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混合氣體達到爆炸含量時,在密封容器內的爆炸壓力,按不同氣體可達到0.75~1.65Mpa。水管鍋爐的爐膛和煙氣通道的承壓能力一般只有幾百到幾千毫米水柱,火管鍋爐的爐膽承壓能力比較高,不至于在爐膛內氣體爆炸中損壞,但轉向煙室一般不考慮承受高壓。因此,混合氣體的爆炸會給鍋爐煙氣通道的圍護結構和受熱面結構造成很大的破壞。
國內外燃油燃氣鍋爐的爐膛和煙道內氣體爆炸事故屢有發生。輕則造成鍋爐燃爆熄火,重則使爐膛和煙道爆裂、引風機損壞、鍋爐房和煙囪受損,甚至造成人員傷亡事故。
分析和查明事故原因,都是因為在爐膛或煙道內有爆炸性混合氣體存在,并達到爆炸極限,被明火或鍋爐本身的高溫引燃而發生事故。
在所有事故中,以鍋爐點火過程中發生的事故多,約占燃油鍋爐爆炸事故的50%以上,約占燃氣鍋爐爆炸事故的70%以上。
鍋爐點火前,當因某種原因燃油燃氣漏入爐膛,如閥門不密封、誤操作、一次點火不成功等,而又未對爐膛煙道進行吹掃或吹掃時間不夠、風量不足時,則點火時會發生爆炸。
鍋爐運行中由于熄火引起爆炸的事故,燃油鍋爐比較多,因為燃油鍋爐熄火的可能性比較大。燃氣鍋爐的這類事故多發生在燃燒器前由于燃氣壓力或風壓波動太大引起脫火或回火的情況下。
對負壓運行的鍋爐,當鍋爐燃燒不良時,可燃氣體進入鍋爐后部煙道,與后部煙道漏入的空氣混合形成爆炸性氣體,在高溫作用下,可能引起二次燃燒或爆炸。
由上述可知,要防止爐膛或煙道爆炸,首先在爐內無明火情況下應防止燃料進入爐膛,其次是要保證良好燃燒。作為措施,在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道,使其內可能積存的可燃性氣體及時排除。
從方面考慮,燃油燃氣鍋爐燃燒系統的自動化是必要的,包括點火預吹掃、點火程控、火焰檢測、熄火保護、燃燒自動調節等。而這一切正是比例調節燃燒系統的標準配置。
氫氣燒嘴也可以叫燃燒器,但不同于小型鍋爐上用的一體化燃燒器,因為都屬于燃燒器,所以二者的概念很容易在生產實踐中被混淆。兩者的區別在于:后者屬于一體機,一般也叫燃燒機,包含助燃風機、燃料加壓輸送管件和點火監測控制器集成為一體,適用于小型鍋爐及少量噴燃點的小型燃料加熱爐。前者可包含點火電極和火焰監測探頭,但單一氫氣燒嘴一般不含助燃風機、燃料加壓及輸送管件和點火監測控制器,需要根據不同加熱爐的具體結構及加熱工藝要求布置氫氣燒嘴及助燃風機、助燃空氣管路、燃料加壓及輸送管件和點火監測控制器,氫氣燒嘴的適用領域比一體化燃燒器要廣。氫氣燒嘴是國際上廣泛應用的新型節能裝置。它由燃料進口、燃燒筒、燃燒室外殼、高壓點火及火焰監測器等部分組成,其結構及具體尺寸見圖及表。
氫氣燒嘴自帶一個小型的封閉燃燒室,燃料在燃燒室內基本完全燃燒,燃燒后的高溫氣流以高速(達100m/s)噴出。其特點是:
燒嘴噴出的高溫高速氣流強化爐內的對流傳熱,縮短加熱時間、提高爐子生產率,節省燃料,可用于快速加熱。
高溫高速氣流具有較大的動能,可以帶動爐氣循環,有利于爐溫均勻,提高加熱質量,使用于精密件及要求溫度均勻性較高的加熱爐和熱處理爐。
燒嘴采用三次配風,混合均勻,燃燒完全。提高燃料利用率,節省燃料。
燒嘴的調節比大,可達1:5以上,可以在同一爐上實現不同溫度要求的加熱。
燃燒可配自動點火及火焰監測器,與爐子控制系統匹配可實現自動操作。
燃燒狀態監控:燃燒狀態必須予以動態監控,一旦火焰探測器感測到熄火號,必須在極短時間內反饋到燃燒機,燃燒機隨即進人保護狀態,同時切斷燃氣供給。火焰探測器要能正常感測火焰號,既不要敏感,也不要遲鈍。因為敏感,燃燒狀態如有波動易產生誤動作而遲鈍,反饋火焰號滯后,不利于運行。一般要求從熄火到火焰探測器發出熄火號的響應時間不超過0.2秒。
點不著火的保護:燃燒機點火時,通入燃氣,燃氣著火燃燒。點火動作要求發生在燃氣通入前,先形成點火溫度場,便于著火燃燒。如果點不著火,火焰探測器感測不到火焰號,燃燒機進入保護狀態。從點火到進入保護狀態的時間要適當,既不能過短也不能過長。若過短,來不及形成穩定火焰;過長,點不著火時造成大量燃氣時入爐膛。一般要求在通入燃氣2-3秒,燃燒機對火焰探測器感測的火焰號進行判斷,未著火則進入保護狀態,著火則維持燃燒。
熄火保護:燃燒機在燃燒過程中,若意外熄火,燃燒機進入保護狀態。由于爐膛是熾熱的.燃氣進入易發生爆燃,故須在極短時間內進入保護狀態,切斷燃氣供給。
從發生熄火到燃燒機進人保護狀態,該過程的響應時間要求不超過1秒。
燃氣壓力高低限保護:燃氣燃燒機穩定燃燒有一定范圍,只允許燃氣壓力在一定范圍內波動。限定燃氣高低壓的目的是確保火焰穩定性:不脫火、不熄火也不回火,同時限定燃燒機的輸出熱功率,保證設備經濟運行。當燃氣壓力超出此范圍,應鎖定燃燒機工作。燃燒機設計一般用氣體壓力開關感測壓力號,并輸出開關量號,用以控制燃燒機的相應工作。
空氣壓力不足保護:燃氣燃燒機設計熱強度大,其燃燒方式采用鼓風強制式。如果風機發生故障造成空氣中斷或空氣不足,立即切斷燃氣,否則會發生爐膛爆燃或向風機回火。因此在提高風機質量的同時,燃氣控制必須與空氣壓力連鎖,當空氣壓力不足時,應立即切斷燃氣供給。一般用氣體壓力開關感測空氣壓力號,并輸出開關量號,用以控制燃氣電磁閥的相應工作。
斷電保護:燃燒機在工作過程中突然斷電,必須立即切斷然氣供給,保護設備。燃氣控制電磁閥必須是常閉型的,一旦斷電,自動關閉切斷燃氣供給。電磁閥關閉響應時間≤5s。
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