工業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）

工業鍋爐要承受高溫高壓的環境，其安全問題成為關注焦點和重大研究課題，燃燒器作為工業鍋爐的重要構件，要分析工業鍋爐燃燒器的常見故障，及時發現工業鍋爐燃燒器的安全隱患，提出工業鍋爐燃燒器的改進和優化策略，提高工業鍋爐燃燒器的節能、低耗、自動化控制效果。

1 工業鍋爐燃燒器概述

工業鍋爐燃燒器主要包括燃氣控制系統、空氣調節系統和電氣自動控制系統，其中，燃氣控制系統主要檢測燃氣壓力，通過一個燃燒器電磁閥控制燃氣的開閉和流量調節，并在其附近安裝燃氣檢漏裝置，檢燃氣閥組之間的密封性。空氣調節系統通過空氣壓力開關檢測伺服馬達是否工作，由燃燒頭進行風壓及燃燒紊流的調節，由空氣風門調節進風量；要注意在調試過程中，不得將燃燒頭內的空氣通道完全關閉。電氣自動控制系統在預吹風階段檢測風壓，清除爐膛內的煙氣；在點火階段開啟燃氣通道，并在火焰產生后進行檢測，然后停止打火。

工業鍋爐燃燒器自動控制系統主要使燃料燃燒所提供的熱量滿足對鍋爐輸出蒸汽負荷的需求，相關運行參數包括有燃料量、送風量和引風量，通過調節鼓風量和給氣量的比例，確保工業鍋爐的最佳燃燒狀態。并保持爐膛內的適度負壓，避免爐膛過熱向外噴火，保持工業鍋爐的熱效率。

2 工業鍋爐燃燒器安全隱患及處理分析

工業鍋爐燃燒器自動控制系統通過對蒸汽壓力的參數檢測，發現燃氣壓力變化導致的各種異常情況，及時進行調節和保護，體現出經濟燃燒、安全保護的性能。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。由于系統氣源閥門沒有打開或過濾器堵塞、電動閥門沒通電等原因，而導致氣源壓力表沒有指示，引發相關的運行安全隱患。對此，可以采用如下方法進行排除和解決：打開氣源閥門、清洗過濾器、接通電動閥門電源。

（2）按下啟動鍵后點火失敗。導致出現系統按下啟動鍵后點火失敗的安全問題，主要是由于以下原因導致的：閥門有泄漏、測漏標準不對、點火器沒通電、點火器探針間隙不對、點火探針積炭、點火探針損壞、風力過大、點火時間過短。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/調節閥、修改測漏時間和程序、點火器接通電源或更換、點火器探針間隙調整為4～6mm、清除積炭、更換點火探針、調整點火風門以減少進風、修改點火時間。

（3）火焰異常。在系統運行的過程中，如果進風量過小，則會導致火焰渾濁且火型發散；如果進風量過大，則會導致火焰發藍且火型短。對此，要相應采取針對性的措施進行解決：可以調大比例系數，以加大進風量或調小比例系數，減少進風量。

3 工業鍋爐燃燒器自動控制系統的改進和優化

3．1 改進燃燒系統的信號傳輸

可以在鍋爐燃燒器的旁邊安裝電動閥，通過信號傳輸燃燒器運行溫度、壓力等數據，實現系統控制室配線箱內的自動控制，并進行參數變化的自動調節和保護，將運行狀態實時顯示在電腦屏幕上，實現燃燒系統的可視化控制和安全保護。

工業鍋爐燃燒過程控制由燃燒控制器、現場儀表、執行機構共同完成，通過信號傳輸的方式，實現工業鍋爐全程自動運行控制，采用程序化自動點火、人工按鈕點火等不同方式，實施智能化的模糊控制啟動模型，對工業鍋爐進行熄火、超溫、低燃氣壓力的多重保護，并采用獨特多參數分段式空燃比調整的方式，確保合理配風條件下的全程最佳燃燒。同時，還通過變頻器精準控制風量，體現出經濟、節能的效果。另外，系統能夠進行燃氣管路、閥門泄漏的自動檢測和安全保護。

工業鍋爐燃燒過程的信號傳輸方式主要是有線傳輸，可以在鍋爐房的燃料口、送風口、燃燒器的附近安裝信號采集系統，將采集的信號通過有線傳輸的方式進入控制柜中，并將電信號轉換為相應的光脈沖，注入線纜并傳輸到數據輸出端。考慮到信號傳輸過程中存在的信號幅度衰減及不同頻率間衰減差的問題，要采用先進的處理技術進行有效補償，提高線纜的使用率。

