摘 要： 燃氣彩偏窯是以氣體燃料作為能源，通過對燃燒過程的自動控制，達到溫度**控制，滿足彩偏磁芯燒結(jié)工藝要求。同時，對燃燒過程中的熄火、燃燒氣體和助燃空氣壓力超過正常范圍、排煙不暢等進行有效控制，保證**生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞： 燃燒； 天然氣； 窯； 控制； 溫度； **保護
隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，市場對顯示器的需求量快速增長，相應(yīng)對彩偏磁芯的需求量也隨之增加。市場需求量的增加，生產(chǎn)廠商急劇擴大產(chǎn)量，使市場競爭更加激烈，彩偏磁芯價格下降，生產(chǎn)廠家急需降低生產(chǎn)成本。能使用廉價的能源取代電加熱進行彩偏磁芯的燒結(jié)，為生產(chǎn)廠家降低生產(chǎn)成本提供了保證，而我國西氣東送為此提供前提條件，為此我們開發(fā)出了用于彩偏磁芯燒結(jié)的燃氣窯，滿足市場的需要，為生產(chǎn)廠家降低能源消耗成本。
燃氣彩偏窯燃燒過程的溫度控制、**保護是一個比較復(fù)雜的過程。必須依靠先進的控制技術(shù)，根據(jù)燃氣彩偏窯的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)工藝要求，自動、準(zhǔn)確、連續(xù)的對各種熱工參數(shù)進行檢測、監(jiān)視、記錄，并按照工藝要求進行自動調(diào)節(jié)，從而滿足彩偏磁芯對燒結(jié)的要求。
1 燃燒系統(tǒng)的組成
設(shè)計燃氣窯的用氣量時，一般有兩種方法：計算法和經(jīng)驗法。前一種是從熱平衡的關(guān)系中求得窯爐的用氣量；而后一種方法是參照同類窯爐的數(shù)據(jù)，選用所設(shè)計窯爐的燃氣用量。燃氣彩偏窯的燃氣用量設(shè)計中我們選用后一種方法。與同等規(guī)模的電加熱窯爐相比較，某燃氣彩偏窯的保溫功率為380ｋＷ，電窯其熱效率是燃氣窯的1．4倍以上，
其中Ｐ：電窯的有功功率（ｋＷ）；
?。裕簳r間（ｓ）；
?。?：與電窯相比的熱效率比值；
?。?：燃氣的燃燒值；
λ：1卡＝4．18（Ｊ）；
?。拢好啃r耗氣量
可見該燃氣彩偏窯每小時的耗氣量約為56 ㎡/ｈ。
全窯設(shè)計多組燒嘴，采用明焰加熱，小流量多燒嘴，窯腔上下、對側(cè)交錯排列。
根據(jù)窯爐加熱區(qū)功率分配表設(shè)計燃燒系統(tǒng)原理圖。外部提供的天燃氣受各種因素影響，壓力會發(fā)生波動，而且提供的天燃氣壓力要高于燒嘴正常燃燒所需壓力，所以在天燃氣總管上，設(shè)置穩(wěn)壓降壓裝置，使燃氣壓力達到使用要求。原理如圖1所示。
圖中手動球閥1主要用于停窯時切斷天燃氣。天燃氣經(jīng)過1后進入2（減壓閥）進行**級降壓，對壓力進行粗調(diào)。3為過濾器，4為燃氣流量計，用它對天燃氣的流量進行監(jiān)測， 5和9是壓力開關(guān)，當(dāng)**壓力低于設(shè)定值時，壓力開關(guān)5將信號傳送給主控單元，關(guān)閉系統(tǒng)電磁閥，切斷天然氣；當(dāng)二級壓力高于設(shè)定值時，壓力開關(guān)9將信號傳送給主控單元，關(guān)閉系統(tǒng)電磁閥，切斷天然氣。6和10為壓力表，用于對**壓力和二級壓力的監(jiān)測。7為電磁閥，設(shè)置雙重電磁閥的目的是為了增加燃氣自動**系數(shù)，8為穩(wěn)壓閥。
天燃氣經(jīng)降壓穩(wěn)壓后共分為多個支路，給多個控溫點提供穩(wěn)定的氣源。每一個控溫點由如下器件組成，原理如圖2所示。
圖中：11為手動球閥，當(dāng)出現(xiàn)故障需要維修時，手動球閥11切斷該支路的燃氣，12為穩(wěn)壓閥，13為燃氣電磁閥，受燃燒控制器控制，點火和正常工作時，燃氣電磁閥13打開，出現(xiàn)燒嘴熄火時，關(guān)斷天燃氣；14為流量計，方便用戶測試燒嘴燃氣流量。15為空－燃比例閥，自動調(diào)節(jié)助燃空氣和天燃氣比例，使燃燒達到*佳狀態(tài)，也可以通過空－燃比例閥15調(diào)節(jié)窯內(nèi)（氧化或還原）氣氛，16為燒嘴，彩偏窯的所有燒嘴都是等溫?zé)?，等溫?zé)斓?大特點是結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定可靠，完全滿足彩偏磁芯燒結(jié)的工藝要求。17為電動執(zhí)行機構(gòu)，它是由侍服電機和空氣蝶閥組成，控制助燃空氣的大小。18空氣手動球閥，對助燃空氣進行切斷。
3 溫度與燃燒控制
全窯分為14個溫區(qū)，25個控溫點。每一個控溫點由溫度控制儀、電動執(zhí)行器、燃氣電磁閥、空燃比例閥、燃燒控制器、點火變壓器、燒嘴、熱電偶等共同組成一個完善ＰＩＤ閉環(huán)控制系統(tǒng)。見圖3。
