Pemilihan Pembakar Tungku Pemanas Industri: Jenis, Efisiensi, dan Desain NOx Rendah

Misalnya sebuah toko tempa di Tiongkok timur yang mengganti pembakar tungku pemanasnya yang sudah tua dengan unit impor termurah yang ada. Dalam waktu tiga bulan, operator menghilangkan karbon dari nosel dan rakitan elektroda setiap minggu, tungku memerlukan dua puluh menit ekstra untuk mencapai suhu rendam, dan konsumsi gas alam meningkat 11 persen. Pembakarnya tidak rusak. Itu hanyalah pembakar yang salah untuk tungku itu.

Pola itu berulang pada tanaman dengan berbagai ukuran. Pemilihan pembakar tungku pemanas adalah keputusan rekayasa proses, bukan pembelian suku cadang. Pembakar mengontrol aliran bahan bakar, bentuk api, dan distribusi panas di dalam tungku, dan ketiga variabel tersebut menentukan batas atas kualitas produk dan penghematan bahan bakar. Panduan ini mencakup cara kerja pembakar tungku pemanas industri, cara mencocokkannya dengan tungku, mode kegagalan yang mendorong sebagian besar panggilan servis, dan peningkatan efisiensi yang diperoleh dari desain rendah NOx dan multi-bahan bakar modern.

Pembakar Tungku Pemanas Industri untuk Pengerjaan Panas Logam Pembakar ini adalah bagian dari sistem tungku pemanas lengkap dengan pembakaran NOx rendah dan pemulihan panas limbah, mendukung kontrol suhu yang seragam untuk proses penempaan dan perlakuan panas. Lihat Produk →

Cara Kerja Pembakar Tungku Pemanas

Pembakar tungku pemanas memiliki empat tugas: mengukur bahan bakar, memasok udara pembakaran dalam rasio yang benar, menyalakan campuran, dan menstabilkan nyala api di seluruh rentang pembakaran penuh. Dalam pembakar gas, bahan bakar masuk melalui saluran gas dan bercampur dengan udara di dalam badan pembakar atau di bagian depan api. Dalam pembakar bahan bakar cair, bahan bakar harus diatomisasi terlebih dahulu menjadi tetesan-tetesan halus agar setiap tetesan tersebut menguap dan terbakar dengan cepat. Pembakar bahan bakar padat membawa bubuk batubara atau biomassa dalam aliran udara dan menahan partikel di zona api.

Bentuk nyala api sama pentingnya dengan suhu nyala api. Nyala api yang pendek dan lebat memancarkan panas ke dekat dinding; nyala api yang panjang dan malas membawa panas lebih dalam ke dalam ruangan. Jika nyala api mengenai muatan, Anda akan mengalami panas berlebih, kerak, dan cacat permukaan. Jika apinya mati, Anda akan mengalami denyut, lonjakan CO, dan bahan bakar terbuang. Itulah sebabnya model pembakar yang sama dapat bekerja secara berbeda dalam ruangan berukuran tiga meter dan sembilan meter.

Burner industri modern juga mencakup pengawasan api, elektroda pengapian, dan kipas udara pembakaran, dan semuanya berinteraksi dengan sistem manajemen burner (BMS) untuk pengurutan penyalaan dan logika trip. Jika burner merupakan bagian dari jalur proses yang lebih besar, kontrol ini menjadi sama pentingnya dengan pembakaran itu sendiri.

Sekilas Jenis Burner

Pilihan praktis untuk tungku pemanas biasanya berupa gas, bahan bakar cair, bahan bakar padat, atau kombinasi keduanya atau lebih. Setiap keluarga memiliki perangkat keras penanganan bahan bakar dan karakteristik api yang berbeda.

Pembakar gas mendominasi perlakuan panas dan penempaan karena pembakarannya bersih dan turndownnya banyak. Pembakar bahan bakar cair muncul ketika pasokan gas terputus atau ketika pabrik membeli minyak berat dengan harga tertentu. Pembakar bahan bakar padat terbatas pada kiln dan pengering besar yang sudah memiliki persiapan bahan bakar. Pembakar multi-bahan bakar menjadi hal yang umum di pabrik-pabrik yang mengganti bahan bakarnya untuk mengikuti harga energi atau ketersediaan gas berdasarkan kontrak.

