工業(yè)鍋爐燃燒器安全隱患研究

史佳玉

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

工業(yè)鍋爐要承受高溫高壓的環(huán)境，其安全問題成為關(guān)注焦點(diǎn)和重大研究課題，燃燒器作為工業(yè)鍋爐的重要構(gòu)件，要分析工業(yè)鍋爐燃燒器的常見故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工業(yè)鍋爐燃燒器的安全隱患，提出工業(yè)鍋爐燃燒器的改進(jìn)和優(yōu)化策略，提高工業(yè)鍋爐燃燒器的節(jié)能、低耗、自動(dòng)化控制效果。

1 工業(yè)鍋爐燃燒器概述

工業(yè)鍋爐燃燒器主要包括燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)主要檢測燃?xì)鈮毫Γㄟ^一個(gè)燃燒器電磁閥控制燃?xì)獾拈_閉和流量調(diào)節(jié)，并在其附近安裝燃?xì)鈾z漏裝置，檢燃?xì)忾y組之間的密封性。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過空氣壓力開關(guān)檢測伺服馬達(dá)是否工作，由燃燒頭進(jìn)行風(fēng)壓及燃燒紊流的調(diào)節(jié)，由空氣風(fēng)門調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量；要注意在調(diào)試過程中，不得將燃燒頭內(nèi)的空氣通道完全關(guān)閉。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)在預(yù)吹風(fēng)階段檢測風(fēng)壓，清除爐膛內(nèi)的煙氣；在點(diǎn)火階段開啟燃?xì)馔ǖ溃⒃诨鹧娈a(chǎn)生后進(jìn)行檢測，然后停止打火。

工業(yè)鍋爐燃燒器自動(dòng)控制系統(tǒng)主要使燃料燃燒所提供的熱量滿足對鍋爐輸出蒸汽負(fù)荷的需求，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)包括有燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量和給氣量的比例，確保工業(yè)鍋爐的最佳燃燒狀態(tài)。并保持爐膛內(nèi)的適度負(fù)壓，避免爐膛過熱向外噴火，保持工業(yè)鍋爐的熱效率。

2 工業(yè)鍋爐燃燒器安全隱患及處理分析

工業(yè)鍋爐燃燒器自動(dòng)控制系統(tǒng)通過對蒸汽壓力的參數(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)燃?xì)鈮毫ψ兓瘜?dǎo)致的各種異常情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和保護(hù)，體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)燃燒、安全保護(hù)的性能。然而，尚存在以下常見故障和安全隱患：

（1）氣源壓力表沒有指示。由于系統(tǒng)氣源閥門沒有打開或過濾器堵塞、電動(dòng)閥門沒通電等原因，而導(dǎo)致氣源壓力表沒有指示，引發(fā)相關(guān)的運(yùn)行安全隱患。對此，可以采用如下方法進(jìn)行排除和解決：打開氣源閥門、清洗過濾器、接通電動(dòng)閥門電源。

（2）按下啟動(dòng)鍵后點(diǎn)火失敗。導(dǎo)致出現(xiàn)系統(tǒng)按下啟動(dòng)鍵后點(diǎn)火失敗的安全問題，主要是由于以下原因?qū)е碌模洪y門有泄漏、測漏標(biāo)準(zhǔn)不對、點(diǎn)火器沒通電、點(diǎn)火器探針間隙不對、點(diǎn)火探針積炭、點(diǎn)火探針損壞、風(fēng)力過大、點(diǎn)火時(shí)間過短。對此，要采用針對性的措施加以排除和解決：檢修或更換安全閥/調(diào)節(jié)閥、修改測漏時(shí)間和程序、點(diǎn)火器接通電源或更換、點(diǎn)火器探針間隙調(diào)整為4～6mm、清除積炭、更換點(diǎn)火探針、調(diào)整點(diǎn)火風(fēng)門以減少進(jìn)風(fēng)、修改點(diǎn)火時(shí)間。

（3）火焰異常。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，如果進(jìn)風(fēng)量過小，則會(huì)導(dǎo)致火焰渾濁且火型發(fā)散；如果進(jìn)風(fēng)量過大，則會(huì)導(dǎo)致火焰發(fā)藍(lán)且火型短。對此，要相應(yīng)采取針對性的措施進(jìn)行解決：可以調(diào)大比例系數(shù)，以加大進(jìn)風(fēng)量或調(diào)小比例系數(shù)，減少進(jìn)風(fēng)量。

