工业锅炉燃烧器安全隐患研究

工业锅炉燃烧器安全隐患研究

木拉地力 ·牙生，王刚

新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院  新疆 乌鲁木齐   830011

摘要：在工业锅炉中，锅炉燃烧器是核心设备之一，其对锅炉的正常运转以及质量和效率都有着非常重要的作用。但是由于锅炉燃烧器要连续长时间的运行，所以存在着缺陷和安全隐患的机率比较大，不光会影响到工业生产经营活动的开展，同时也可能对工作人员的人身安全构成严重的威胁。

关键词：工业锅炉；燃烧器；安全隐患

引言

我国的经济建设快速的发展离不开各行业支持和配合，才有今天的成就，其中工业的贡献尤为突出。所以锅炉燃烧器的安全将直接关系到工业的生产安全运行以及经济效益的实现，基于此，需要加强对锅炉安全工作的控制管理。

1. 锅炉燃烧主要部件工作原理

1.1 燃烧器

焚烧器有两个燃烧器，第二燃烧器先燃烧，第一燃烧器后燃烧。

第一燃烧器主要燃烧污油及固体垃圾，第二燃烧器主要燃烧未充分燃烧的可燃气体（uncombusted exhaust gases）。燃油从焚烧炉油柜至燃烧器的油路，包括单向阀、燃油泵、压力控制阀、油压表、电磁阀（两个）、喷油器。第一燃烧器与第二燃烧器油路相同。两个燃油泵型号相同，均可以调节出口压力，自带滤器，燃烧器油泵和辅锅炉燃烧器油泵相似。

1.2 主风机

主风机主要有如下作用：对炉膛进行排烟，为炉膛建立一定的负压。在炉壁夹层内有空隙，在主风机运转时会向夹层内提供空气，再从炉壁上开出的出气孔向炉膛的各部位提供空气，为火焰燃烧提供充足的燃烧空气。当运行结束时，将启动开关打到停止位，燃烧停止，当第一燃烧器温度低于100 ℃时，主风机停止，此时燃烧器内的温度会回升，当温度达到145 ℃时，主风机会再次启动。

2.工业锅炉燃烧器安全隐患研究

2.1燃烧空气及排气烟道不畅

经过以上3种情况的检查都没有查出原因后，岗位人员怀疑主燃烧器是否燃烧空气不足，因为在历史故障中燃烧器出现过燃烧空气不足导致燃烧器无法正常点火的情况。借鉴历史故障可知，出现燃烧空气不足的原因主要有以下几种：（1）主风机反转；（2）压力开关不动作；（3）排气烟道不畅通；（4）炉壁出气孔堵塞。经过岗位人员对以上问题的逐一检查排除，主要对主风机排气烟道及炉膛内出气孔进行全面检查，发现除个别出气孔被堵死外其余都正常，并没有出现以上几种导致燃烧空气不足的问题，在确认后也排除了此种可能。在部件及气路都正常的情况下，岗位人员对燃烧器整体进行拆卸检测，通过检测油泵整体、点火电极、喷嘴、压力管路、连接轴等部件，均未发现异常情况。岗位人员决定安装燃烧器点火重新试验检查，通过重新点火试验发现风机等全部运行正常，但还是出现主燃烧器点火失败的情况，通过仔细观察和对比后发现，燃烧器点火后喷嘴的燃烧火焰与之前相比有所缩短。岗位人员通过讨论分析后得知，因为此前更换了新燃烧器，新燃烧器喷嘴和原装燃烧器喷嘴型号相同，但孔径要比原装喷嘴大，燃烧的火焰长度也不同，所以点火后喷嘴的燃烧火焰与之前相比有所缩短，而燃烧器喷嘴喷射出的火焰长度缩短导致光敏电阻检测不到火焰，进而出现了主燃烧器点火失败的报警。另外燃料的充分燃烧需要适量的空气，燃烧器内的煤粉的燃烧，二次风量的过多或过少都会对燃烧器造成影响。煤粉燃烧器在二次风量不足的情况下燃烧，将产生大量的一氧化碳，造成大量的热量损失，同时大量黑烟被排入大气，造成能源浪费和环境污染;相反，煤粉燃烧器在二次风量过大的情况下燃烧。没有伴随燃料所消耗的多余空气会带走大量的热量，空气中的氮气在高温下会同氧气反应，产生热力型NOX，造成热量损失和环境污染。

