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工業爐內天然氣燃燒的安全問題——科匯熱工

作者:admin 發布日期: 2019-07-12 二維碼分享

  隨著西氣東送的開通,天然氣用戶越來越多,安全事故也時有發生。有些事故在不同的企業重復發生。這不僅給設備造成損失,人身安全也受到威脅。眾所周知:一個全自動燃燒過程必須有自動吹掃、自動點火、熄火保護、漏氣檢測以及燃氣壓力、助燃空氣壓力保護等項安全措施。本文就天然氣燃燒過程中容易發生的爆炸事故說明上述措施的重要性,以企引起人們的廣泛注意。


一、自動點火系統失靈引起的爆鳴或爆炸事故

 

                                          

 自動點火系統是由自動點火裝置和熄火保護裝置構成。自動點火裝置是由點火桿和點火變壓器組成,點火桿對燒嘴壁通過高壓放電產生電弧,點燃燃氣。電壓控制在6000-8000V。點火桿與燒嘴壁間隙3-5mm,另一種是高能點火器,它的點火桿自成兩個電極,利用電感放電在其前端產生電弧火球,點燃燃氣。不管哪種點火方式對燃氣流都有一定要求:

1.必須是燃氣和空氣預混氣流

2.點火處氣流速度不能太快,否則會將電弧吹滅

3.燃氣和空氣配比合適,點火處燃氣濃度要高

為了保證點火處氣流速度不能太快,燒嘴設置穩焰板,點火桿放電部位應位于穩焰板前回流區或在燒嘴磚內的回流區。見圖1

1     點火桿位置示意圖

 

點著火以后火焰必須能穩定燃燒,不能產生離焰和脫火,應當指出天然氣燃燒.容易產生離焰和脫火,因此在燃燒器的設計上必須有穩焰措施。

熄火保護是由火焰檢測器和電磁閥來完成的,火焰檢測器有兩種形式:一種是電離式,利用火焰的導電性,一旦有火焰存在,電路就接通,有電信號產生,經放大輸出預報是否有火焰存在。見圖2

 

2       電離檢測示意圖

另一種是利用紫外線光敏管檢測。火焰光譜中同時存在紅外線和紫外線,而熾熱的爐墻只發出紅外線。利用光敏管只能檢測到紫外線的特性,可確定爐內是否有火焰存在,排除熾熱爐墻產生的紅外線的干擾。一旦有火焰存在,紫外線光敏管導通,電路就接通,有電信號產生,經放大輸出預告是否有火焰存在。


 ZWJ-306紫外線火焰監測器,用于燃氣、燃油工業燃燒器的火焰監測,該監測器只對產生的紫外線敏感,對燈光和爐膛高溫輻射無反應,抗干擾性強。

    控制點火裝置自動點火,點火同時自動打開燃料閥。在設定時間內沒有點燃,控制器自動關閉燃料閥并報警,如點火成功則保持燃料正常供應。主要技術參數:

1.電源:220V±10%    50/60Hz

2.火焰檢測   UV傳感器

3.檢測響應時間  ≦0.2秒

4.光譜響應范圍   190/280nm

5.傳感器與控制器連線   ≦20

6.檢測對象  燃氣、燃油

點火器、電磁閥和火焰檢測器組成了點火系統,點火過程是先進行吹掃→點火器打火→電磁閥打開→燃氣噴出并被點燃→如果火焰檢測器檢測到火焰→電磁閥繼續打開→火焰正常燃燒。如果沒有點燃或發生離焰、脫火現象,火焰檢測器就檢測不到火焰,電磁閥自動關閉,燒嘴停止工作。

點火系統經常發生故障是:

1.有火焰存在檢測器卻檢測不到火焰,使用電離檢測器有時會發生此類現象。這主要是由于離焰造成的,當離焰時火焰雖能繼續燃燒但與燒咀壁接觸不好,不能接地,檢測電路不能導通,檢測不到火焰。有時雖沒有產生離焰,但是火焰與燒嘴壁的接觸面積不夠(也就是接地面積不夠)檢測電路照樣不能導通。當火焰檢測器檢測不到火焰時,電磁閥自動關閉,火焰熄滅,于是就點不著火。在這種情況下,如果不經吹掃反復點火,極易發生爆炸。

2.根本點不著火,原因是點火處氣流速度太快,電弧被吹滅。或是點火源燃氣濃度低。

3.無火檢測出有火,電磁閥該關不關,熄火保護失靈,構成極大的事故隱患。原因是電離式檢測桿短路,紫外光敏管自激或者是火焰檢測器過于靈敏。

為了確保點火安全要注意以下幾點:

1.必須牢記點火前要進行足夠時間地吹掃。

2.天然氣燒嘴必須有可靠的穩焰措施,不能發生離焰和脫火,火焰與燒嘴金屬壁有足夠的接觸面積。

3.當..次點不著火時,切忌未經吹掃反復點火。為了避免發生爆炸事故,連續點火次數要不多于兩次,點火時間要少于3秒 。

4.選購性能可靠的點火器、紫外光管、電磁閥和火焰檢測器。現在這類產品的生產廠家很多,又沒有國家統一質量標準,一些不合格的產品流入市場,危害極大。進口產品性能可靠,但價格較貴。值得提醒的是使用性能不可靠的自動點火和熄火保護系統比起人工點火來危險性更大。

