燃燒控制系統在循環流化床鍋爐中的應用及改進

索治斌，董仲喜

(河南能源化工集團安化公司，河南安陽 455133)

0 前言

循環流化床鍋爐是一種高效、低污染的自然循環水管鍋爐，采用旋風分離器組成的循環燃燒系統，具有燃燒效率高、對燃料適應性強、負荷調節比例大等多種優點，使得近年來我國循環流化床鍋爐得到了迅猛發展。我公司供汽系統現有四臺75 t/h循環流化床鍋爐，采用的是合成氨弛放氣作為點火燃料進行床下點火，燃燒控制器是保障鍋爐安全運行的重要儀表設備。由于我國絕大多數的鍋爐點火燃料采用的是重油或柴油，采用合成氨弛放氣作為鍋爐點火燃料的廠家極少，所以燃燒控制器的選擇就顯得極其重要。弛放氣中的成分主要有氫氣、氨氣、氮氣、甲烷和少量的氬氣等，鍋爐在點火升溫過程中弛放氣流量平均在3 000 m3/h，若此時出現意外情況滅火時，如不及時切斷煤氣閥，在極短的時間內弛放氣就會充滿燃燒室，遇火源就會有發生爆炸的危險。

1 燃燒控制器原理及其邏輯控制關系

燃燒控制器采用高壓點火器點燃小火，通過紫外火焰傳感器檢測火焰是否建立，實現主煤氣閥的開/關、報警及聯鎖、遠程監控等智能化全自動控制功能。采用特殊設計使其具有極強的抗干擾性，不受其它光源和工業干擾，不會因誤操作而造成設備誤動作，廣泛適用于燃油、燃氣等燃燒裝置的自動控制和熄火保護。

1.1 自動點火

接通電源，打開電源開關，將控制器“手動/自動”開關撥至自動檔，5 s后再按下“點火”開關，控制器即由程序控制自動點火，并同時打開小火電磁閥，如小火著火(兩臺火焰檢測器同時檢測到火焰)，控制器保持點火40 s后停止點火，延時5 s打開大火電磁閥，在大火電磁閥打開70 s后關閉小火電磁閥。在運行中如出現故障熄火(兩臺火焰檢測器中有任意一臺未檢測到火焰信號)，控制器將自動關閉主煤氣電磁閥，并發出聲光故障報警信號。控制器故障報警后，必須按下“復位”開關將報警消除，才能再次點火。

1.2 手動點火

接通電源，打開電源開關，將控制器“手動/自動”開關撥至手動檔，5 s后再按下“點火”開關和“小火”開關，如小火著火(兩臺火焰檢測器同時檢測到火焰)，10 s后關閉高壓點火器電源，按下“大火”開關，允許打開主煤氣電磁閥，主煤氣電磁閥打開大火點著后，關閉小火電磁閥。在運行中如出現故障熄火(兩臺火焰檢測器中有任意一臺未檢測到火焰信號)，控制器將自動關閉主煤氣電磁閥，并發出聲光故障報警信號。另外剛開始點火時如小火電磁閥打開后10 s內小火未點著(兩臺火焰檢測器中有任意一臺未檢測到火焰信號)，此時將無法打開大火電磁閥，且控制器將自動關閉小火電磁閥和高壓點火器，并發出聲光故障報警信號。控制器每次故障報警后，必須按下“復位”開關將報警消除，才能再次點火。

1.3 點火要求

①控制器設定最長點火時間為3 min，即當按下“點火”開關點火器進行點火時，如果3 min內未將小火點著，控制器將自動關閉高壓點火器。②點火器未點火時，控制器無法打開小火、大火電磁閥，小火未點著時控制器無法打開大火電磁閥。③在運行中如出現故障熄火(非人工操作關閉大火電磁閥而出現燃燒熄火現象)，控制器將自動關閉主煤氣電磁閥，并發出聲光故障報警信號。④如在無火狀態下，任意一臺火焰檢測器檢測到有火(誤判)，控制器將自動關閉其任意功能，并發出聲光故障報警信號，此時說明檢測器或紫外傳感器出現故障。

2 運行中出現的問題及改進

2.1 小火點著后無法點燃大火

小火點著后，兩臺火焰檢測器同時檢測到火焰信號，控制器具備打開大火電磁閥條件，大火閥打開后，主煤氣通過噴嘴進入燃燒室卻無法引燃大火，雖多次調整一次風及啟動風流量，卻仍然無法點燃大火。經分析，初步判斷點火噴嘴與主煤氣噴嘴距離上有偏差，經仔細查閱圖紙及現場實際測量，調整了點火噴嘴長度，解決了以上問題，順利點燃了大火。

2.2 大火點燃投運主煤氣后卻發生多次熄火現象

大火點著投運主煤氣后，接連多次發生熄火現象。在現場仔細觀察，發現火焰檢測器在主煤氣燃燒正常的情況下，卻時有發生火焰信號頻閃的情況，其閃動時間極短，僅為短短的1 s甚至不到1 s，但足以驅動火焰檢測器的輸出繼電器動作，導致燃燒控制器聯鎖動作，最終關閉主煤氣電磁閥，致使鍋爐點火升溫過程中出現多次重復點火現象，嚴重影響鍋爐的安全運行。初步判斷，原因為火焰檢測器紫外管由于長時間工作性能下降，加上受高溫和煤氣成分不純等諸多因素的影響，工作不太穩定。原紫外管型號為GD-18型，經查閱資料將其更換為性能更加穩定的GD-708型，經過檢驗新型紫外傳感器裝入現場后，滅火現象仍偶有發生。經過分析進一步判斷屬火焰檢測器自身原因及現場存在一些不可抗拒的干擾所致。為此采用以下方案消除以上的故障現象:①根據鍋爐點火控制系統PLC程序，對目前火焰檢測器存在的問題，修改PLC程序，將火焰檢測器故障判斷時間增加到PLC程序中，使得火焰檢測器在判斷燃燒器滅火時能夠延長3 s，消除隨機故障，從而避免火焰檢測器的誤判斷和誤動作，保證鍋爐點火升溫的順利進行。②對紫外傳感器連接管進行改造，將儀表壓縮空氣引入到紫外傳感器連接管中，對紫外傳感器進行降溫冷卻，不但增加紫外傳感器的工作穩定性，而且延長了紫外傳感器的使用壽命。

經過討論，主煤氣快速切斷球閥采用的是吳忠儀表廠ZSRJ型氣動O型球閥，其動作時間大約為4 s，加入延時后即使出現意外情況滅火時，主煤氣快速切斷球閥完全關閉的時間為7 s，從安全角度考慮完全可以滿足其安全條件。延時加入后，火焰檢測器工作穩定，經過一段時間的運行觀察，鍋爐點火升溫過程中未再出現火焰檢測器受干擾原因出現的滅火現象。

3 結束語

燃燒控制器經過一系列的改造后，穩定性得到了明顯提高，不僅保證了鍋爐的安全穩定運行，為整個化工系統生產創造了必要的先決條件，同時也在合成氨弛放氣點火方面積累了豐富的工作經驗，使得業務技術水平、分析判斷問題能力以及解決問題能力都得到了進一步的提高。