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中华人民共和国黑色冶金行业标准YB钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范（征求意见稿）中华人民共和国工业和信息化部 发布前言本规范由中国钢铁工业协会提出。
本规范由全国钢标准化技术委员会归口。
本规范编制单位：本规范主要起草人：钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范1总则1.1本规范仅对连续式轧钢加热炉适用，间断式加热炉（如车底式、室式、坑式加热炉）不在此规范内。
1.2本规范仅涉及到轧钢加热炉设计时应采用的综合节能技术和应达到的单耗指标，全面的设计规范按GB50486执行。
1.3炉子设计者须贯彻国家和行业的有关节能的方针、政策和法规，根据车间工艺、燃料条件，确定采用的技术措施，必须满足技术先进，确保产品质量、节能低耗，排放达标，运行安全可靠，生产操作自动化程度高的要求。
1.4加热炉节能不仅需要有一个好的设计，还需要炉子操作者的精心操作。
炉子操作工应经过培训，具有流体力学、传热学、耐火材料、热工测量和控制、液压和机械等有关知识。
1.5炉子设计应以节能环保为中心，积极采用国内外行之有效的各种技术，包括蓄热燃烧技术、脉冲燃烧技术、汽化冷却技术、低热惰性炉衬、低NOx烧嘴、空煤气预热器等。
大力研发具有自主知识产权的低NOx烧嘴、无焰燃烧器、富氧和全氧燃烧器、蓄热式辐射管烧嘴、全纤维炉衬板坯加热炉、全脉冲燃烧控制的步进炉等。
1.6生产厂根据具体情况，制定符合实际的供热和温度制度，既保证良好的加热质量，又得到最低的燃料消耗。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
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GB/T3486-93 评价企业合理用热技术导则GB16297 大气污染物排放物标准GB/T17195 工业炉名词术语GB50486 钢铁厂工业炉设计规范3.术语和定义GB/T17195中确立的以及下列术语和定义适用于本规范。
中华人民共和国国家标准工业炉名词术语Industrial furnace terminologyGB/T 17195—19971 范围本标准规定了工业炉(包括燃料炉和电炉)及其主要零部件的专用术语。
有关电炉部分，参阅GB 2900.23—1995《电工术语工业电热设备》。
本标准适用于制定标准，编制技术文件，编写和翻译专业手册、教材及书刊。
2工业炉热工2.1 炉窑热工制度2.1.1 炉窑温度制度temperature condition schedule of furnace operation炉温随时间或炉内区段变化的规定。
2.1.2 炉窑供热制度thermal condition schedule of furnace operation为保证炉窑温度制度所供给的热能量随时间或炉内区段变化的规定。
2.1.3 炉窑压力制度pressure condition schedule of furnace operation控制炉内压力变化的规定。
2.2 炉窑效率2.2.1 炉窑生产率productivity of furnace单位时间内炉窑所加热物料或工件的数量，通常以kg/h计。
2.2.2 炉窑热效率thermal efficiency of furnace炉窑对供给能量的有效利用程度在数量上的表示。
它等于有效能量占供给能量的百分数。
2.2.3 炉窑热平衡[能量平衡] heat balance or furnace [energy balance of furnace]研究进入炉窑内的热量与离开炉窑的热量在数量上的平衡关系。
可用热平衡方程、热平衡表或热流图表示，并用热效率等指标来体现用能水平。
2.2.4 热流平衡图heat flow diagram为了更形象地表明炉窑的用能情况，在热平衡测算后，用各项热能的百分数按比例绘制的热量流向平衡图。