5.為了避免檢測桿短路,紫外光敏管自激或火焰檢測器過于靈敏而引起的檢測系統誤動作,在電路設計上要有安全自檢系統,一旦發生上述情況,能自動切斷電源。

6.點火前燃氣和空氣配比要合適,大燒嘴要分段點火,即小風點火,大風燃燒,或使用點火槍。

7.對于人工點火的非全自動燒嘴,一旦發生停電,因來不及關閉燃氣閥門容易發生爆炸事故,建議安裝電磁閥,停電時電磁閥能自動關閉。

                                      

二、熄火保護系統中由于電磁閥關閉不嚴引起爆炸事故

某鋁材加工廠直燃式時效爐在保溫過程中,突然發生爆炸將爐體全部炸飛,事后分析原因是熄火保護系統中電磁閥關閉不嚴引起的。在燃燒過程中,一旦燃燒中斷,火焰檢測器檢測不到火焰,電磁閥會立即關閉,如果這時電磁閥關閉不嚴,未經吹掃重新點火,就可能產生爆炸。盡管每次點火前用助燃風機吹掃爐膛,以期吹凈爐內殘存可燃氣體,以防爆炸。但對于直燃式時效爐來講未必有效。直燃式時效爐,火焰直接噴到爐膛內,與循環空氣混合形成高溫加熱氣體來加熱工件。由于爐體密閉,熱空氣循環,盡管點火前進行了吹掃,也不能將爐內可燃氣體吹掃干凈,遇到明火爆炸在所難免。時效爐爐膛容積很大,氣體的爆炸力也大,破壞力極強。由此可見自動化燃燒過程中電磁閥的作用是多么重要。類似時效爐的還有直燃式熱風烘干爐,直燃式熱風加熱爐等,對于這類爐型在電磁閥選用上要格外注意,并盡量采用雙閥制。

電磁閥經常由于下述原因而關閉不嚴:

1.電磁閥本身質量問題:當頻繁啟動時,電磁閥不能保證每次都能關嚴。

2.電磁閥用于頻繁開停場合時,使用壽命受到限制。

3.不潔凈管道灰塵進入閥體,導致電磁閥關閉不嚴。

4.電磁閥沒有水平安裝,發生傾斜導致電磁閥關閉不嚴。

某鋁業公司熔鋁爐 ,發生的爆炸事故,查其原因就是由于電磁閥沒有水平安裝引起的。其他場合由于電磁閥關閉不嚴引起的爆炸事故也屢見不鮮。為了確保安全電磁閥的使用要注意以下幾點:

1.要選購質量過關,使用場合對路的電磁閥。

2.天然氣管道施工中確保灰塵不進入閥體。

3.電磁閥必須水平安裝。

4.盡量采用雙閥制,對于通過吹掃排出爐內可燃氣體作用不大(例如熱風爐,時效爐)或比較大型的燃燒器,應采用雙閥制,形成雙保險,可減少事故的發生。進口燃燒機采用的是電磁閥組,它兼有穩壓、過濾、開啟關閉等項作用,而且電磁閥采用雙閥制,因此使用中很少出事故,目前這種電磁閥組國內尚無生產廠家。

5.對于吹掃作用不大的爐子或安裝大型燒嘴的爐窯,應該安裝燃氣撿漏裝置。

三、由于燃氣壓力、空氣壓力保護裝置沒有設置或失靈造成的事故。

這個問題容易被人忽視。燃氣壓力不足會在下列情況下發生:

   1.供氣源壓力不足或斷氣。

   2.供氣管道設置不合理,多座爐窯用氣時用氣量互相干擾,一個開另一個氣量不足,發生點不著火,或自動熄火現象。因燃氣壓力不足、熄火保護失靈發生爆炸事故也時有發生。為了確保用氣安全要注意以下幾點:

1.氣源調壓柜選型要合理,氣量要滿足.大用氣量要求,燒嘴前壓力5000-8000Pa

2.供氣總管道和支管道的管徑設計要合理,保證多座爐窯用氣時用氣量不互相干擾。

3.管路上安裝燃氣壓力開關,空氣壓力開關, 一旦壓力超出規定范圍,能自動起到保護作用。

四、燃氣管線的施工要求

施工中要嚴格按標準《城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規范》CJJ33-99執行,此外尚需注意以下幾點:

1.潔凈施工:管道內不能留有焊渣、雜物和灰塵。

2.用氣設施所在地要通風良好。

3.管路之間用氣焊連接,管件之間.好用焊接,如果用絲扣連接要遠離熱源。

4.手動閥門.好選用球閥,以便能迅速關閉。

5.為了使檢修時移動燒嘴方便,燒嘴前可用一段耐壓膠皮軟管連接。

五、結束語

點火前要進行足夠時間地吹掃,點火不成功時未經吹掃不反復點火,自動化燃燒過程的控制環節的安全可靠,以上是保證燃燒安全的關鍵所在。

為了確保安全,對于工業爐窯自動燃燒器及相應配套設備應該制定國家標準。在美國和歐洲國家,燃氣燃燒設備都制訂了相應的制造、安裝標準,比如燃氣壓力、雙閥制,設備及配件的使用年限等都有嚴格的規定,建議我國應出臺相應的標準和法規。





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