشعل اشتباه است. مقاوم‌سازی یک سیستم با طول شعله یا نسبت هوای متفاوت معمولاً به معنای دیرگداز جدید، لوله‌کشی جدید و هفته‌ها اختلال در فرآیند است.

چرا مشعل های کوره گرمایشی در سرویس کار نمی کنند؟

اکثر خرابی های مشعل ناگهانی نیستند. آنها تدریجی هستند و خود را از طریق افزایش مصرف سوخت، دوده یا مشکلات احتراق اعلام می کنند. سه حالت خرابی اکثر تماس های سرویس را تشکیل می دهند.

رسوب کربن نازل و مجموعه الکترود. این شکست کلاسیک با مشعل های سوخت مایع است. زمانی اتفاق می‌افتد که کیفیت اتمیزاسیون کاهش می‌یابد، معمولاً به این دلیل که دمای سوخت بسیار پایین است، نازل برای سرعت شلیک واقعی بزرگ‌تر است، یا منبع هوای احتراق کاهش یافته است. راه حل تمیز کردن مکرر نیست. اتمیزه شدن و تنظیمات هوا را تصحیح می کند تا کربن تشکیل نشود.

اشتعال متناوب. مشعل که فقط پس از ضربه زدن یا تلاش های مکرر روشن می شود، به شما می گوید سنسور شعله کثیف است، شکاف الکترود از بین رفته است، یا ترانسفورماتور احتراق ضعیف است. اینها تشخیص های پنج دقیقه ای با کیت تست مناسب هستند، اما زمانی که به عنوان عیب مشعل تلقی می شوند و کل واحد جایگزین می شود، گران می شوند.

زنگ زدگی و خوردگی بدنه مشعل. رطوبت معمولاً مقصر است: نشت از درزگیرهای درب کوره، تراکم در مجرای هوای احتراق، یا تخلیه دور در قطار سوخت. زنگ‌زدگی داخل مشعل مسیرهای هوا را مخدوش می‌کند و شکل شعله را مدت‌ها قبل از شکست فلز تغییر می‌دهد. ما هر یک از این حالت های خرابی و توالی تشخیص را با جزئیات بیشتری در مقاله خود توضیح می دهیم چرا مشعل های کوره گرمایش خراب می شوند .

راندمان، انتشار و طراحی کم NOx

هوای اضافی تنها بزرگترین اهرم بازدهی است که برای اپراتور کوره در دسترس است. هر مولکول هوای اضافی که وارد کوره می شود از پشته خارج می شود و گرما را با خود حمل می کند. در 50 درصد هوای اضافی، اتلاف گاز دودکش از کوره ای که در دمای 900 درجه سانتیگراد کار می کند تقریباً دو برابر اتلاف در 10 درصد هوای اضافی است. وزنه تعادل احتراق ناقص است: هوای بسیار کم CO، دوده و سوخت نسوخته ایجاد می کند. پنجره عملیاتی باریک است، به همین دلیل است که تریم اکسیژن گاز دودکش یک ارتقاء استاندارد در مشعل های کوره های گرمایش صنعتی است. یک برنامه بازده کامل باید ترکیبی از تنظیم مشعل، کنترل فشار کوره و زمان بندی شارژ باشد و ما مراحل عملی را در این مورد جمع آوری کرده ایم. راهنمای کارایی مشعل کوره گرمایشی .

NOx دومین محدودیت است. در اکثر کوره های گرمایش صنعتی، NOx از نیتروژن موجود در هوای احتراق که در دمای شعله بالا واکنش نشان می دهد، تشکیل می شود. دو واکنش طراحی عبارتند از مرحله‌بندی، که بخشی از هوای احتراق را به تأخیر می‌اندازد تا دمای اوج شعله کاهش یابد، و چرخش مجدد گاز دودکش، که شعله را رقیق می‌کند. هر دو NOx را بدون به خطر انداختن انتشار گرما کاهش می دهند. برای نیروگاه‌هایی که تحت پوشش انتشار قرار دارند، انتخاب یک مشعل کم NOx در جلو بسیار ارزان‌تر از افزودن کاهش کاتالیزوری انتخابی یا غیرکاتالیستی در آینده است، زیرا تجهیزات بالادست و کانال‌کشی از قبل برای شعله اندازه‌گیری شده‌اند.

مشعل کم NOx با گردش گاز دودکش این مشعل که برای حفظ انتشار NOx زیر 30 میلی‌گرم بر مترمکعب با استفاده از احتراق مرحله‌ای و FGR طراحی شده است، در حالی که ادعا می‌کند راندمان بالا و نظارت هوشمند PLC دارد، مناسب صنایع تنظیم‌شده انتشار است. مشاهده محصول →

تطبیق مشعل با فرآیند شما

مشخصات عملیاتی کوره تعیین می کند که کدام ویژگی مشعل بیشتر اهمیت دارد.

کوره های عملیات حرارتی دسته های طولانی را اجرا می کنند و بین آنها بیکار هستند. آنها به چرخش گسترده، یکنواختی دمایی فشرده و شعله تمیزی نیاز دارند که اثر را مشخص نکند. یک مشعل سوخت گازی با کنترل هوای متناسب و شعله طولانی پاسخ استاندارد است. در مقابل، کوره های آهنگری، مقدار زیادی گرما را در یک محفظه کوچک آزاد می کنند و به یک شعله فشرده با شدت بالا نیاز دارند که سریع بدون برخورد به شمش گرم شود. کوره های ذوب آلومینیوم برای محدود کردن اکسیداسیون فلزات و تلفات مذاب به احتراق با سرعت پایین نیاز دارند.

مشعل گازی شعله بلند با نازل لاوال یک مشعل گازی با نازل لاوال قابل تنظیم و سیستم چرخشی برای شکل دادن به شعله گسترده، با هدف کاربردهای کوره دوار با شعله بلند مانند تولید باتری نیکل-آهن و لیتیوم. مشاهده محصول →

انعطاف پذیری سوخت نیز در حال تبدیل شدن به یک نیاز تجاری است. کارخانه‌هایی که تعرفه‌های گاز قطع‌شونده دارند، یا کارخانه‌هایی که به گاز زیست توده محبوس دسترسی دارند، اغلب مشعل‌های چند سوختی را انتخاب می‌کنند تا خط تولید همچنان با افزایش قیمت‌ها ادامه یابد. شرکت‌هایی که مشعل کوره گرمایش استاندارد را با گاز طبیعی کار می‌کنند، می‌توانند به نفت یا ترکیب نفت گاز و گاز با طراحی چند سوختی تغییر دهند و امنیت عرضه را بدون کاهش رتبه کوره افزایش دهند.

هر خانواده محصولی را که ارزیابی کنید، روش انتخاب یکسان است: ابتدا هندسه کوره، محدوده پخت، سوخت و حد انتشار را تعیین کنید، سپس اجازه دهید مهندسی مشعل شعله را با فرآیند مطابقت دهد. این ورودی ها را به درستی دریافت کنید و مشعل کوره گرمایش تبدیل به یک نیروی کار قابل اعتماد می شود، نوعی که سال ها نادیده گرفته می شود زیرا هرگز به کسی دلیلی برای تماس نمی دهد.