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[摘 要]本文介绍了热处理炉及烧嘴燃烧系统，对热处理炉烧嘴燃烧系统常见故障原因进行了分析，并归纳总结出具体处理方案和给出烧嘴故障快速诊断与处理流程，大幅度的降低了热处理炉烧嘴故障率。
[关键词]热处理炉；燃烧系统；烧嘴；故障诊断
中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0281-01
前言
热处理炉是对各种金属工件进行热处理工序的核心设备，掌握热处理炉烧嘴燃烧系统的构成特征，研究烧嘴常见故障原因及其一般的处理方法，对热处理炉的使用和保养有重要意义。烧嘴的维护需要简单易操作的方法，以便能够及时发现问题并加以处理。通过多年来对热处理炉的使用和维护经验，我们总结出了辐射管式热处理炉烧嘴常见的故障和维护方法。
一、热处理炉及烧嘴燃烧系统简介
热处理炉是对金属工件进行各种金属热处理的工业炉的统称。温度一般较加热炉为低。热处理炉可以采用各种加热炉的炉型，但要求较严格地控制炉温和炉内气氛等。热处理炉大多使用气体燃料加热，为了准确控制炉温，有的热处理炉用电加热。现代的热处理（特别是化学热处理）工艺日趋复杂，热处理炉的形式也很多。对于连续的热处理流程，须配备合适的连续热处理炉；对于周期工作的热处理工艺，要采用强制循环的控制气氛以及使炉子的操作机械化和自动化。
辐射管式热处理炉采用自身预热式烧嘴和辐射管加热，利用废气将助燃空气预热，以提高热效率。烧嘴和炉内辐射管分开，单件辐射管由耐高温材料制作成。烧嘴的操作采用脉冲循环控制方式，根据各区域设定的不同温度所需要的热量，控制烧嘴燃烧和关闭时间。这种烧嘴控制方式不仅可以增加燃烧效率，而且能保证钢板温度均匀。
辐射管式热处理炉烧嘴燃烧控制过程：采用安装在PLC系统中的PD软件控制器来控制温度。温度区热电偶的实际数值通过线性化的传感器传给PLC。PD控制器的输出传给PLC的烧嘴脉冲式循环控制。烧嘴点燃后通过点火电极监测火焰，将燃烧情况通过烧嘴控制器界面反馈，以便维护人员及时处理出现的问题。烧嘴机构主要包括壳体、换热器、耐热层、燃气管、点火电极、陶瓷燃烧室、烧嘴壳体内管、火焰观测口，以及相应煤气、空气及废气管路。
二、热处理炉烧嘴燃烧系统常见故障
在烧嘴机构中尤以换热器、燃气管、点火电极、燃烧室等部件在日常生产使用中容易损坏，需要定期进行检查和更换 。按照能否点燃并燃烧，热处理炉烧嘴有两大类故障形式，主要表现为烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差；烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态。
（1）烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差（通过离子火焰监测返回的电流信号可以看出）。
原因分析：燃烧系统空、煤气比例不合适，具体由空气阀、煤气阀开启度调节不合适，或阀体泄漏等原因引起。处理方法：测量排烟口废气浓度，确认废气含氧浓度是否过高；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例；检查阀体是否泄漏，清理并更换泄漏阀体。
（2）烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态，又分为两种情况。
1）烧嘴能点火但不燃烧或燃烧不能持续：点火电极放电尖端变形造成短路，不能点燃烧嘴；空气或煤气电磁阀故障，不能正常开启；陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管损坏，造成火焰气流堵塞，无法持续燃烧；火焰检测系统故障，检测电路松动或检测元件失效；燃烧系统空、煤气比例不合适，有时复位出现爆鸣现象。