2.2.5 炉窑热负荷thermal load of furnace单位时间内供入炉窑内的燃料或电所产生的热量，以kJ/h计。
中厚板辊底式热处理炉的组成和设计【摘要】本文介绍了辊底式热处理炉的组成部分，提出了设计辊底式热处理炉时的基本依据。
通过分析辊底式热处理炉的优点，指出辊底式热处理炉在中厚板热处理中的应用前景。
【关键词】辊底式热处理炉；炉体；炉辊；燃烧设备；自动化控制[Abstract] This paper introduces the composition of Roller hearth treatment furnace，and gives some theoretical basis for design this furnace.By analysing its advantage，it draws a conclusion application and prospect of Roller hearth treatment furnace .[Key words] roller hearth treatment furnace；furnace body；roller；combustion equipment；automatic control1.概述热处理是中厚板生产中的重要组成部分，是生产高技术含量，高附加值产品的重要环节。
热处理不仅可以改进钢板使用时的加工性能，而且能显著的改善力学性能，因此热处理是钢铁工业提高产品质量的重要途径之一。
所以作为热处理加热设备的热处理炉就显得尤为重要。
热处理炉按照炉型可分为辊底式炉、步进式炉、台车炉、罩式炉等；按照燃烧方式有明火和辐射管式两种，同样，辊底式热处理炉可分为明火加热和辐射管加热两种，它可以用于钢板的正火、淬火和回火热处理。
2.辊底式热处理炉的组成辊底式热处理炉由炉体，炉辊，燃烧设备，公辅介质管路系统，自动化控制系统等部分组成。
2.1炉体鉴于辊底式热处理炉炉型，在设计和安装辊底式热处理炉时考虑炉体的密封性的同时，还需要采取措施消除热膨胀对炉体造成的影响。
加热炉无焰富氧燃烧技术介绍
加热炉无焰富氧燃烧技术是一种先进的燃烧技术，它通过提高助燃空气中氧气的含量，实现提高燃烧效率、减少污染排放和能源消耗的目标。
无焰燃烧技术指的是在炉内燃料不完全燃烧的条件下，通过控制助燃空气中的氧含量，使得火焰传播速度较慢，燃烧过程更稳定，以达到高效燃烧和节能减排的效果。
在富氧空气中，由于氧含量较高，燃烧温度得到提高，火焰传播速度加快，燃烧更加稳定，从而提高了燃烧效率。
无焰富氧燃烧技术具有以下优点：
1. 节能：由于富氧燃烧提高了火焰温度和燃烧效率，因此可以减少燃料消耗量，达到节能的目的。
2. 减排：富氧燃烧降低了烟气中氮气和氧气含量，从而减少了温室气体和有害气体的排放。
3. 高效：无焰富氧燃烧技术使得燃料在炉内燃烧更加充分，提高了热效率，缩短了加热时间。
4. 安全：由于燃烧过程更加稳定，降低了火灾和爆炸的风险。
然而，无焰富氧燃烧技术也存在一些挑战和限制。
例如，高纯度氧气制备成本较高，且氧气具有强氧化性，对炉体材料要求较高。
此外，富氧燃烧产生的烟气温度较高，需要采取有效的冷却措施以防止炉体损坏。
目前，无焰富氧燃烧技术已经在航空航天、工业炉窑、玻璃熔炼、石油化工等领域得到了广泛应用。
它能够显著提高能源利用率和减少污染物排放，是实现工业节能减排和绿色发展的重要技术之一。
《钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范》国家标准编制说明1.工作简况1）任务来源根据全国钢标委综合[2014]51号文“国家标准委关于下达《氧化铝单位产品能源消耗限额》等122项国家标准制修订计划的通知”中要求，由山东慧敏科技开发有限公司、北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司和冶金工业信息标准研究院等单位负责起草《钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范》国家标准，项目计划号：20140058-T-605。
2）工作过程2014年8月1日，山东慧敏科技公司、京诚凤凰炉公司主要起草人与冶金工业信息标准研究院，成立了标准起草小组。
