范愛(ài)軍 王迎彬 李新群

作者通聯(lián)：新鄭卷煙廠制絲車(chē)間 河南新鄭市新華路1號(hào)451150

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1.概述

新鄭卷煙廠CO2煙絲膨脹線(xiàn)的焚燒爐用柴油作為燃料，柴油在燃燒器中經(jīng)過(guò)與壓縮空氣混合霧化后進(jìn)行燃燒，霧化效果對(duì)柴油的燃燒至關(guān)重要。為了保證霧化效果，原設(shè)計(jì)在管路系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)增加了一個(gè)油氣比例調(diào)節(jié)閥，用柴油的進(jìn)口壓力控制壓縮空氣的進(jìn)口壓力，始終讓柴油的壓力比壓縮空氣高0.1MPa，

如圖1所示，當(dāng)系統(tǒng)具備點(diǎn)火條件時(shí)，易于燃燒的液化氣先被點(diǎn)燃，燃燒后的液化氣火焰為霧化柴油的燃燒提供引火，一旦引火成功，液化氣在PLC的控制下自動(dòng)關(guān)斷液化氣控制閥；經(jīng)過(guò)壓縮空氣霧化的柴油在焚燒爐中正常燃燒，為系統(tǒng)提供熱源。

圖1 柴油燃燒器控制原理簡(jiǎn)圖

為安全起見(jiàn)，火焰控制系統(tǒng)在焚燒爐點(diǎn)火時(shí)，在液化氣引火燃燒和柴油正常燃燒環(huán)節(jié)把火焰探測(cè)探頭探測(cè)到的火焰信號(hào)發(fā)送給火焰探測(cè)器，火焰探測(cè)器發(fā)出一個(gè)信號(hào)給PLC，由PLC對(duì)火焰的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.存在的問(wèn)題及分析

由于燃燒爐爐頭部分及控制系統(tǒng)老化，經(jīng)常發(fā)生難以啟動(dòng)點(diǎn)化問(wèn)題，有時(shí)會(huì)發(fā)生2～3h難以啟動(dòng)的情況，而且焚燒爐在運(yùn)行中也經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)緣無(wú)故的突然熄滅的現(xiàn)象。不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且造成能源浪費(fèi)。

燃燒器壓力為0.6MPa的壓縮空氣從Φ5mm的內(nèi)腔中通過(guò)；壓力為0.4MPa～0.7MPa的柴油從Φ12mm的外腔進(jìn)入，通過(guò)內(nèi)腔壁上兩個(gè)Φ1mm的小孔進(jìn)入內(nèi)腔，和內(nèi)腔中的壓縮空氣相混合，最后從燃燒器頭部Φ2mm的孔中噴射出去，進(jìn)行燃燒（ 圖 2）。

圖2 改進(jìn)前燃燒器結(jié)構(gòu)

如果油壓變化過(guò)大，油氣比例調(diào)節(jié)閥無(wú)法及時(shí)調(diào)節(jié)，或油氣比例調(diào)節(jié)閥故障，都會(huì)影響柴油的霧化，導(dǎo)致柴油燃燒的火焰長(zhǎng)度和亮度發(fā)生變化，火焰探測(cè)探頭檢測(cè)不到火焰的存在而進(jìn)行保護(hù)性停機(jī)。

由于外界條件不停地變化著，柴油控制閥開(kāi)度始終是變化的，使柴油的壓力也不停地變化，這是導(dǎo)致燃燒器不能很好霧化的主要原因。

3.燃燒器的改進(jìn)設(shè)計(jì)

根據(jù)流體力學(xué)的原理，壓力管道中的某一點(diǎn)的壓力p=p靜+p速，即圖 3 中，pA=pA靜+pA速，pB=pB靜+pB速，pA＞pB，根據(jù)伯努利方程，pB=pA-Hj。A點(diǎn)處的管徑為 5mm，B點(diǎn)處的管徑為 18mm，A點(diǎn)處截面積為19.625mm2，B點(diǎn)處截面積為285.74mm2，B點(diǎn)處截面積是A點(diǎn)處截面積的14.56倍，即FB=14.56FA。根據(jù)流量計(jì)算公式，空氣流量Q等于風(fēng)速v×截面積F，得出：vA=14.56vB，B點(diǎn)處的靜壓pB靜明顯降低。

按突然擴(kuò)大圓管的局部阻力計(jì)算公式：

式中Hj——局部阻力，MPa

FA——A處截面積，m2

FB——B處截面積，m2

vA——A點(diǎn)處的風(fēng)速，經(jīng)測(cè)vA=8.7m/s

γ——重度，kg/m3

g——重力加速度，m/s2

計(jì)算得Hj=0.402MPa，即B點(diǎn)處的壓力始終比A點(diǎn)處的壓力低0.402MPa，這個(gè)壓力遠(yuǎn)比用油氣比例調(diào)節(jié)閥時(shí)的0.1MPa易于滿(mǎn)足，所以外腔中的柴油能順利進(jìn)入內(nèi)腔和壓縮空氣混合。

依據(jù)上述理論進(jìn)行的燃燒器改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示，壓力為0.6MPa的壓縮空氣從Φ5mm的內(nèi)腔中通過(guò)，然后進(jìn)入Φ18mm的增大內(nèi)腔中；壓力為0.4～0.7MPa的柴油從Φ12mm的外腔中通過(guò)，進(jìn)入Φ24mm的增大外腔中，然后從內(nèi)腔上Φ1.5mm的孔（盡量靠近混合室前端位置）中進(jìn)入內(nèi)腔，和內(nèi)腔中的壓縮空氣相混合，最后從燃燒器頭部Φ2mm孔噴射出去，進(jìn)行燃燒。

4.效果

（1）燃燒器改進(jìn)前焚燒爐爐溫波動(dòng)很大，改進(jìn)后溫波動(dòng)變小，爐溫曲線(xiàn)近似一條直線(xiàn)。實(shí)際使用也證明改進(jìn)后焚燒爐能夠安全、穩(wěn)定地燃燒。

圖3 改進(jìn)后柴油燃燒器結(jié)構(gòu)

（2）改進(jìn)前柴油燃燒器上的兩個(gè)Φ1.0mm小孔用一般鉆床很難加工，改進(jìn)后，Φ1.5mm孔在普通車(chē)床上就能加工。而且精細(xì)過(guò)濾后柴油中的雜質(zhì)能順利通過(guò)該孔不堵塞，避免因堵塞造成的熄火現(xiàn)象。

（3）去掉了油氣比例調(diào)節(jié)閥后，用于霧化柴油的壓縮空氣量不隨油壓的變化而變化，使之更易于控制。