处理方法：检查并校正点火电极位置；检查空气、煤气电磁阀故障（一般为电磁线圈损坏），并更换相应部件；检查并更换陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管中损坏部件；检查火焰检测系统电路并清理检测元件；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例。
2）烧嘴不点火：点火电极断路或放电尖端结瘤；点火变压器模块失效；烧嘴控制器或继电器出现故障；通讯故障。
处理方法：检查是否断路并清理点火电极结瘤；更换失效点火变压器模块；更换故障烧嘴控制器及继电器；检查通讯线路并恢复。
三、热处理炉烧嘴故障快速诊断与处理流程
现场烧嘴故障快速诊断与处理操作流程见图1。
（1）调试一：1）检查煤气及空气电磁阀是否动作；2）检查点火电极点火是否正常；3）调节空气、燃气配比；4）检查控制器、继电器等电气元件是否完好；5）打开烧嘴检查内部配件是否完好。
（2）调试二：1）调节空气、燃气配比；2）检查点火电极是否积炭、接地等；3）检查空气及煤气阀是否泄漏、阻塞；4）打开烧嘴检查内部配件是否完好口。
整个调试过程中各步依次累加进行，单步结束后作点火试验，不成功则进行下一项操作，直至烧嘴调试正常为止。另外，在烧嘴现场维护过程中特别要注意避免烧嘴“爆燃”现象，以免对人身造成危害。“爆燃”现象基本都是发生在炉子回火作业中烧嘴复位时，主要是因为该温度下燃气温度较低（相对正火作业而言），故障烧嘴几次点火不成功，空气、煤气不断在烧嘴内积累，当达到一定程度再点火时就会发生“爆燃”。因此在烧嘴检修维护过程中，为了避免发生此现象，点火试验不成功后，必须关闭煤气阀，进行空气吹扫后才能继续进行点火试验。
结束语
综上所述，热处理车间通过使用现场烧嘴故障快速诊断与处理方法，效果良好。通过对燃烧系统的检修及维护，大幅度降低了几座热处理炉平均烧嘴故障率，提高了热处理炉的生产能力，缩减了维护成本及人工费用支出，为企业创造了较大的经济效益。
参考文献
[1] 韩立新.宽厚板热处理生产线[J].热处理，2003（4）.
[2] 邵正伟.国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望[J].山东冶金，2006（3）.
[3] 刘春等.辐射管式热处理炉烧嘴故障原因分析及燃烧优化途径探讨[J].宽厚板.2009（4）.
[关键词]热处理炉；燃烧系统；烧嘴；故障诊断
中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0281-01
前言
热处理炉是对各种金属工件进行热处理工序的核心设备，掌握热处理炉烧嘴燃烧系统的构成特征，研究烧嘴常见故障原因及其一般的处理方法，对热处理炉的使用和保养有重要意义。烧嘴的维护需要简单易操作的方法，以便能够及时发现问题并加以处理。通过多年来对热处理炉的使用和维护经验，我们总结出了辐射管式热处理炉烧嘴常见的故障和维护方法。
一、热处理炉及烧嘴燃烧系统简介
热处理炉是对金属工件进行各种金属热处理的工业炉的统称。温度一般较加热炉为低。热处理炉可以采用各种加热炉的炉型，但要求较严格地控制炉温和炉内气氛等。热处理炉大多使用气体燃料加热，为了准确控制炉温，有的热处理炉用电加热。现代的热处理（特别是化学热处理）工艺日趋复杂，热处理炉的形式也很多。对于连续的热处理流程，须配备合适的连续热处理炉；对于周期工作的热处理工艺，要采用强制循环的控制气氛以及使炉子的操作机械化和自动化。
辐射管式热处理炉采用自身预热式烧嘴和辐射管加热，利用废气将助燃空气预热，以提高热效率。烧嘴和炉内辐射管分开，单件辐射管由耐高温材料制作成。烧嘴的操作采用脉冲循环控制方式，根据各区域设定的不同温度所需要的热量，控制烧嘴燃烧和关闭时间。这种烧嘴控制方式不仅可以增加燃烧效率，而且能保证钢板温度均匀。
辐射管式热处理炉烧嘴燃烧控制过程：采用安装在PLC系统中的PD软件控制器来控制温度。温度区热电偶的实际数值通过线性化的传感器传给PLC。PD控制器的输出传给PLC的烧嘴脉冲式循环控制。烧嘴点燃后通过点火电极监测火焰，将燃烧情况通过烧嘴控制器界面反馈，以便维护人员及时处理出现的问题。烧嘴机构主要包括壳体、换热器、耐热层、燃气管、点火电极、陶瓷燃烧室、烧嘴壳体内管、火焰观测口，以及相应煤气、空气及废气管路。