選用多功能的智能溫度控制儀來實現(xiàn)對各點的溫度控制。熱電偶測量溫度的毫伏信號送入溫度控制儀，經(jīng)過濾波、放大、Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換，然后與給定的值比較，得到一個偏差值后，按照預(yù)先設(shè)置ＰＩＤ算法進行運算，運算結(jié)果經(jīng)Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換，放大轉(zhuǎn)化為4～20 ｍＡ標(biāo)準(zhǔn)的控制信號，并將此信號傳送給電動執(zhí)行器；電動執(zhí)行器根據(jù)信號大小控制空氣蝶閥的開度，即助燃空氣的大?。恢伎諝獾拇笮⊥ㄟ^氣路傳遞給空－燃比例閥；空－燃比例閥自動調(diào)節(jié)燃氣量，使天燃氣和空氣達到*佳空燃比，電動執(zhí)行器和空－燃比例閥共同控制火焰大小來達到控制溫度的目的。
每一個控溫點為一獨立控制小單元。溫度控制原理圖見附1。
點火是溫度控制的起點，合上點火開關(guān)，燃燒控制器自動啟動點火變壓器點火，同時打開燃氣電磁閥，如果連續(xù)三次未點燃火，燃氣控制器將自動關(guān)閉燃氣電磁閥，并給出一個報警信號。
自動控制窯溫和燃燒的過程中，空－燃比的控制是*重要的?？眨急扔煽眨急壤{(diào)節(jié)閥控制?？諝膺^剩系數(shù)的大小，直接影響天燃氣燃燒的狀況及廢氣排放量?？諝膺^剩系數(shù)過小時，天燃氣不能完全燃燒，因而天燃氣消耗量增大；空氣過剩系數(shù)過大時，煙氣量增多，帶走的熱量也就增加，結(jié)果天燃氣消耗量也增大；窯內(nèi)氣氛可以通過空－燃比例調(diào)節(jié)閥控制，空氣適當(dāng)過剩時為氧化氣氛，天燃氣適當(dāng)過剩時為還原氣氛，空氣和天燃氣正好完全燃燒時為中性氣氛。在彩偏窯中，根據(jù)燒結(jié)工藝要求為氧化氣氛，因此空氣應(yīng)適當(dāng)過剩，其空氣過剩系數(shù)為1．1～1．2之間。
4 **保護措施
燃氣彩偏窯能否**運行是設(shè)計的一個重點。助燃空氣供應(yīng)不足、熄火后沒有及時關(guān)閉天燃氣，造成天燃氣在窯內(nèi)混合聚集；燃燒廢氣排放不暢等情況都會造成**事故，所以燃氣彩偏窯的**防護成了設(shè)計的一重點。為此采取了火焰檢測、天燃氣高低壓報警，排煙風(fēng)機故障報警等**保護措施。
根據(jù)**控制要求，設(shè)計了嚴(yán)格的操作順序，由現(xiàn)場ＰＬＣ機控制，只有在操作順序無誤，且排煙系統(tǒng)工作正常，天燃氣壓力、助燃風(fēng)壓力正常的情況下，燃燒系統(tǒng)才能正常啟動工作。否則燃燒系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。其操作順序如下：啟動排煙風(fēng)機，并且工作正?！鷨又硷L(fēng)機，并且工作正?！鷻z測天燃氣、助燃空氣壓力在正常范圍→打開手動球閥→合上電源開關(guān)，給溫度控制儀、燃燒控制器、電動執(zhí)行器提供電源→合上點火開關(guān)。如果點火不成功，查明原因后，重復(fù)上述動作。
火焰監(jiān)測報警，當(dāng)連續(xù)三次點火失敗或燃燒的過程中熄火時，都能自動切斷天燃氣?；鹧姹O(jiān)測的方式有：熱膨脹式、熱電偶式、火焰棒式、光電管式、熱敏電阻式。在本**控制系統(tǒng)中選用火焰棒式的監(jiān)測方式。這種裝置是利用火焰導(dǎo)電作用的一種裝置，所謂的火焰棒就是一根耐熱性好的金屬電極。由于火焰有導(dǎo)電整流作用，當(dāng)在火焰棒上加交流電壓時，能夠產(chǎn)生一個約為毫安級的直流電流從火焰棒流向燃燒器，將此電流引出作為天燃氣正常燃燒的信號；如果火焰熄滅，此信號消失，燃燒控制器自動關(guān)斷天然氣。
排煙機出現(xiàn)故障，天燃氣、助燃空氣壓力偏高或偏低時，會影響整個燃燒系統(tǒng)的正常工作，危及人身**，**防護系統(tǒng)自動切斷總氣源，并產(chǎn)生聲光報警。
此外，為了滿足彩偏磁芯的生產(chǎn)工藝要求，設(shè)置了超溫二次報警、斷偶報警等與工藝有關(guān)的保護措施。當(dāng)溫度接近工藝允許的*高溫度時，產(chǎn)生超溫二次報警，自動關(guān)閉天燃氣，并聲光提示。
5 結(jié)束語
燃氣彩偏窯經(jīng)過大家共同努力，2003年3月通過驗收合格，并交付使用。所有的技術(shù)指標(biāo)都達到電窯技術(shù)指標(biāo)，部分超過電窯技術(shù)指標(biāo)；如溫度穩(wěn)定度為±3℃；溫度均勻度為±3℃。
燃氣彩偏窯與電窯相比，為生產(chǎn)廠家節(jié)省了生產(chǎn)過程中的能耗成本40％左右，為廠家降低產(chǎn)品價格，擴大市場占有量，提供前提條件；同時天燃氣又是一種清潔能源，滿足了綠色環(huán)保生產(chǎn)的要求。