點火程序控制和熄火聯鎖保護裝置在燃氣鍋爐上的應用

王秀枝

(河鋼宣鋼設備能源部,河北張家口 075100）

1 概述

宣鋼設備能源部共有9臺全燃氣鍋爐,主要燃料為高爐煤氣和轉爐煤氣。焦爐煤氣為點火及穩燃燃料。原設計鍋爐采用人工手動點火方式，即將點燃的焦爐煤氣作為點火槍，依次送入鍋爐四角點火孔內引燃焦爐煤氣，待焦爐煤氣燃燒穩定后抽出點火槍，點火完畢。若送煤氣后不著火或著火后又滅火時，則關閉煤氣門，查明原因，經引風機抽凈爐內混合氣體后，再按規定重新點火。手動點火的缺點是操作步驟多、耗時長、職工勞動強度大、安全性低。此外鍋爐沒有安裝火檢裝置，觀測鍋爐燃燒情況需要通過觀火孔肉眼觀察，具有一定危險性。為此，設備能源部對鍋爐點火系統進行改造，并增加熄火保護系統，以達到實現鍋爐點火及運行時設備安全性和穩定性的目的。

2 項目實施的技術方案

利用鍋爐技改工程對1#75 t/h鍋爐裝設自動點火及熄火保護系統。為配合自動點火及熄火保護系統的安裝，在高爐煤氣和轉爐煤氣主管道上各加一個氣動切斷閥，在轉爐煤氣、高爐煤氣燃燒器上加設點火孔、觀火孔、火焰檢測孔，實現自動點火及火焰監測，進行熄火保護。

2.1 安裝主機柜和PLC控制系統，用于收集系統所需監測信號和發出控制指令。此次設計在煤氣燃燒器加裝自動點火及管路熄火保護系統，并增加PLC集中控制系統。自動點火系統和熄火保護系統均由PLC集中控制,通過PLC系統實現聯鎖保護，該點火系統具有遠傳功能，以后可實現通過后臺在主控室進行自動點火操作。

2.2 由于自動點火系統需要能夠安全快速的開啟、關斷煤氣，且發生熄火事故后要能夠及時排出煤氣，為實現以上目的在焦爐煤氣總管安裝電動蝶閥，在四角焦爐煤氣燃燒器進口前主管道上依次安裝蒸汽吹掃閥、煤氣放散閥、手動調節閥、氣動調節閥、電動調節閥、及檢漏儀，在煤氣管道及熱風管道內安裝欠壓開關并將控制信號接引至主機柜。

檢漏儀在管道閥門系統前后各有一個壓力測點，正常運行管道前后的壓力應該一致，如果由于閥門、法蘭密封不嚴造成的煤氣泄露，檢漏開關的前后壓力就會發生較大的偏差，從而實現對管道的漏點檢測。可有效防止煤氣泄露，如煤氣發生泄漏則通過放散氣動閥放散，避免造成進一步的傷害。

當煤氣、助燃風壓力低于設定值時欠壓開關會動作，向PLC系統發出信號，通過程序聯鎖切斷主管煤氣閥，可有效防止由于煤氣、助燃風壓力過低，造成燃燒不充分，而發生管道回火、爆燃、爆炸等情況。

2.3 安裝點火管路，在四角焦爐煤氣管道煤氣放散閥后接引Ф20煤氣點火管，并安裝手動閥、電動閥各一個；在四角熱風管道各引出一根Ф25點火助燃空氣管，安裝手動蝶閥一個，這兩個管路分別與焦爐煤氣點火燒嘴連接。

2.4 在煤氣燃燒器上安裝點火裝置、及火檢裝置，并將火檢信號引入主機柜中。

點火裝置主要包括高壓點火電極及控制器，安裝在點火管路入口，當系統發出點火信號后，高壓點火電極會進行放電，在點火管路入口產生電火花，此時通入焦爐煤氣，經過點火電極處開始燃燒，從而實現點火。

火檢裝置采用RSK-1紫外線火焰監測器，由控制器和紫外線傳感器兩部份組成。根據火焰能放射出紫外線的原理，由紫外線傳感器經信號處理電路處理后送比較電路進行判別，結果送至PLC系統進行監控。當火焰正常燃燒時，控制器著火指示燈亮。當火焰未燃燒或熄火時，控制器熄火指示燈亮。

2.5 熄火保護系統是通過火檢裝置來對閥門組進行安全聯鎖的控制系統，燃燒器燃燒過程中，因某種原因造成燃燒器熄火后，煤氣閥不切斷，會造成大量未燃煤氣進入爐膛，如遇明火，會產生爆燃或爆炸。熄火保護就是在燃燒器熄火后火檢裝置會向系統發出熄火信號，系統會通過程序控制自動切斷煤氣閥，避免未燃燒的煤氣進入爐膛，發生危險。

2.6 點火操作采用小火點大火方式。即啟動電子點火器，讓設置在點燒嘴上的電極放電，同時開啟小火煤氣閥，點燃小火。系統將自動開啟大火煤氣閥進行正常燃燒。自動點火系統點火流程見圖1。 具體點火過程如下，PLC系統首先對煤氣管路進行檢測是否有漏點、管道煤氣壓力是否符合要求，滿足要求后，發送允許點火信號，并顯示在主機屏上，此時按照A、C、B、D四角順序，依次按下點火按鈕，點火電級開始放電，同時自動打開點火管路的氣動快切閥通入煤氣，焦爐煤氣通過點火電極處開始燃燒，點燃點火燒嘴，此時系統將得到火檢信號確認小火點燃，然后開啟四角焦爐煤氣主管上的氣動閥，四角焦爐煤氣主管通入煤氣，利用點火燒嘴引燃主燃燒器。如果系統沒有得到火檢信號，將不會開啟焦爐煤氣主管上的氣動閥，并在10 s后自動切斷點火管路的氣動快切閥，防止爐膛通入大量煤氣。如果點火失敗，在5 min內系統不允許自動點火再啟動，可以有效防止爐膛混合氣體未排凈就點火引起爐膛爆燃事故。

圖1 自動點火系統點火流程圖

收高日期：2017-11-20

3 實施效果

改造完成后，75 t/h鍋爐實現了鍋爐自動點火、火焰自動在線監測、聯鎖自動保護等功能，提高了鍋爐點火的自動化程度，降低了點火時間和職工勞動強度，提高了人員和的設備安全性。增加了煤氣管道檢漏、火焰在線監測和聯鎖自動保護系統。加強了鍋爐點火和運行時的安全性。