二、热处理炉烧嘴燃烧系统常见故障
在烧嘴机构中尤以换热器、燃气管、点火电极、燃烧室等部件在日常生产使用中容易损坏，需要定期进行检查和更换 。按照能否点燃并燃烧，热处理炉烧嘴有两大类故障形式，主要表现为烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差；烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态。
（1）烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差（通过离子火焰监测返回的电流信号可以看出）。
原因分析：燃烧系统空、煤气比例不合适，具体由空气阀、煤气阀开启度调节不合适，或阀体泄漏等原因引起。处理方法：测量排烟口废气浓度，确认废气含氧浓度是否过高；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例；检查阀体是否泄漏，清理并更换泄漏阀体。
（2）烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态，又分为两种情况。
1）烧嘴能点火但不燃烧或燃烧不能持续：点火电极放电尖端变形造成短路，不能点燃烧嘴；空气或煤气电磁阀故障，不能正常开启；陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管损坏，造成火焰气流堵塞，无法持续燃烧；火焰检测系统故障，检测电路松动或检测元件失效；燃烧系统空、煤气比例不合适，有时复位出现爆鸣现象。
处理方法：检查并校正点火电极位置；检查空气、煤气电磁阀故障（一般为电磁线圈损坏），并更换相应部件；检查并更换陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管中损坏部件；检查火焰检测系统电路并清理检测元件；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例。
2）烧嘴不点火：点火电极断路或放电尖端结瘤；点火变压器模块失效；烧嘴控制器或继电器出现故障；通讯故障。
处理方法：检查是否断路并清理点火电极结瘤；更换失效点火变压器模块；更换故障烧嘴控制器及继电器；检查通讯线路并恢复。
三、热处理炉烧嘴故障快速诊断与处理流程
现场烧嘴故障快速诊断与处理操作流程见图1。
（1）调试一：1）检查煤气及空气电磁阀是否动作；2）检查点火电极点火是否正常；3）调节空气、燃气配比；4）检查控制器、继电器等电气元件是否完好；5）打开烧嘴检查内部配件是否完好。
（2）调试二：1）调节空气、燃气配比；2）检查点火电极是否积炭、接地等；3）检查空气及煤气阀是否泄漏、阻塞；4）打开烧嘴检查内部配件是否完好口。
整个调试过程中各步依次累加进行，单步结束后作点火试验，不成功则进行下一项操作，直至烧嘴调试正常为止。另外，在烧嘴现场维护过程中特别要注意避免烧嘴“爆燃”现象，以免对人身造成危害。“爆燃”现象基本都是发生在炉子回火作业中烧嘴复位时，主要是因为该温度下燃气温度较低（相对正火作业而言），故障烧嘴几次点火不成功，空气、煤气不断在烧嘴内积累，当达到一定程度再点火时就会发生“爆燃”。因此在烧嘴检修维护过程中，为了避免发生此现象，点火试验不成功后，必须关闭煤气阀，进行空气吹扫后才能继续进行点火试验。
结束语
综上所述，热处理车间通过使用现场烧嘴故障快速诊断与处理方法，效果良好。通过对燃烧系统的检修及维护，大幅度降低了几座热处理炉平均烧嘴故障率，提高了热处理炉的生产能力，缩减了维护成本及人工费用支出，为企业创造了较大的经济效益。
参考文献
[1] 韩立新.宽厚板热处理生产线[J].热处理，2003（4）.
[2] 邵正伟.国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望[J].山东冶金，2006（3）.
[3] 刘春等.辐射管式热处理炉烧嘴故障原因分析及燃烧优化途径探讨[J].宽厚板.2009（4）.