2014年8月至2015年3月初进行资料收集工作，将与本规范有关的已发布的国家和行业标准认真比对，尽可能做到不重复、不矛盾；2015年4月至7月底，走访多家钢铁企业，对钢铁企业轧钢加热炉现状进行调研，并咨询和征求业内多位专家的意见，形成标准初稿；2015年8月，标准起草小组对标准初稿召开专题会议，进行审查，形成征求意见稿并提交全国钢标委。
3）参编单位本标准由山东慧敏科技开发有限公司、北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位负责起草。
2. 标准编制原则及目的意义1）贯彻国家对钢铁行业的节能减排要求，从设计和操作上加以限制和指导，在保证满足工艺的条件下，加热炉应达到的能耗指标。
2）根据国内外轧钢加热炉能耗的实际情况，确定经努力而能实现的平均先进指标为各方的追求值。
3）编制本标准的目的是为了规范轧钢加热炉在设计中必须有的节能措施和应达到的期望值。
3. 标准技术内容本标准内容分5章，以下结合各章内容分别做出说明。
1）范围本文件规定了钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范的术语和定义、节能设计原则设计节能综合技术。
本文件适用于连续式轧钢加热炉，不适用间歇式加热炉。
2）规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
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《铝加工》 ２０１３年第６期总第２１５期 技术工程 铝熔炼炉用连续回转式换热器及其主要参数分析 李浩’。杨志敏’。谢晓燕’。路振龙’，兰田 （１．苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州２１ ５０２６；２．上海惠铎热工设备有限公司，上海浦东２００１ ２２） 摘要：将脉冲式蓄热燃烧技术和连续式蓄热燃烧技术进行对比，多方面分析了各自的优缺点。针对连续回转式换热器，给 出了其主要技术参数的计算方法，并对连续回转式换热器漏风量的计算作了简单的分析。列举了目前铝熔炼炉使用连续回 转式换热器需解决的问题。 关键词：铝熔炼炉；高温空气；连续回转式；参数 中图分类号：ＴＧ２３２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—４８９８（２０１３）０６—００４０—０５ ｄｏｉ：１ ０．３９６９４．ｓｓｎ．１ ００５—４８９８．２０１３．０６．０９
０前言 ２０世纪后半期，中国铝加工业迅猛发展，铝 材制品在国民经济应用领域更加广泛。随着能源 成本的迅速增加，且环境保护要求越发严格，优 质铝合金铸件的需求对铝熔铸设备的要求越来越 高Ｈ 。从目前铝熔炼炉现状分析可知，蓄热式高温 空气燃烧技术是铝熔炼炉节能降耗行之有效的技 术。
１蓄热式高温空气燃烧技术及分类 蓄热式高温空气燃烧技术（ＨＴＡＣ）是２０世纪 ８０年代末出现的一种全新概念燃烧技术。使用该 技术的工业炉，可降低燃料消耗、减少污染物排 放、增加产量等。目前燃烧系统中实现蓄热燃烧 的方式主要是助燃空气加热，助燃空气温度每增 加１００％，可节约燃料约为５％。按照空气被加热的 方式，蓄热式高温空气燃烧技术可分为：脉冲式 高温空气燃烧技术及连续式高温空气燃烧技术。 １．１脉冲式高温空气燃烧技术［２ 】
脉冲式蓄热燃烧系统（如图ｌ所示）的烧嘴成 对设置，一个蓄热式燃烧单元由一对（两个）烧嘴 本体、一对（两个）装有蓄热体的蓄热室及一套配有 控制系统的换向阀所组成。成对的两个烧嘴分别 担任燃烧和预热以及排烟和蓄热的任务，交替工 作。当一对烧嘴中的甲烧嘴工作时，所产生的大 量的高温烟气经由乙烧嘴排出，乙烧嘴中的高效 蓄热体得以加热，而排烟温度可降低￣２００￣Ｃ以下 甚至更低；一定的时间间隔后，通过切换阀，使 乙烧嘴工作，而甲烧嘴蓄热，常温空气进入乙烧 嘴后，被蓄热体加热至接近炉气温度的水平，然 后参与燃烧。 与传统的燃烧方式相比，脉冲式蓄热燃烧具 有以下优势： （１）高效节能。与采用冷空气助燃相比，燃 料节约率可达６０％～６５％； （２）助燃空气预热温度高，可实现低氧浓度 下燃烧，减少ＮＯ 的生成和排放，利于环保；
