有机热载体加热炉温度的精确控制.docx

有机热载体加热炉热媒温度的精确控制
曹迅平冯健夏成越
（常州能源设备总厂有限公司，江苏常州213033）
简介：本文介绍了燃煤、燃油（气）、电加热有机热载体加热炉不同的温度控制方式及各自的特点，详细分析了为达到精确控制温度所能采取的各种系统控制调节方案。
关键词：有机热载体加热炉，温度控制方式，精确控制温度，系统控制调节方案
有机热载体加热炉在我国的使用已经有许多年了，由于其高温低压的特点，正为越来越多的行业和领域所采用，无论是矿物型导热油还是合成型导热油用户，也无论是使用的燃料是煤，燃料油（气）或是电加热，工艺温度的控制始终是用户最关心的问题，如何达到工艺温度并保持稳定精确是加热炉控制的一大重点。
一．使用不同燃料的加热炉的温度控制方式
1.燃煤加热炉
煤的燃烧方式有层式燃烧、悬浮燃烧、沸腾燃烧、气化燃烧等，而层式燃烧则是现有热载体加热炉中的主要燃烧方式，其设备有火上添煤的手烧炉排炉，火前添煤的链条炉排炉，往复炉排炉等。
煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：
水分蒸发阶段：当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发。
挥发物着火阶段：煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。
焦碳燃烧阶段：煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量。
燃烬阶段：这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
从以上煤的燃烧特性可以看出，煤的燃烧不是即时的，从煤的进入到煤的发热有一段时间，而且在整个发热过程中，煤的燃烧强度也是弱-强-弱的变化着，这些都为稳定的燃烧控制带来了难度。
⑴手烧固定炉排
手烧炉是最古老最简单的一种层燃炉，它具有结构简单，又基本上能适应各煤种的特点。小型的加热炉，特别是负荷在40万大卡/时以下的加热炉有些还采用手烧固定炉排。这种炉排的温度调节全凭操作人员根据用热设备工艺需要及长期的使用经验，通过加煤的频率、加煤量和鼓引风机风门开度来适应用热负荷的变化，由于煤的加入的间断性和发热强度的变化，供热热媒的温度波动很大，一般波动范围为±8℃左右，而且燃烧稳定状况也很不好，只能在一些对用热温度稳定性要求不高的场合下使用。
⑵链条炉排
链条炉排的煤自煤斗滑落在冷炉排上后，接受炉膛的高温辐射，自上而下地着火、燃烧。显而易见，着火条件不及手烧炉有利，是一种“单面引火”的炉子。但因整个燃烧过程的几个阶段是沿炉排长度由前至后，连续顺序地完成，故不存在手烧炉的那种工作周期性，使燃烧工况大为改善。
对于使用链条炉排的燃煤加热炉，炉排上的燃烧出力与送风量、炉排速度和燃料层厚度有关。煤层的厚薄根据用煤的特性经燃烧调整完成后，除非更换煤种就不再变动。送风量的变动对出力的变化影响最为敏锐，提高风速会立即加快燃烧反应速度，使锅炉出力增加。炉排速度的调节，实际是给煤量的调节。链速过慢，会使炉排上积储燃料不足，降低出力，链速太快，固然会使出力增加，但在尾部会出现燃料不能完全燃尽而使固体未完全燃烧损失加大的情况，给煤量的调节必须与送风量很好配合。
具体操作时，当用热负荷增加时，开大鼓引风机的调节风门，并同时加大炉排调速器的转速，使炉排的出力增加；当用热负荷减少时，关小鼓引风机的调节风门，并同时降低炉排调速器的转速，使炉排的出力减少；这样保证了加热炉的出口热媒温度保持在一定的温度范围内。由于燃煤调节的滞后性，其温度波动范围为±5℃左右。
如果进一步采用变频器调节风机和无级调速炉排调速器后，调节温度的精度可以更高，温度的波动也大为降低了。当出现波动时，首先根据热媒出口温度来变频调节鼓风机和炉排调速器，然后根据炉膛负压（－3~4mm水柱）来变频调节引风机达到新的平衡。通过这样的变频调节，热媒出口温度波动范围可以调节到±3℃左右或更低。
⑶往复炉排
往复炉排燃烧室具有结构合理、性能可靠、适应燃料广泛、燃烧充分等特点。大倾角往复机构，使燃料呈波浪式翻滚前进，燃料之间出现挤压—移动—翻滚—塌落—疏松等过程，特别适应燃用人造板行业的废木料和工艺砂光粉。
当热负荷变动时,由燃料输入锅炉的热量也需要随之变动,才能使输出和输入的能量达到动态平衡,使热媒出口温度在新的工况中稳定。每小时通过推进器进入加热炉内的废木料量为：推料器宽度(m)×推料器高度(m)×炉排速度(m/h)×200(Kg/m³)，炉型定后，推料器宽度和推料器高度是定值，所以决定废木料量多少的是炉排速度，可以通过调节液压传动机构使炉排速度变动来调节燃料量。特别是负荷变化量不很大，变化的周期较短时，通常只需调节炉排推进速度，这种方法在改变燃料量的时候，可较快地改变火床的长度。
砂光粉由料仓下螺旋输送机输送到砂光粉输送风机进风口，与新风混合后由输送管道经过防回火装置（单向阀）进入炉膛上砂