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工业炉内天然气燃烧的安全问题——科汇热工

作者:admin 发布日期: 2019-07-12 二维码分享

  随着西气东送的开通,天然气用户越来越多,安全事故也时有发生。有些事故在不同的企业重复发生。这不仅给设备造成损失,人身安全也受到威胁。众所周知:一个全自动燃烧过程必须有自动吹扫、自动点火、熄火保护、漏气检测以及燃气压力、助燃空气压力保护等项安全措施。本文就天然气燃烧过程中容易发生的爆炸事故说明上述措施的重要性,以企引起人们的广泛注意。


一、自动点火系统失灵引起的爆鸣或爆炸事故

 

                                          

 自动点火系统是由自动点火装置和熄火保护装置构成。自动点火装置是由点火杆和点火变压器组成,点火杆对烧嘴壁通过高压放电产生电弧,点燃燃气。电压控制在6000-8000V。点火杆与烧嘴壁间隙3-5mm,另一种是高能点火器,它的点火杆自成两个电极,利用电感放电在其前端产生电弧火球,点燃燃气。不管哪种点火方式对燃气流都有一定要求:

1.必须是燃气和空气预混气流

2.点火处气流速度不能太快,否则会将电弧吹灭

3.燃气和空气配比合适,点火处燃气浓度要高

为了保证点火处气流速度不能太快,烧嘴设置稳焰板,点火杆放电部位应位于稳焰板前回流区或在烧嘴砖内的回流区。见图1

1     点火杆位置示意图

 

点着火以后火焰必须能稳定燃烧,不能产生离焰和脱火,应当指出天然气燃烧.容易产生离焰和脱火,因此在燃烧器的设计上必须有稳焰措施。

熄火保护是由火焰检测器和电磁阀来完成的,火焰检测器有两种形式:一种是电离式,利用火焰的导电性,一旦有火焰存在,电路就接通,有电信号产生,经放大输出预报是否有火焰存在。见图2

 

2       电离检测示意图

另一种是利用紫外线光敏管检测。火焰光谱中同时存在红外线和紫外线,而炽热的炉墙只发出红外线。利用光敏管只能检测到紫外线的特性,可确定炉内是否有火焰存在,排除炽热炉墙产生的红外线的干扰。一旦有火焰存在,紫外线光敏管导通,电路就接通,有电信号产生,经放大输出预告是否有火焰存在。


 ZWJ-306紫外线火焰监测器,用于燃气、燃油工业燃烧器的火焰监测,该监测器只对产生的紫外线敏感,对灯光和炉膛高温辐射无反应,抗干扰性强。

    控制点火装置自动点火,点火同时自动打开燃料阀。在设定时间内没有点燃,控制器自动关闭燃料阀并报警,如点火成功则保持燃料正常供应。主要技术参数:

1.电源:220V±10%    50/60Hz

2.火焰检测   UV传感器

3.检测响应时间  ≦0.2秒

4.光谱响应范围   190/280nm

5.传感器与控制器连线   ≦20

6.检测对象  燃气、燃油

点火器、电磁阀和火焰检测器组成了点火系统,点火过程是先进行吹扫→点火器打火→电磁阀打开→燃气喷出并被点燃→如果火焰检测器检测到火焰→电磁阀继续打开→火焰正常燃烧。如果没有点燃或发生离焰、脱火现象,火焰检测器就检测不到火焰,电磁阀自动关闭,烧嘴停止工作。

点火系统经常发生故障是:

1.有火焰存在检测器却检测不到火焰,使用电离检测器有时会发生此类现象。这主要是由于离焰造成的,当离焰时火焰虽能继续燃烧但与烧咀壁接触不好,不能接地,检测电路不能导通,检测不到火焰。有时虽没有产生离焰,但是火焰与烧嘴壁的接触面积不够(也就是接地面积不够)检测电路照样不能导通。当火焰检测器检测不到火焰时,电磁阀自动关闭,火焰熄灭,于是就点不着火。在这种情况下,如果不经吹扫反复点火,极易发生爆炸。

2.根本点不着火,原因是点火处气流速度太快,电弧被吹灭。或是点火源燃气浓度低。

3.无火检测出有火,电磁阀该关不关,熄火保护失灵,构成极大的事故隐患。原因是电离式检测杆短路,紫外光敏管自激或者是火焰检测器过于灵敏。

为了确保点火安全要注意以下几点:

1.必须牢记点火前要进行足够时间地吹扫。

2.天然气烧嘴必须有可靠的稳焰措施,不能发生离焰和脱火,火焰与烧嘴金属壁有足够的接触面积。

3.当..次点不着火时,切忌未经吹扫反复点火。为了避免发生爆炸事故,连续点火次数要不多于两次,点火时间要少于3秒 。

4.选购性能可靠的点火器、紫外光管、电磁阀和火焰检测器。现在这类产品的生产厂家很多,又没有国家统一质量标准,一些不合格的产品流入市场,危害极大。进口产品性能可靠,但价格较贵。值得提醒的是使用性能不可靠的自动点火和熄火保护系统比起人工点火来危险性更大。