传热与传质、燃料及燃烧、（气体动力学）、热工设备、热工仪表及控制1.燃料的发热量（热值）定义：单位质量/体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量（一般室温25℃）。
依据燃烧产物中水蒸气（包括燃料中所含水生成的水蒸气和燃料中的氢燃烧时生成的水蒸气）的不同形态，分为两种发热量：高温发热量、低位发热量高位发热量（高位热值）：燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸汽全部凝结为液态水时所放出的热量低位发热量（低位热值）：燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时所放出的热量。
即它们的区别仅是：水的状态不同，25℃水的汽化热2440‐2500KJ/kg实际燃烧时，因温度很高，燃烧产物中的水蒸气均以气态形式存在，不可能凝结为水，故一般所测定的为低位发热量（低位热值）。
天然气的发热量（低位热值）一般为8000～8500×4.18KJ/Nm3提问：燃料的热值如何定义？通常所说的某种燃料的热值是什么意义？2.基本传热方式传热是由温度差引起的。
只要有温度差存在，热量就会自发地从高温物体向低温物体转移。
传热有三种方式：对流、导热、辐射在预热段低温区，以对流传热为主；在高温区，以辐射传热为主。
提问：基本的传热方式有哪几种？在加热炉的不同温度区间，产品与热气流的传热方式各有什么特点？3.气体燃料燃烧的基本条件（1）有燃料（如天然气）（2）有空气（助燃风）（3）达到着火温度－燃烧所需的最低温度提问：气体燃料燃烧的基本条件是什么？4.气体燃料燃烧的过程（1） 混合－燃料与空气的混合（2） 着火（3） 燃烧提问：说一说气体燃料燃烧的过程5.依据燃气与空气的混合情况，分为三种燃烧方法（1） 长焰燃烧－燃气和空气在燃烧器内不混合，喷出后靠扩散作用进行边混合边燃烧，火焰长。
（2） 短焰燃烧－燃气在燃烧器内与部分空气（一次空气）混合，喷出后燃烧并进一步与二次空气混合燃烧，火焰较短（3） 无焰燃烧－燃气与空气在燃烧器内（或进燃烧器前）完全混合，在燃烧器内（或喷出后）燃烧，火焰短而透明，几乎无火焰。
加热炉节能措施和特点作者：胡文超王礼宏黄诚来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要：本文列举加热炉节能途径和措施，并对各自特点进行分析。
这些节能措施包括：蓄热烧嘴的使用、加强水梁绝热、余热锅炉回收烟气余热、脉冲控制系统的使用、完善二级数学模型等。
加热炉综合采取适当的节能措施后，能带来的直接的经济收益，同时带来环境保护等方面社会收益。
关键词：加热炉节能；节能措施；蓄热燃烧中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：前言近年来，钢铁企业利润下降，如何通过节能增效，在市场竞争中取得优势地位是钢铁生产企业面临的问题，下面讨论一下如何在轧钢生产中加热炉的节能。
加热炉节能措施及其特点加热炉产量大，总耗能量大，具有很大的节能潜力，是每个钢铁厂尤为关注的问题。
我国钢铁行业在经过十几年的发展后，一批大型加热炉正好渐渐进入改造期，在此时此刻谈论这批炉子的节能改造问题，正当其时。
对于这批加热炉的改造，不能简单重复以前的技术模式，需要应用今天最新的技术和发展成果，下面从加热炉设计、运行管理等方面来谈论节能改造问题。
2.1 采用蓄热燃烧系统多年来，国内就十分在大型加热炉十分采用蓄热燃烧系统存在很多争论，我们一直认为蓄热燃烧技术是一个很好的节能途径，并立足于追求技术的先进性、可靠性和环保性。
蓄热燃烧系统具有下列特点：1) 炉膛温度均匀性好采用无焰燃烧技术,使燃料分散到炉膛广大的区域中燃烧,避免局部温度过高；烧嘴的煤气、空气均以很高的速度喷到炉内，实现炉内气氛的搅动，从而达到炉温均匀化的目的。
2)烧嘴寿命长，可维护性高国内有很多蓄热燃烧系统的供应商，并投产了很多蓄热式加热炉，大多用蜂窝体作蓄热体，存在的主要问题是蓄热体寿命短，维护、运行成本高的问题。
