Сжигание природного газа в туннельной печи и анализ управления вентиляторами

I. Введение
В производстве керамического кирпича туннельная печь играет ключевую роль в обеспечении качества продукции, тепловой эффективности и экологической устойчивости. Точный контроль температуры и атмосферы внутри печи — это краеугольный камень процесса. По мере того как традиционные методы загрузки угля и ручной вентиляции уступают место внутреннему сжиганию и автоматизированным системам, значимость горелок на природном газе и вентиляторов возрастает. В данной статье рассматривается координация этих двух систем и предлагаются стратегии оптимизации, основанные на современных технологиях и инженерной практике.

II. Общая информация о системе сжигания природного газа в туннельной печи
1. Центральная роль газовых горелок
Газовые горелки — это «сердце» тепловой системы туннельной печи, преобразующее химическую энергию топлива в тепло. Расположение, диапазон регулировки, форма пламени и уровень автоматизации горелок непосредственно влияют на качество обжига, потребление энергии и выбросы NOx.
Основные технические параметры:
(1) Тепловая мощность: должна соответствовать или превышать максимальную тепловую нагрузку печи с запасом 10–20%;
(2) Диапазон регулировки: ≥ 1:10, что обеспечивает устойчивое горение при низкой нагрузке;
(3) Геометрия пламени: должна соответствовать поперечному сечению печи (например, шириной 6,9 м или 9,2 м) для предотвращения неравномерного нагрева;
(4) Технологии низко-NOx: применение FGR, ступенчатого сжигания или горелок с пониженным образованием NOx для достижения выбросов ≤ 80 мг/м³;
(5) Интеграция управления: связь с ПЛК и датчиками температуры, кислорода и CO, с возможностью работы в DCS-системе.
2. Стратегии управления горением
(1) Интеллектуальные кривые нагрева: профили «нагрев – выдержка – охлаждение» автоматически адаптируются в зависимости от стадии обжига;
(2) Зональный контроль температуры: деление зоны обжига на подсекции для точного регулирования;
(3) Обратная связь в реальном времени: датчики обеспечивают работу ПИД-регуляторов для устойчивой и эффективной работы.

III. Оптимизация системы вентиляции
1. Роль вентиляторов в работе печи
(1) Подача кислорода: обеспечивает полное сгорание и поддержание окислительной атмосферы;
(2) Распределение тепла: способствует равномерному прогреву печи;
(3) Удаление отходящих газов и влаги: поддерживает оптимальные условия по влажности и содержанию кислорода.
2. Конфигурация вентиляторов и рабочие параметры

3. Интеллектуальное управление вентиляторами с частотными преобразователями
(1) Частотное регулирование: позволяет точно настраивать подачу воздуха под текущие технологические нужды;
(2) Обратная связь по температуре и давлению: обеспечивает эффективное управление вентиляцией;
(3) Модель «воздух–огонь–материал»: позволяет автоматизировать связь между вентиляцией, горением и сырьем;
(4) Предотвращение мертвых зон и короткого замыкания воздушных потоков, что повышает эффективность и однородность температуры.

IV. Координация горения и вентиляции в условиях экологических требований
1. Контроль кислорода и выбросов
(1) Целевое содержание кислорода: 16–18%, в соответствии с государственными стандартами;
(2) Риски избытка воздуха: увеличение теплопотерь и объема дымовых газов, ухудшение экологических показателей;
(3) Ключевая стратегия: устранение «ошибочного» и «бесполезного» воздуха, приоритет точного воздухообмена.
2. Совмещение энергосбережения и снижения выбросов
(1) Очистка дымовых газов эволюционировала от простых фильтров до трехступенчатых систем (рукавная фильтрация, десульфурация, денитрификация);
(2) Регулирование вентиляции снижает общий объем выбросов и затраты на экологическое оборудование;
(3) Оптимизация вентиляции позволяет достичь баланса между качеством, производительностью и экологичностью.
3. Практические рекомендации
(1) Контроль давления воздуха по зонам — обязательная мера для ПИД-регулирования;
(2) Создание системы цифровой обратной связи между воздухом, горением и сырьем;
(3) Обучение операторов современным методам экологически чистого обжига.

V. Практические рекомендации (на основе опыта Brictec)
1. Расположение горелок: верхнее шахматное + боковое противопоточное для равномерного нагрева;
2. Выбор вентиляторов: осевые вентиляторы с частотным управлением и термодатчиками;
3. Логика управления: сегментированные ПИД-регуляторы с обратной связью по O₂, температуре и давлению;
4. Интеграция безопасности: защита от обратной тяги, датчики пламени, аварийное отключение;
5. Мониторинг: сбор данных в реальном времени и ведение исторических журналов для анализа и оптимизации.

VI. Заключение
В современных туннельных печах газовые горелки и система вентиляции больше не рассматриваются как отдельные узлы — они становятся единой интеллектуальной системой терморегулирования. Для достижения высокого качества обжига, энергоэффективности и соблюдения экологических норм необходимо реализовать точное управление как сжиганием, так и вентиляцией. Переход от «опыта» к «системному интеллекту» — это путь к устойчивому и эффективному производству кирпича.

Чтобы прочитать версию на английском языке, пожалуйста, нажмите здесь.

Combustion of Tunnel Kiln Natural Gas Burners and Fan Management Analysis