3 工業(yè)鍋爐燃燒器自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化

3．1 改進(jìn)燃燒系統(tǒng)的信號(hào)傳輸

可以在鍋爐燃燒器的旁邊安裝電動(dòng)閥，通過信號(hào)傳輸燃燒器運(yùn)行溫度、壓力等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制室配線箱內(nèi)的自動(dòng)控制，并進(jìn)行參數(shù)變化的自動(dòng)調(diào)節(jié)和保護(hù)，將運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕上，實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)的可視化控制和安全保護(hù)。

工業(yè)鍋爐燃燒過程控制由燃燒控制器、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同完成，通過信號(hào)傳輸?shù)姆绞剑瑢?shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐全程自動(dòng)運(yùn)行控制，采用程序化自動(dòng)點(diǎn)火、人工按鈕點(diǎn)火等不同方式，實(shí)施智能化的模糊控制啟動(dòng)模型，對工業(yè)鍋爐進(jìn)行熄火、超溫、低燃?xì)鈮毫Φ亩嘀乇Ｗo(hù)，并采用獨(dú)特多參數(shù)分段式空燃比調(diào)整的方式，確保合理配風(fēng)條件下的全程最佳燃燒。同時(shí)，還通過變頻器精準(zhǔn)控制風(fēng)量，體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的效果。另外，系統(tǒng)能夠進(jìn)行燃?xì)夤苈贰㈤y門泄漏的自動(dòng)檢測和安全保護(hù)。

工業(yè)鍋爐燃燒過程的信號(hào)傳輸方式主要是有線傳輸，可以在鍋爐房的燃料口、送風(fēng)口、燃燒器的附近安裝信號(hào)采集系統(tǒng)，將采集的信號(hào)通過有線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)入控制柜中，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光脈沖，注入線纜并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)輸出端。考慮到信號(hào)傳輸過程中存在的信號(hào)幅度衰減及不同頻率間衰減差的問題，要采用先進(jìn)的處理技術(shù)進(jìn)行有效補(bǔ)償，提高線纜的使用率。

在電動(dòng)閥的信號(hào)采集中，主要包括以下內(nèi)容：（1）壓變、溫變。所有的信號(hào)源均是由壓變、溫變實(shí)現(xiàn)的，通過對信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分析、處理，進(jìn)行燃燒器的自動(dòng)溫變調(diào)節(jié)。（2）燃?xì)怆妱?dòng)閥。燃?xì)怆妱?dòng)閥主要接受主控制系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐負(fù)荷指令，確保適宜的風(fēng)/燃料配比，再通過燃料控制和風(fēng)量控制的交叉作用，達(dá)到增負(fù)荷先增風(fēng)、減負(fù)荷先減燃料的生產(chǎn)工藝要求，保證工業(yè)鍋爐燃燒器的安全經(jīng)濟(jì)性。其主要作用是檢測燃?xì)鈮毫Γ嚓P(guān)參數(shù)包括有壓力、油壓、天然氣壓、配風(fēng)比等，當(dāng)管道內(nèi)壓力大于設(shè)定值時(shí)，燃?xì)怆妱?dòng)閥的斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合，要在接通控制器的條件下方可啟動(dòng)燃燒器，并通過調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫Φ姆绞剑淖內(nèi)細(xì)獾倪M(jìn)氣量；并通過調(diào)整燃燒筒和穩(wěn)焰盤間的相對位置及調(diào)節(jié)盤上的鋼帶形狀，保證風(fēng)門在全開的位置下得到最佳燃燒值和穩(wěn)定的火焰。在這種設(shè)計(jì)下，可以采用安裝電動(dòng)閥的方式進(jìn)行燃料輸送，通過火焰的大小控制燃料輸送量，獲得恒定的空氣/燃?xì)獗龋ＷC壓力的精準(zhǔn)、持續(xù)調(diào)節(jié)和控制，從而避免燃料大量沉積于鍋爐內(nèi)的現(xiàn)象，并有效防范因此而出現(xiàn)的安全隱患。（3）氣壓開關(guān)。氣壓開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)鍋爐燃燒器的低壓安全保護(hù)，通常將其安裝于出風(fēng)口處，調(diào)節(jié)氣壓開關(guān)實(shí)現(xiàn)風(fēng)與燃?xì)獾膮f(xié)調(diào)控制，保證燃燒器在滿負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行。

3．2 工業(yè)鍋爐燃燒器的聯(lián)動(dòng)保護(hù)