在電動閥的信號采集中，主要包括以下內容：（1）壓變、溫變。所有的信號源均是由壓變、溫變實現的，通過對信號傳輸的數據分析、處理，進行燃燒器的自動溫變調節。（2）燃氣電動閥。燃氣電動閥主要接受主控制系統發出的鍋爐負荷指令，確保適宜的風/燃料配比，再通過燃料控制和風量控制的交叉作用，達到增負荷先增風、減負荷先減燃料的生產工藝要求，保證工業鍋爐燃燒器的安全經濟性。其主要作用是檢測燃氣壓力，相關參數包括有壓力、油壓、天然氣壓、配風比等，當管道內壓力大于設定值時，燃氣電動閥的斷開狀態轉變為閉合，要在接通控制器的條件下方可啟動燃燒器，并通過調節燃氣壓力的方式，改變燃氣的進氣量；并通過調整燃燒筒和穩焰盤間的相對位置及調節盤上的鋼帶形狀，保證風門在全開的位置下得到最佳燃燒值和穩定的火焰。在這種設計下，可以采用安裝電動閥的方式進行燃料輸送，通過火焰的大小控制燃料輸送量，獲得恒定的空氣/燃氣比，保證壓力的精準、持續調節和控制，從而避免燃料大量沉積于鍋爐內的現象，并有效防范因此而出現的安全隱患。（3）氣壓開關。氣壓開關能夠實現對工業鍋爐燃燒器的低壓安全保護，通常將其安裝于出風口處，調節氣壓開關實現風與燃氣的協調控制，保證燃燒器在滿負荷的狀態下運行。

3．2 工業鍋爐燃燒器的聯動保護

（1）鍋爐及燃燒器系統測試。要考慮不同系統運行周期和生產需求，預先調整所有數據的上下限，重點對點爐前測試盒點爐進行測試，包括系統報警、閥門溫變、壓變的檢測等。在進行鍋爐系統報警測試的過程中，要觀測程控器的運行狀況，關注報警和聯動試驗過程中的報警提示信息，檢查檢漏裝置，進行點火裝置的測試，并觀察點火電磁閥的動作，開展火焰檢測器的報警聯動試驗，進行超溫、超壓報警聯動試驗。

（2）電動閥的檢測。要進行每周一次的電動閥啟動測試，每月一次的手動報警、感溫電纜報警測試和機泵啟停測試，每年進行一次整個系統的全面測試。并定期檢查電動閥的開關動作，使之滿足電動閥就地/遠程操作的正常動作要求，并顯示其正常運行狀態。還要做好手動報警檢查、感溫電纜檢查、壓力開關檢查，除系統聯動測試之外，其他所有操作均采用手動測試方式。

（3）燃燒器的聯動測試：①鍋爐自動上水、高水位、低水位報警及低水位報警聯鎖測試。要在燃燒器自檢后吹掃風機，將自動上水閥改為手動控制方式，保持半開或全開的狀態；并采用自動控制的方式，開大上水閥，并在水位到達正常液位時轉為“手動”控制方式，保持0的開度狀態，同時開啟鍋爐底部排污閥進行排水，記錄差壓液位計低水位的液位。②爐膛、煙道超溫報警聯鎖測試。要打開溫度變送器后蓋，判定輸入信號線的正負極性，執行點爐操作，燃燒器通過自檢后吹掃風機，并進行輸出模擬信號的調節，達到系統保護設定值。③蒸汽鍋爐自動上水報警聯鎖測試。當自動上水閥采用“手動”控制方式時，將開度控制在半開、全開的狀態。當自動上水閥采用“自動”控制方式時，觀察閥門的開度、閥桿運動是否通暢。④蒸汽超壓報警及保護停爐測試。對于外接信號條件下的蒸汽超壓報警是在執行點爐操作、燃燒器自檢并吹掃風機后，關閉蒸汽壓力開關電動閥，開啟壓力開關后蓋，再以短接線短接壓力開關點，斷開壓力點的短接線，安裝壓力開關后蓋，打開壓力開關電動閥，完成測試。對于外加動力源條件下的蒸汽超壓報警則要在關閉蒸汽壓力電動閥、拆卸壓力開關的前提下，執行點爐操作、燃燒器自檢，并用壓力手抄泵打壓，達到壓力開關設定值；再打開手抄泵放氣閥，調整至壓力開關設定值以下，完成測試。

綜上所述，要分析工業鍋爐燃燒器存在的安全隱患，進行工業鍋爐燃燒器的改進和優化設計，實現燃料、送風和爐膛壓力的自動化控制，確保工業鍋爐運行的安全性和經濟性。