Kriteria Seleksi Itu Penting

Mulailah dengan prosesnya, bukan pembakarnya. Catat kisaran laju pembakaran tungku, siklus kerja (batch atau kontinu), bahan bakar yang tersedia, dan batas emisi lokal. Kemudian evaluasi penawaran burner berdasarkan enam kriteria berikut:

1. Jenis bahan bakar dan toleransi kualitas bahan bakar. Kualitas gas bervariasi menurut komposisi pipa; kualitas minyak bervariasi dengan sulfur dan viskositas. Burner yang mentoleransi variasi bahan bakar akan menghemat waktu henti.
2. Rasio turndown. Tungku batch tidak digunakan di antara beban dan memerlukan turndown minimal 10:1. Tungku kontinyu dapat bekerja dengan 4:1 atau 5:1.
3. Geometri api. Panjang dan lebar nyala api harus sesuai dengan ruangan sehingga nyala api tidak menggesek atap atau mengenai muatan.
4. Kontrol rasio udara. Hubungan mekanisnya sederhana tetapi dapat melayang; trim oksigen mempertahankan tekanan yang dikehendaki dan menghasilkan penghematan bahan bakar.
5. kepatuhan terhadap NOx dan CO. Periksa apakah izin lokal memerlukan desain NOx yang rendah, bukan hanya batas saat ini tetapi kemungkinan batas di masa depan.
6. Akses servis dan suku cadang. Nosel, elektroda, dan pemindai api aus. Jika pembakar memaksa Anda membuka saluran udara untuk menjangkaunya, biaya pemeliharaan akan meningkat dengan cepat.

Mendapatkan keenam masukan ini dengan benar di awal lebih murah daripada menyetel pembakar yang salah di kemudian hari. Perkuatan sistem panjang api atau rasio udara yang berbeda biasanya berarti refraktori baru, perpipaan baru, dan gangguan proses selama berminggu-minggu.

Mengapa Pembakar Tungku Pemanas Gagal dalam Pelayanan

Kebanyakan kegagalan burner tidak terjadi secara tiba-tiba. Hal ini terjadi secara bertahap, dan muncul melalui peningkatan konsumsi bahan bakar, jelaga, atau masalah pengapian. Tiga mode kegagalan merupakan penyebab sebagian besar panggilan layanan.

Pengotoran karbon pada nosel dan rakitan elektroda. Ini adalah kegagalan klasik pada pembakar bahan bakar cair. Hal ini terjadi ketika kualitas atomisasi menurun, biasanya karena suhu bahan bakar terlalu rendah, ukuran nosel terlalu besar untuk laju pembakaran sebenarnya, atau pasokan udara pembakaran menurun. Cara mengatasinya bukanlah dengan memperbanyak pembersihan; itu memperbaiki pengaturan atomisasi dan udara sehingga karbon berhenti terbentuk.

Pengapian terputus-putus. Pembakar yang menyala hanya setelah ketukan atau percobaan ulang berulang kali memberi tahu Anda bahwa sensor api kotor, celah elektroda telah menyimpang, atau trafo pengapian lemah. Ini adalah diagnosis lima menit dengan alat tes yang tepat, namun menjadi mahal jika ditangani sebagai kesalahan burner dan seluruh unit diganti.

Karat dan korosi pada badan burner. Kelembapan biasanya menjadi penyebabnya: kebocoran pada segel pintu tungku, kondensasi pada saluran udara pembakaran, atau saluran pembuangan yang dilewati pada saluran bahan bakar. Karat di dalam pembakar merusak saluran udara dan mengubah bentuk api jauh sebelum logam rusak. Kami menjelaskan masing-masing mode kegagalan dan urutan diagnostik secara lebih rinci dalam artikel kami di mengapa pembakar tungku pemanas gagal .

