| 生物質(zhì)燃燒機安全操作的自動控制 |
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生物質(zhì)燃燒機安全操作的自動控制 摘要：提出了生物質(zhì)燃燒機的安全工作要求及其自動控制設(shè)計。 1 前 言 燃氣屬潔凈能源，生物質(zhì)燃燒機燃燒效率高、煙氣排污低，有著良好的社會效益和經(jīng)濟效益。燃氣比液體燃料和固體燃料易著火、易燃盡但也易引起爆炸，這點必須高度重視。我國現(xiàn)有的生物質(zhì)燃燒機（又稱燒嘴、燃燒器）有相當部分仍是手動操作，由于沒有嚴格按照操作程序操作而引發(fā)事故是屢見不鮮的。如爐膛未吹掃干凈尚有積存燃氣，便貿(mào)然點火會引起爆炸；又如點火失敗應再次吹掃爐膛，而在手動操作時，往往會連續(xù)試點，最終釀成大禍。為了使生物質(zhì)燃燒機安全、經(jīng)濟地運行，必須實現(xiàn)自動控制。本文以中小型強制鼓風二段式生物質(zhì)燃燒機為例，闡述其安全操作的要求及自動控制的設(shè)計。 2安全操作要求 強制鼓風二段式生物質(zhì)燃燒機安全操作要求具備如下控制功能：預吹風、自動點火、大小火工作、火焰監(jiān)控、后吹風、燃燒空氣不足保護、燃氣超壓欠壓保護、突煞停電保護、燃氣泄漏保護等。 (1)預吹風 預吹風指燃燒機起動工作到點火燃燒之前進行一段時間吹風。其作用為：吹除爐膛內(nèi)余留燃氣，避免點火時發(fā)生爆炸；獲得穩(wěn)定的燃燒所需空氣；在爐膛內(nèi)建立穩(wěn)定的空氣流場，預防著火時發(fā)生爆燃現(xiàn)象。預吹風時間ti與燃燒機熱功率、爐膛結(jié)構(gòu)等有關(guān)，一般取ti=7～68 s。 (2)自動點火 燃燒機實現(xiàn)自動控制必須進行自動點火，一般采用電弧點火。點火時間t2由預點火t2a和后點火t2。兩部分時間組成，t2= t2a+t2n。預點火指在燃氣電磁閥打開之前進行的點火，其作用是形成穩(wěn)定的點火源，利于及時點著火，其時間一般為t2a=l～5 s。后點火指燃氣電磁閥打開之后進行的點火，其作用是維持點火源，利于形成穩(wěn)定火焰，其時間一般為t2。-2～5 s。 (3)大小火工作 二段式燃燒機意指燃燒機具備小火和大火兩種工作狀態(tài)，大火用于對被加熱介質(zhì)快速升溫，小火用于保溫以滿足加熱工藝的要求。大小火轉(zhuǎn)換通過溫度等的控制來實現(xiàn)。二段式燃燒機由兩路電磁閥，即一級電磁閥和二級電磁閥分別提供燃氣，其中一級電磁閥工作時為小火狀態(tài)，二級電磁閥同時工作時為大火狀態(tài)。燃燒機先工作在小火狀態(tài)，小火穩(wěn)定一段時間后大火起動工作，小火轉(zhuǎn)到大火的時間間隔t3=8～30 S。 (4)火焰監(jiān)控 燃燒機在起動點火過程中，未能點著火，燃氣充滿爐膛；燃燒機在燃燒過程中，突然意外熄火，燃氣進入灼熱的爐膛。在這兩種情況下，如果未能在相應的安全時間內(nèi)切斷燃氣，就存在引發(fā)爆炸的隱患。為了在安全時間內(nèi)切斷燃氣，必須對火焰進行動態(tài)監(jiān)控。根據(jù)火焰現(xiàn)象（紫外光、導電整流特性等），火焰探測器檢測判斷火焰是否存在。火焰監(jiān)控的作用就是進行點火保護和熄火保護。點火保護指在小火電磁閥打開之后，在點火安全時間內(nèi)，如果沒有點著火，燃燒機進入保護狀態(tài)切斷燃氣供給。點火安全時間t4=2～5 s。熄火保護指在燃燒過程中，如果意外熄火，燃燒機在熄火安全時間內(nèi)進入保護狀態(tài)切斷燃氣供給。熄火安全時間ts<1 s。 (5)后吹風 后吹風指燃燒機在保護狀態(tài)下，切斷燃氣后，風機繼續(xù)吹風一段時間。其目的為：吹除因未點著火或熄火爐膛內(nèi)余留燃氣；適當冷卻爐膛，保護燃燒機。后吹風時間t6=4～15 s。 (6)燃燒空氣不足保護 強制鼓風式燃燒機，需要一定風量、風壓的空氣來維持穩(wěn)定燃燒。如果空氣不足，會導致不完全燃燒、熄火、脫火或向燃燒機回火；特別是風機停止供風，有可能發(fā)生自然式燃燒，爐膛內(nèi)會積存大量未燃盡的可燃氣體。空氣不足會誘發(fā)事故，必須對空氣壓力進行控制。一般用氣體壓力開關(guān)來感測空氣壓力，該開關(guān)是膜片感頭，輸出開關(guān)量信號。感測壓力設(shè)定值可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。燃燒機起動，風機工作5N10 s，如果風壓未達到設(shè)定值鎖定燃燒機工作；在工作過程中或燃燒過程中，風壓低于設(shè)定值燃燒機在Is內(nèi)鎖定燃燒機工作。 (7)燃氣超壓欠壓保護 生物質(zhì)燃燒機是在額定燃氣壓力下設(shè)計的，但允許燃氣壓力在一定范圍內(nèi)波動，如超出此范圍，應鎖定燃燒機工作，其原因為：保證穩(wěn)定燃燒，既不脫火，也不回火；保證輸出一定的熱功卒，使設(shè)備經(jīng)濟運行。一般用兩個氣體壓力開關(guān)來限定燃氣高低壓，一個限定低壓值，要求為額定壓力80%；另一個限定高壓值，要求為額定壓力150%。 (8)突然停電保護 燃燒機在燃燒工作過程中，如果突然停電，必須立即切斷燃氣供給，保障設(shè)備安全。為此，燃氣電磁閥必須是常閉型的，一旦斷電，自動關(guān)閉切斷燃氣。要求安全電磁閥關(guān)閉時間小于0.5 s。 (9)燃氣泄漏保護 燃氣泄漏包括兩個方面，一指燃氣通過管路向環(huán)境泄漏，二指燃氣通過電磁閥閥芯向爐膛泄漏。環(huán)境泄漏會引起人員中毒、工作現(xiàn)場爆炸事故，必須妥善解決。首先，確保管路密封，定期對管路檢漏；其次，避免形成中毒或爆炸的燃氣濃度，要求工作現(xiàn)場通風良好；另外，要求工作現(xiàn)場禁止煙火。爐膛泄漏可能引起爐內(nèi)爆炸事故。解決爐內(nèi)爆炸有三個途徑：一是有足夠的預吹風時間和吹風量，吹除或稀釋爐內(nèi)燃氣使之濃度低于爆炸下限值；二是燃氣管路安裝安全電磁閥，提高系統(tǒng)安全性；三是使用管路泄漏檢測裝置，在點火前對泄漏情況進行檢測，若燃氣泄漏達到一定量即鎖定燃嬈機工作。中小型生物質(zhì)燃燒機一般采用前兩種方法預防爐內(nèi)爆炸，根據(jù)用戶需要可加裝第三種方法。 |
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