隧道窑天然气燃烧器燃烧过程中与窑炉风机管理优化分析

一、引言

在现代粘土烧结砖制造中，隧道窑作为核心热工单元，其温控精准度与能源效率直接决定了产品质量、单位能耗与环保排放指标。天然气燃烧器的配置与管理已成为隧道窑热系统的关键，而风机作为热力系统的驱动器，是实现热量分布、气氛调节和排放控制的核心工具。本文在总结传统经验的基础上，结合现代控制理论与实际工程案例，系统分析了燃烧器与风机的协同作用、管理策略及优化路径。

二、隧道窑天然气燃烧系统概述

1. 燃烧器在热系统中的核心作用

天然气燃烧器是将燃料化学能转化为热能的关键装置，其布置方式、调比范围、火焰形态与自动控制系统将直接影响烧结温度曲线、砖坯质量与NOx排放水平。

关键参数包括：

热功率匹配：需覆盖烧成段最高热负荷，并预留10~20%调节裕度；

调比能力：≥1:10，确保低负荷时稳定燃烧；

火焰长度与宽度：应与窑体截面（如6.9m 或9.2m）匹配，避免局部高温或温差过大；

低氮排放设计：采用FGR、分级燃烧、预混低氮喷口等先进技术，原始NOx控制在≤80 mg/m³；

自动化配置：集成PLC模块，实现与窑温、O₂、CO传感器闭环联动控制。

2. 燃烧控制策略

升温—保温—降温曲线智能设定，结合砖坯热解阶段调整燃气供给与助燃风比；

多区段温控：按照焙烧区温段划分子区域设置燃烧器，实现多点独立调节；

实时反馈控制：配合O₂与温度探头，燃烧器输出进行动态PID调整，提升热效率，抑制过量空气带来的排放风险。

三、风机系统的控制优化

1. 风机在窑炉运行中的核心任务

供氧控制：保持氧化气氛，确保燃料完全燃烧；

热力均衡：实现热风的均匀分布，避免热偏斜；

排湿排烟：及时排除干燥段与烧成段的潮气与废气，提升热交换效率。

2. 风机配置及运行参数

风机类型   功能区域   控制目标

预热风机   预热段     辅助升温，控制潮气分布

烧成风机   烧成段     提供助燃风，确保温场稳定

冷却风机   冷却段     快速降温，回收余热

抽风/排烟风机 整体系统尾端保持负压，抽出烟气与水蒸汽

3. 风机调频与智能控制

使用变频驱动（VFD），实现风量按需调节，减少能耗；

采用区域差压+温湿度反馈机制，自动动态调整风速与风量；

构建“风-火-料”耦合模型，实现烧结过程动态风控闭环；

避免“死风区”与“短路风”，提高燃气利用率与窑温均衡性。

四、燃烧与通风的协同优化路径

1. 控氧策略与排放控制

控制O₂在16~18%之间是现代隧道窑NOx治理的关键；

风量与燃气比例需精准设定，避免“过氧燃烧”带来的NOx上升；

精准风控配合低氮燃烧技术，是降低污染物排放的核心。

2. 节能协同与运行稳定性

风机系统若调节不当，会导致热量流失或烟气逃逸，影响产品质量；

合理调配冷却风回收与预热风再利用系统，可回收多达10~15%的系统能量；

燃烧器—风机—传感器三者协同，是实现绿色节能的基础路径。

五、工程实践建议（基于 Brictec 工程经验）

烧嘴布置建议：采用“顶部+侧墙交错布置”，减少偏烧与死角；

风机选型建议：选择变频调速型轴流风机，并配置温控反馈模块；

控制逻辑建议：建立分段PID控制策略，每段风机与温控闭环；

安全保障建议：风机配置风压联锁与防反流装置，燃烧器联动熄火保护；

运维保障建议：设置数据采集系统，监测温度、风速、O₂、CO实时曲线，形成历史数据库用于分析与优化。

六、结语

在现代隧道窑系统中，天然气燃烧器与风机不再是单独运行的设备，而是构成高度集成的“热控系统”。通过智能燃烧控制与精准通风策略的融合，可显著提升烧结效率、产品稳定性与环保达标率。今后的隧道窑设计与运行，应当从系统整体出发，强化“风—火—料”的耦合优化，实现绿色化、智能化、低碳化的制砖目标。

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