5.为了避免检测杆短路,紫外光敏管自激或火焰检测器过于灵敏而引起的检测系统误动作,在电路设计上要有安全自检系统,一旦发生上述情况,能自动切断电源。

6.点火前燃气和空气配比要合适,大烧嘴要分段点火,即小风点火,大风燃烧,或使用点火枪。

7.对于人工点火的非全自动烧嘴,一旦发生停电,因来不及关闭燃气阀门容易发生爆炸事故,建议安装电磁阀,停电时电磁阀能自动关闭。

                                      

二、熄火保护系统中由于电磁阀关闭不严引起爆炸事故

某铝材加工厂直燃式时效炉在保温过程中,突然发生爆炸将炉体全部炸飞,事后分析原因是熄火保护系统中电磁阀关闭不严引起的。在燃烧过程中,一旦燃烧中断,火焰检测器检测不到火焰,电磁阀会立即关闭,如果这时电磁阀关闭不严,未经吹扫重新点火,就可能产生爆炸。尽管每次点火前用助燃风机吹扫炉膛,以期吹净炉内残存可燃气体,以防爆炸。但对于直燃式时效炉来讲未必有效。直燃式时效炉,火焰直接喷到炉膛内,与循环空气混合形成高温加热气体来加热工件。由于炉体密闭,热空气循环,尽管点火前进行了吹扫,也不能将炉内可燃气体吹扫干净,遇到明火爆炸在所难免。时效炉炉膛容积很大,气体的爆炸力也大,破坏力极强。由此可见自动化燃烧过程中电磁阀的作用是多么重要。类似时效炉的还有直燃式热风烘干炉,直燃式热风加热炉等,对于这类炉型在电磁阀选用上要格外注意,并尽量采用双阀制。

电磁阀经常由于下述原因而关闭不严:

1.电磁阀本身质量问题:当频繁启动时,电磁阀不能保证每次都能关严。

2.电磁阀用于频繁开停场合时,使用寿命受到限制。

3.不洁净管道灰尘进入阀体,导致电磁阀关闭不严。

4.电磁阀没有水平安装,发生倾斜导致电磁阀关闭不严。

某铝业公司熔铝炉 ,发生的爆炸事故,查其原因就是由于电磁阀没有水平安装引起的。其他场合由于电磁阀关闭不严引起的爆炸事故也屡见不鲜。为了确保安全电磁阀的使用要注意以下几点:

1.要选购质量过关,使用场合对路的电磁阀。

2.天然气管道施工中确保灰尘不进入阀体。

3.电磁阀必须水平安装。

4.尽量采用双阀制,对于通过吹扫排出炉内可燃气体作用不大(例如热风炉,时效炉)或比较大型的燃烧器,应采用双阀制,形成双保险,可减少事故的发生。进口燃烧机采用的是电磁阀组,它兼有稳压、过滤、开启关闭等项作用,而且电磁阀采用双阀制,因此使用中很少出事故,目前这种电磁阀组国内尚无生产厂家。

5.对于吹扫作用不大的炉子或安装大型烧嘴的炉窑,应该安装燃气捡漏装置。

三、由于燃气压力、空气压力保护装置没有设置或失灵造成的事故。

这个问题容易被人忽视。燃气压力不足会在下列情况下发生:

   1.供气源压力不足或断气。

   2.供气管道设置不合理,多座炉窑用气时用气量互相干扰,一个开另一个气量不足,发生点不着火,或自动熄火现象。因燃气压力不足、熄火保护失灵发生爆炸事故也时有发生。为了确保用气安全要注意以下几点:

1.气源调压柜选型要合理,气量要满足.大用气量要求,烧嘴前压力5000-8000Pa。

2.供气总管道和支管道的管径设计要合理,保证多座炉窑用气时用气量不互相干扰。

3.管路上安装燃气压力开关,空气压力开关, 一旦压力超出规定范围,能自动起到保护作用。

四、燃气管线的施工要求

施工中要严格按标准《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-99执行,此外尚需注意以下几点:

1.洁净施工:管道内不能留有焊渣、杂物和灰尘。

2.用气设施所在地要通风良好。

3.管路之间用气焊连接,管件之间。好用焊接,如果用丝扣连接要远离热源。

4.手动阀门.好选用球阀,以便能迅速关闭。

5.为了使检修时移动烧嘴方便,烧嘴前可用一段耐压胶皮软管连接。

五、结束语

点火前要进行足够时间地吹扫,点火不成功时未经吹扫不反复点火,自动化燃烧过程的控制环节的安全可靠,以上是保证燃烧安全的关键所在。

为了确保安全,对于工业炉窑自动燃烧器及相应配套设备应该制定国家标准。在美国和欧洲国家,燃气燃烧设备都制订了相应的制造、安装标准,比如燃气压力、双阀制,设备及配件的使用年限等都有严格的规定,建议我国应出台相应的标准和法规。





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