2.2煤粉气流着火与燃烧

影响煤粉气流着火与燃烧的因素有很多，其中，煤粉挥发分、均匀性指数为其主要因素。煤粉挥发分越低，煤的着火温度就越高。煤粉进入炉膛后，加热到着火温度所需的热量就比较多，时间比较长。所以燃用无烟煤、贫煤等低挥发分煤时，为着火迅速，应提高着火区温度，使高温烟气尽可能多的回流。挥发分越高，着火越容易，应注意着火不要太早，以免结渣或烧坏燃烧器。煤粉越细，总表面积越大，挥发分析出就快，着火可提前，燃烧也越完全。另外，煤粉的均匀性指数n越小，粗煤粉较多，燃烧完全程度会降低。因此，燃烧挥发分低的煤时，应该用较细较均匀的煤粉;炉膛温度高，着火点可提前，燃烧迅速且完全，但炉膛温度过高也不允许。燃烧低挥发分煤时，应适当提高炉膛温度，可采用热风送粉，燃烧高挥发分煤时，可适当降低炉膛温度。空气量过大，炉膛温度下降，着火和燃烧不利;空气量过小，燃烧不完全。一次风与二次风的配合，一次风量以能满足挥发分的燃烧为原则。一次风量和一次风速提高都对着火不利。一次风量增加，煤粉气流加热到着火温度所需热量加多，着火点推迟。一次风速高，着火点靠后，一次风速低，会造成一次风管堵塞，还可能烧坏燃烧器。一次风温高，煤粉气流达到着火点所需热量少，着火点就会提前。

2.3炉膛负压控制系统

炉膛压力和烘干滚筒的压力同样是煤粉燃烧器系统设计中的重要方面。设备或控制系统设计不合理，或者是设备和控制系统出现故障等就有可能发生可燃物聚集在炉膛内的情况。由于火焰的传播速度很快，煤粉燃烧生成的烟气容积突然增大，来不及由炉膛排出，使得炉内压力聚增。炉膛压力过高或过低都会对生产带来安全隐患。当炉膛压力过高时，火焰以及烟气会大量的从烘干筒和燃烧器的缝隙间冒出，一方面使得大量的能量损失，造成燃料消耗增加;另一方面也降低了煤粉燃烧器的使用寿命，对工作环境影响极为为恶劣，对工作人员都存在着非常大的危险性。炉膛压力过低时，会大量吸收冷空气，烟气流失太快，烘干加热效果不好，增大引风量的功率导致电耗增加。

炉膛压力是煤粉燃烧器燃烧系统的重要被控对象，压力大小实际上表征了对炉膛的送风量和引风量之间的一种关系，最终关系着煤粉燃烧器运行的安全。影响炉膛压力变化的主要因素包括炉膛负荷变化时的送风量和引风量的变化。通过控制变频器来控制引风量的大小，从而达到控制炉膛压力的目的。在给煤量增大的同时，送风量也要成一定比例的增加，而炉膛负压受到干扰的影响后必然不同程度的下降，这就需要增加引风机的风量来保证炉膛负压能够稳定。炉膛负压过低时，大量的空气体流失，烟气含氧量升高;炉膛压力过高时炉膛温度很高，这样燃烧器的运行就会存在安全隐患。

结语

我国的工业自动化技术起步较晚，锅炉燃烧控制整体发展水平都低于欧美一些发达国家。随着改革开放的到来，国内经济社会高速的发展，为智能控制的快速提升提供了很好的平台，国外煤粉燃烧器控制技术以及成果也起到很好的借鉴作用。所有这些，都为我们的工业自动化技术在未来的发展中起到了积极作用。

参考文献

[1]张海，吕俊复，崔凯，等.旋流煤粉燃烧器低NOx排放的设计分析[J].热力发电，201039(11): 32-36.

[2]张晓辉，孙锐，孙绍增，秦明.燃尽风与水平浓淡燃烧联用对NOx生成的影响[J].中国电机工程学报，2007(29): 56-61.

[3]谭静.煤粉燃烧器氮氧化污染物减排方法研究[J].环境科学与管理，2018,43 (06) : 27-29+68.

[4]秦裕砚，孙锐，李争起，等.径向浓淡旋流煤粉燃烧器流动特性研究及应用[J].中国电机工程学报，2017(09): 73-77.

[5]孙锐，李争起，孙绍增，等.四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程数值模拟[J].机械工程学报，2016, 042(008):107-113.

[6]赵星海，白贵生，贺楠，等.不同富氧配风方式下墙式切圆锅炉低负荷燃烧特性数值模拟[J].热能动力工程，2018, 033(007): 64-69.