Efisiensi, Emisi, dan Desain Rendah NOx

Udara berlebih adalah satu-satunya pengungkit efisiensi terbesar yang tersedia bagi operator tungku. Setiap molekul udara berlebih yang masuk ke tungku keluar melalui tumpukan membawa panas bersamanya. Pada kelebihan udara sebesar 50 persen, gas buang yang hilang dari tungku yang beroperasi mendekati suhu 900°C kira-kira bisa dua kali lipat kehilangan gas buang pada kelebihan udara sebesar 10 persen. Penyeimbangnya adalah pembakaran tidak sempurna: terlalu sedikit udara menghasilkan CO, jelaga, dan bahan bakar yang tidak terbakar. Jendela pengoperasiannya sempit, itulah sebabnya trim oksigen gas buang merupakan peningkatan standar pada pembakar tungku pemanas industri. Rencana efisiensi yang lengkap harus menggabungkan pengaturan burner, kontrol tekanan tungku, dan penjadwalan pengisian daya, dan kami telah mengumpulkan langkah-langkah praktis dalam hal ini panduan efisiensi pembakar tungku pemanas .

NOx adalah kendala kedua. Di sebagian besar tungku pemanas industri, NOx terbentuk dari nitrogen di udara pembakaran yang bereaksi pada suhu nyala tinggi. Dua respons desain adalah staging, yang menunda sebagian udara pembakaran sehingga suhu puncak nyala api turun, dan resirkulasi gas buang, yang mengencerkan nyala api. Keduanya mengurangi NOx tanpa mengorbankan pelepasan panas. Untuk pembangkit listrik dengan batasan emisi, memilih pembakar rendah NOx terlebih dahulu jauh lebih murah dibandingkan menambahkan reduksi katalitik atau non-katalitik selektif di kemudian hari, karena peralatan hulu dan saluran kerja sudah sesuai dengan ukuran nyala api.

Pembakar NOx Rendah dengan Resirkulasi Gas Buang Dirancang untuk menjaga emisi NOx di bawah 30 mg/m³ menggunakan pembakaran bertahap dan FGR, pembakar ini sesuai dengan industri yang diatur emisinya sekaligus mengklaim efisiensi tinggi dan pemantauan PLC yang cerdas. Lihat Produk →

Mencocokkan Burner dengan Proses Anda

Profil pengoperasian tungku menentukan karakteristik pembakar mana yang paling penting.

Tungku perlakuan panas beroperasi dalam jangka waktu yang lama dan tidak digunakan di antara keduanya. Mereka membutuhkan turndown yang luas, keseragaman suhu yang ketat, dan nyala api yang bersih yang tidak merusak pekerjaan. Pembakar bahan bakar gas dengan kontrol udara proporsional dan nyala api yang panjang adalah jawaban standarnya. Sebaliknya, tungku tempa melepaskan sejumlah besar panas ke dalam ruangan kecil dan membutuhkan nyala api kompak berintensitas tinggi yang memanas dengan cepat tanpa mengenai billet. Tungku peleburan aluminium memerlukan pembakaran berkecepatan rendah untuk membatasi oksidasi logam dan kehilangan lelehan.

Pembakar Gas Api Panjang dengan Laval Nozzle Pembakar gas dengan nosel Laval yang dapat disesuaikan dan sistem pusaran untuk pembentukan api lebar, ditujukan untuk aplikasi tanur putar dengan api panjang seperti produksi besi-nikel dan baterai litium. Lihat Produk →

Fleksibilitas bahan bakar juga menjadi persyaratan komersial. Pabrik-pabrik dengan tarif gas yang dapat diinterupsi, atau pabrik-pabrik yang mempunyai akses terhadap gas biomassa, seringkali memilih pembakar multi-bahan bakar sehingga jalur produksinya terus berjalan melalui lonjakan harga. Perusahaan yang mengoperasikan pembakar tungku pemanas standar dengan bahan bakar gas dapat beralih ke minyak atau kombinasi gas-minyak dengan desain multi-bahan bakar, sehingga menambah keamanan pasokan tanpa menurunkan peringkat tungku.

Apapun rangkaian produk yang Anda evaluasi, metode pemilihannya sama: tentukan geometri tungku, jarak pembakaran, bahan bakar, dan batas emisi terlebih dahulu, lalu biarkan teknisi burner mencocokkan nyala api dengan prosesnya. Lakukan masukan tersebut dengan benar dan pembakar tungku pemanas akan menjadi pekerja keras yang andal, jenis yang diabaikan selama bertahun-tahun karena tidak pernah memberi alasan kepada siapa pun untuk menelepon.