蓄热燃烧系统采用高纯Al2O3小球作蓄热体，由于高纯Al2O3抗热冲击能力强，耐火度高，寿命长。
蓄热体检修周期平均约一年。
检修时，在去掉其中灰和粉尘, 板结部分,小尺寸，90%的小球可重复使用，大大节省运行成本。
1 引言加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。
随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。
我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大，操作不当时会粘钢造成生产上的问题，难以实现管理自动化。
由于推钢式炉有难以克服的缺点，而步进梁式炉是靠专用的步进机构，在炉内做矩形运动来移送钢管，钢管之间可以留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦，出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活等特点，其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。
全连续、全自动化步进式加热炉。
这种生产线都具有以下特点：①生产能耗大幅度降低。
②产量大幅度提高。
③生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PLC或DCS 系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。
传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。
本工程是某钢铁集团新建的φ180小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备。
2 工艺描述本系统的工艺流程图见图1。
图1 步进式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉。
装出料方式：侧进，侧出；炉子布料：单排。
活动梁和固定梁均为耐热铸钢，顶面带齿形面，直径小于141.3mm钢管，每个齿槽内放一根钢管。
直径大于153.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管。
活动梁升程180mm，上、下各90mm，齿距为190mm，步距为145mm。
因此每次步进时，钢管都能转动一角度，使钢管加热均匀，并防止在炉内弯曲变形。
步进梁能进行正循环，送循环、单动、点动各种动作，升降时对钢管轻托轻放，前进时缓起缓停，无振动冲击和失控现象。
燃烧技术手册作者：徐旭常周力行出版社：化学工业出版社2008年8月出版册数规格：全一册16开精装16开1665页定价：￥298元现价：180元内容介绍本书是一部内容比较全面，涵盖了燃烧理论、燃烧数值模拟、燃烧污染防治和燃烧技术，涉及各个有关领域燃烧过程的手册。
本书的取材反映了现代燃烧科学和技术的新成就。
例如被认为是燃烧学基础的历史性突破—大涡模拟和直接模拟，反映21世纪新特点的微尺度和微重力燃烧，脉冲爆震燃烧和超声速燃烧以及燃烧污染防治和火灾防控的新技术等，这反映了本书的新颖性。
本书的另一个特点是阐述了从锅炉、工业炉到内燃机和航空、航天发动机的各种燃烧技术，又从燃烧过程本身分析了燃烧污染和火灾防控的原理和技术问题，反映了本书的高度实用性。
本书不但阐述了燃烧技术的应用与实践问题，同时对燃烧科学和有关基础问题进行了系统的理论概括和探讨，既有广泛的应用价值和广大的读者层面，又具有相当的学术水平。