（1）鍋爐及燃燒器系統(tǒng)測試。要考慮不同系統(tǒng)運(yùn)行周期和生產(chǎn)需求，預(yù)先調(diào)整所有數(shù)據(jù)的上下限，重點(diǎn)對點(diǎn)爐前測試盒點(diǎn)爐進(jìn)行測試，包括系統(tǒng)報(bào)警、閥門溫變、壓變的檢測等。在進(jìn)行鍋爐系統(tǒng)報(bào)警測試的過程中，要觀測程控器的運(yùn)行狀況，關(guān)注報(bào)警和聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)過程中的報(bào)警提示信息，檢查檢漏裝置，進(jìn)行點(diǎn)火裝置的測試，并觀察點(diǎn)火電磁閥的動(dòng)作，開展火焰檢測器的報(bào)警聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，進(jìn)行超溫、超壓報(bào)警聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。

（2）電動(dòng)閥的檢測。要進(jìn)行每周一次的電動(dòng)閥啟動(dòng)測試，每月一次的手動(dòng)報(bào)警、感溫電纜報(bào)警測試和機(jī)泵啟停測試，每年進(jìn)行一次整個(gè)系統(tǒng)的全面測試。并定期檢查電動(dòng)閥的開關(guān)動(dòng)作，使之滿足電動(dòng)閥就地/遠(yuǎn)程操作的正常動(dòng)作要求，并顯示其正常運(yùn)行狀態(tài)。還要做好手動(dòng)報(bào)警檢查、感溫電纜檢查、壓力開關(guān)檢查，除系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)測試之外，其他所有操作均采用手動(dòng)測試方式。

（3）燃燒器的聯(lián)動(dòng)測試：①鍋爐自動(dòng)上水、高水位、低水位報(bào)警及低水位報(bào)警聯(lián)鎖測試。要在燃燒器自檢后吹掃風(fēng)機(jī)，將自動(dòng)上水閥改為手動(dòng)控制方式，保持半開或全開的狀態(tài)；并采用自動(dòng)控制的方式，開大上水閥，并在水位到達(dá)正常液位時(shí)轉(zhuǎn)為“手動(dòng)”控制方式，保持0的開度狀態(tài)，同時(shí)開啟鍋爐底部排污閥進(jìn)行排水，記錄差壓液位計(jì)低水位的液位。②爐膛、煙道超溫報(bào)警聯(lián)鎖測試。要打開溫度變送器后蓋，判定輸入信號(hào)線的正負(fù)極性，執(zhí)行點(diǎn)爐操作，燃燒器通過自檢后吹掃風(fēng)機(jī)，并進(jìn)行輸出模擬信號(hào)的調(diào)節(jié)，達(dá)到系統(tǒng)保護(hù)設(shè)定值。③蒸汽鍋爐自動(dòng)上水報(bào)警聯(lián)鎖測試。當(dāng)自動(dòng)上水閥采用“手動(dòng)”控制方式時(shí)，將開度控制在半開、全開的狀態(tài)。當(dāng)自動(dòng)上水閥采用“自動(dòng)”控制方式時(shí)，觀察閥門的開度、閥桿運(yùn)動(dòng)是否通暢。④蒸汽超壓報(bào)警及保護(hù)停爐測試。對于外接信號(hào)條件下的蒸汽超壓報(bào)警是在執(zhí)行點(diǎn)爐操作、燃燒器自檢并吹掃風(fēng)機(jī)后，關(guān)閉蒸汽壓力開關(guān)電動(dòng)閥，開啟壓力開關(guān)后蓋，再以短接線短接壓力開關(guān)點(diǎn)，斷開壓力點(diǎn)的短接線，安裝壓力開關(guān)后蓋，打開壓力開關(guān)電動(dòng)閥，完成測試。對于外加動(dòng)力源條件下的蒸汽超壓報(bào)警則要在關(guān)閉蒸汽壓力電動(dòng)閥、拆卸壓力開關(guān)的前提下，執(zhí)行點(diǎn)爐操作、燃燒器自檢，并用壓力手抄泵打壓，達(dá)到壓力開關(guān)設(shè)定值；再打開手抄泵放氣閥，調(diào)整至壓力開關(guān)設(shè)定值以下，完成測試。

綜上所述，要分析工業(yè)鍋爐燃燒器存在的安全隱患，進(jìn)行工業(yè)鍋爐燃燒器的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)燃料、送風(fēng)和爐膛壓力的自動(dòng)化控制，確保工業(yè)鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。