参考文献第一篇燃烧学基础和数值模拟第一篇符号说明第1章基础知识第2章气体燃料的燃烧第3章液体燃料的燃烧第4章固体燃料的燃烧第5章湍流燃烧与数值模拟第6章两相流动和燃烧及其数值模拟第7章燃烧辐射换热过程数值模拟第8章湍流燃烧的直接模拟、大涡模拟和燃烧室网格生成第9章脉动燃烧、超声速燃烧和爆震燃烧第10章电磁场与燃烧和催化燃烧第11章微重力燃烧和微尺度燃烧第12章煤的层燃和煤粉燃烧技术第13章流化床燃烧技术第14章工业炉燃烧技术第15章内燃机燃烧第16章燃气轮机与航空发动机燃烧第17章火箭发动机燃烧室与推进剂燃烧第三篇符号说明第18章燃烧的气体污染物生成及其防治第19章燃烧生成的微粒及其防治第20章燃烧生成的其他污染物及其防治第21章火灾动力学基础第22章阻燃原理及阻燃技术第23章火灾探测与清洁高效灭火技术第24章烟气控制技术第25章性能化防火设计、人员疏散与火灾与方法名词索引。
现代化富氧燃烧技术在加热炉上的应用前景摘要富氧燃烧技术在钢铁冶炼和玻璃行业应用广泛，在加热炉领域，由于受到炉内温度及炉气气氛的限制，并没有广泛使用。
今年来，随着燃烧技术的发展和节能环保要求趋严，富氧燃烧技术在加热炉领域应用越来越广泛。
关键词富氧燃烧技术；钢铁冶炼；加热炉领域1 富氧燃烧概述传统燃烧使用空气作为助燃剂，而空气中氧气体积含量仅占20.97%，其余为氮气。
氮气在燃烧过程中会被加热，成为烟气的主要成分，随烟气排放，而且在高温下，氮气能参与反应生成污染物NOx，随烟气排入大气中。
随着节能环保要求趋严，使用氧气部分或全部替代空气作为助燃剂的技术即富氧燃烧技术应运而生。
2 富氧燃烧方式2.1 预混富氧通过在助燃空气中通入部分氧气，使空气与氧气充分混合，提高助燃风中氧气含量的富氧燃烧方式称为预混富氧燃烧。
优点：对已有燃烧系统改造很少，造价低；火焰温度升高、长度缩短；缺点及可能存在的问题：富氧率低；火焰形状受影响，可能会太短；局部温度高，会对钢坯加热质量及炉体耐材寿命有影响，NOx排放增加。
2.2 氧气直接燃烧在传统空气煤气燃烧的火焰区域，直接喷射氧气参与燃烧的富氧燃烧方式称为氧气直接燃烧富氧。
空气与煤气燃烧形成稳定的着火区域，剩余的煤气与喷入的氧气直接燃烧。
优点：对已有燃烧系统无须改造，仅需要开孔安装氧枪；火焰温度高，与钢坯间辐射换热加强；富氧率高；烟气生成量减少。
可能存在的问题：会产生局部热点；火焰温度分布不佳；NOx排放过高；氧化烧损高；2.3 全氧燃燒将参与燃烧的空气完全用氧气取代，煤气与氧气通过不同的通道喷入炉膛内进行燃烧的方式，称为全氧燃烧。
优点：烟气量少；火焰温度高；NOx排放低；节能、提产。
可能存在的问题：会产生局部热点；火焰温度分布不佳；氧化烧损高。
3 富氧燃烧在加热炉上应用的发展概况富氧燃烧技术在20世纪70～80年代由Horne和Steinburg最早提出，在美国能源部的资助下，美国阿贡国家实验室（ANL）对富氧燃烧技术进行了研究，研究表明只需将常规煤粉燃烧锅炉进行适当的改造就可以采用此技术。
脉冲燃烧技术在工业炉上的应用
工业炉的燃烧控制水平直接影响到生产的各项指标，例如:产品质量、能源消耗等。
目前国内的工业炉一般都采用连续燃烧控制的形式，即通过控制燃料、助燃空气流量的大小来使炉内的温度、燃烧气氛达到工艺要求.由于这种连续燃烧控制的方式往往受到燃料流量的调节和测量等环节的制约,所以目前大多数工业炉的控制效果不佳。
随着工业炉工业的迅猛发展，脉冲式燃烧控制技术也应运而生，并在国内外得到一定程度的应用，取得了良好的使用效果。
1工业炉行业采用脉冲燃烧的必要性
目前高档工业产品对炉内温度场的均匀性要求较高，对燃烧气氛的稳定可控性要求较高,使用传统的连续燃烧控制无法实现。
随着宽断面、大容量的工业炉的出现，必须采用脉冲燃烧控制技术才能控制炉内温度场的均匀性。
2脉冲燃烧控制的原理和优势
故名思义，脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现窑炉的温度控制。
燃料流量可通过压力调整预先设定，烧嘴一旦工作，就处于满负荷状态，保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。
当需要升温时,烧嘴燃烧时间加长，间断时间减小；需要降温时，烧嘴燃烧时间减小，间断时间加长。
控制图见图1。
图1工业炉窑脉冲燃烧温度控制示意图
脉冲燃烧控制的主要优点为:
•传热效率高,大大降低能耗。
•可提高炉内温度场的均匀性。
•无需在线调整，即可实现燃烧气氛的精确控制.
•可提高烧嘴的负荷调节比。
•系统简单可靠，造价低。
•减少NOx的生成.
普通烧嘴的调节比一般为1:4左右，当烧嘴在满负荷工作时，燃气流速、火焰形状、热效率均可达到最佳状态,但当烧嘴流量接近其最小流量时，热负荷最小，燃气流速大大降低,火焰形状达不到要求，热效率急剧下降，高速烧嘴工作在满负荷流量50％以下时,上述各项指标距设计要求就有了较大的差距.脉冲燃烧则不然，无论在何种情况下，烧嘴只有两种工作状态，一种是满负荷工作，另一种是不工作,只是通过调整两种状态的时间比进行温度调节，所以采用脉冲燃烧可弥补烧嘴调节比低的缺陷，需要低温控制时仍能保证烧嘴工作在最佳燃烧状态。
在使用高速烧嘴时，燃气喷出速度快，使周围形成负压，将大量窑内烟气吸人主燃气内,进行充分搅拌混合，延长了烟气在窑内的滞流时间,增加了烟气与制品的接触时间，从而提高了对流传热效率，另外,窑内烟气与燃气充分搅拌混合，使燃气温度与窑内烟气温度接近,提高窑内温度场的均匀性，减少高温燃气对被加热体的直接热冲击。
燃烧气氛的调节是提高工业窑炉性能必不可少的一个环节，而传统的连续燃烧控制只能通过在线测量烟气残氧量,反馈给燃烧气氛控制器,然后实时调节控制助燃空气流量执行器的输出,才能精确控制炉内的燃烧气氛。
由于检测烟气残氧的氧化锆传感器的可靠性、寿命和价格的原因,在工业现场的使用往往不理想。
有些窑炉自控系统干脆采用一台比例跟随器，使助燃空气的流量与燃料的流量成固定的比例，但这种方法不得不将助燃空气的富余量留得很大，达不到最佳的节能和控制过剩氧含量（或过剩空气系数)的要求。
采用脉冲燃烧控制方式，可以将油压和风压一次性调整到合适值，在系统投人运行后,只需保持这两个压力稳定即可。
对压力进行测量和控制要比流量简单得多，可以根据系统的实际情况采取全自动控制,也可以采取人工手动控制。
与连续燃烧控制相比,脉冲燃烧控制系统中参与控制的仪表大大减少,仅有温度传感器、控制器和执行器,省略了大量价格昂贵的流量、压力检测控制机构。
并且，由于只需要两位式开关控制,执行器也由原来的气动（电动)阀门变为电磁阀门,增加了系统的可靠性，大大降低了系统造价。
3脉冲燃烧控制技术在工业炉窑中的应用
我公司为在工业炉行业中普及脉冲燃烧控制技术,研制开发出了“神雾脉冲燃烧系统”,由高速燃烧器和工业炉控制系统两部分组成，采用脉冲燃烧技术来完成工业炉的升温、控温。
对于燃气窑炉内部温度场和温度波动力±2°C，对于燃油（柴油)窑炉内部温度场和温度波动为±3°C,在使用重柴油为燃料的窑炉上效果良好。
普通燃烧器当窑炉内部温度低于燃料自燃温度时，燃烧器燃料间断后火焰立即熄灭，无法继续燃烧，为此我公司研制开发了带有先导点火装的高速燃烧器，此先导点火装置的发热量只占燃烧器设计发热量的1/20～1/30，对炉内温度不会产生影响，解决了熄火这一问题，并采用当今最先进的雾化技术——气泡雾化技术,使燃烧器的雾化效果更好、雾化介质使用量更少，原来烧轻柴油的窑炉现可烧重柴油.见图2。
图2脉冲燃烧气泡雾化燃烧器简图
工业炉控制系统采用工业PC机作为控制单元,采用先进的现场总线体系结构，功能强大、画面丰富、用户界面友好。
所有部件均选用进口产品,从而使系统更加可靠.系统结构见图3。
图3工业炉控制系统结构图
该系统具有以下功能:
•实时监测炉内各点的温度、烟气残氧、炉膛压力、油（煤气）压、助燃风压、燃料流量和助燃风流量等参数。
•具有上、下限报警功能，报警打印功能，报警上、下限由用户设定,并能将报警记录储存,用户可任意查询、打印。
•可按用户设定的温度值或温度曲线对炉内各区段进行升、降控制，其中升温采用脉冲燃烧控制，降温采用强制脉冲风冷控制。
•可按用户设定的燃烧气氛对炉内的烟气残氧进行控制。
•可对炉膛压力进行控制。
•可对窑炉的进出料进行控制。
•具有历史数据查询功能，可按用户需要存储、显示、打印历史数据。
•具有报表打印功能,实时脱机打印班报、日报、月报。
•具有动态工艺图,可显示整个窑炉的工艺流程图，实时动态显示炉内各点参数,实时动态显示炉内火焰燃烧状态。
图4典型脉冲燃烧系统管路简图
在实际应用过程中，采用普通的脉宽调制的方法调节燃烧占空比时，当占空比接近0％或100%时,间断或燃烧的时间太短，现场的运行效果不理想，于是我们引人了最小时间这一概念,将间断和燃烧的最小时间定为3秒,当占空比接近0%或100%时，延长相应的燃烧和间断时间即可解决这一问题。
脉冲燃烧作为一项新技术有着广阔的应用前景，可广泛应用于陶瓷、冶金、石化等行业，对提高产品质量、降低燃耗、减少污染将发挥重大作用,是工业炉行业自动控制的一次革新，将成为未来工业炉燃烧技术的发展方向。
