燃?xì)忮仩t檢驗(yàn)中燃燒器檢測(cè)方法的若干思考

梁士仁

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院）

0 引言

近年來(lái)，由于國(guó)家環(huán)保政策的力度不斷加大，我國(guó)燃?xì)忮仩t的數(shù)量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)工業(yè)鍋爐基本均采用燃用天然氣這種清潔燃料，并逐步淘汰燃煤甚至燃用柴油，但相應(yīng)的燃?xì)獍踩L(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。

2017年1月12日上午，湖北省枝江市某企業(yè)一臺(tái)臥式內(nèi)燃鍋爐在調(diào)試點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爐膛燃爆事故，造成2人死亡、7人受傷。經(jīng)初步分析，該事故是由于使用單位在燃燒器程序控制器正常運(yùn)行過(guò)程中，違規(guī)將燃?xì)獍踩袛嚅y強(qiáng)行短接通電開(kāi)啟，造成點(diǎn)火前燃?xì)膺M(jìn)入爐膛與空氣混合并達(dá)到爆炸極限，當(dāng)程序控制器運(yùn)行至點(diǎn)火位時(shí)爐膛發(fā)生燃爆。

為了保證燃?xì)忮仩t的安全運(yùn)行，避免同類(lèi)事故再次發(fā)生，國(guó)家質(zhì)檢總局辦公廳特此發(fā)布 “質(zhì)檢總局辦公廳關(guān)于燃?xì)忮仩t風(fēng)險(xiǎn)警示的通告” （2017年第2號(hào)）文件。筆者結(jié)合日常檢驗(yàn)工作中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，就燃?xì)忮仩t燃燒器安全連鎖裝置的檢驗(yàn)方法進(jìn)行了探討和分析。

1 燃?xì)馊紵鞯陌踩B鎖裝置

燃燒器新產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型后，應(yīng)當(dāng)由經(jīng)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局核準(zhǔn)、具有燃燒器型式試驗(yàn)項(xiàng)目的型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行型式試驗(yàn)，取得型式試驗(yàn)合格證書(shū)，方能投入使用。也就是說(shuō)，對(duì)于燃燒器的燃燒負(fù)荷、調(diào)節(jié)范圍、風(fēng)壓、安全連鎖等性能指標(biāo)都須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試認(rèn)證。

燃?xì)馊紵鞯倪\(yùn)行是由程序控制器控制的，主要控制位有前吹掃、點(diǎn)火、運(yùn)行監(jiān)測(cè)及熄火保護(hù)、后吹掃等。一般燃燒器程序控制器都具有上述功能并安裝在控制箱中。在燃燒器按程序運(yùn)行的過(guò)程中，有幾個(gè)重要的安全連鎖點(diǎn)起著保護(hù)作用，這些安全連鎖點(diǎn)主要是鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)、火焰檢測(cè)探頭、燃?xì)忾y門(mén)檢漏裝置以及燃?xì)忾y組中燃?xì)鈮毫^(guò)高或過(guò)低保護(hù)裝置[1]。

筆者在檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)，有些鍋爐使用單位對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)不規(guī)范、不及時(shí)，安全意識(shí)薄弱，甚至私自對(duì)一些安全連鎖裝置發(fā)生故障后采取錯(cuò)誤的短接措施。對(duì)于這些安全隱患，采用常規(guī)的檢驗(yàn)方法很難發(fā)現(xiàn)，這就給整臺(tái)鍋爐的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的不確定性。因此，筆者認(rèn)為，在對(duì)燃?xì)忮仩t的年度檢驗(yàn)中必須對(duì)以上幾個(gè)重要的安全連鎖點(diǎn)進(jìn)行安全檢測(cè)。現(xiàn)就對(duì)以上四個(gè)主要的安全連鎖裝置的檢驗(yàn)方法展開(kāi)深入的討論和分析。

2 鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)

鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)是一種探測(cè)元件，是用來(lái)檢測(cè)風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口之間壓差的一個(gè)微壓開(kāi)關(guān)。其重要作用是確保風(fēng)機(jī)在爐膛吹掃工作中維持一定量的安全空氣流量，避免因鍋爐燃燒器風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)擋板或鍋爐煙氣出口擋板失調(diào)，造成爐膛吹掃不暢從而引起點(diǎn)火爆燃或冒濃煙形式的惡化燃燒。鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)正常，可保證在排風(fēng)不暢的情況下能及時(shí)關(guān)閉燃?xì)馔ǖ?，使燃?xì)獠煌庑?。燃?xì)忮仩t燃燒器的鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)是必須配置的，它的工作參數(shù)設(shè)置值一般為200～500 Pa。

如何檢測(cè)鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)被短接。筆者認(rèn)為，可以在檢驗(yàn)過(guò)程中將鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)原工作參數(shù)設(shè)置值先行記錄，再將設(shè)置值回歸零位，然后啟動(dòng)燃燒器。觀察燃燒器能否檢測(cè)到鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)異常，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，并切斷燃燒器自身運(yùn)行。通過(guò)這一過(guò)程，可以查證鍋爐使用單位是否存在對(duì)鼓風(fēng)風(fēng)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行短接以屏蔽其功能的行為。

3 火焰檢測(cè)探頭

火焰檢測(cè)探頭 （探測(cè)器）是一個(gè)燃燒火焰光傳感器，也是整個(gè)燃燒器控制中最為重要的安全連鎖點(diǎn)。燃?xì)馊紵捎脩腋』鹁嫒紵?，具有不穩(wěn)定性。點(diǎn)火時(shí)，風(fēng)和助燃空氣的配比偏大就會(huì)造成熄火，這時(shí)若不及時(shí)切斷燃?xì)夤?yīng)，大量可燃?xì)怏w集聚爐膛，就會(huì)引起爐膛閃爆 （熱爆）。火焰檢測(cè)探頭在燃燒器的程序控制中主要有三個(gè)功能：在燃燒器未投入點(diǎn)火運(yùn)行時(shí)，禁止出現(xiàn)爐膛明火火焰；在點(diǎn)火過(guò)程中，確認(rèn)燃燒火焰的建立；在燃燒過(guò)程中檢測(cè)火焰明火的存在并連鎖主燃?xì)忾y門(mén)。

燃?xì)馊紵鞒Ｓ玫奶筋^有紫外光敏管探頭和電離棒探頭。燃?xì)饣鹧鏋樗{(lán)焰，一般紅外探測(cè)器不起作用。燃油燃燒器可用紅外探頭，因?yàn)槿加突鹧鏋辄S焰，含有大量紅外輻射。油氣兩用燃燒器只能用紫外光敏管探頭，單燃?xì)馊紵骺捎秒婋x棒探頭。

在檢驗(yàn)過(guò)程中，可以對(duì)紫外光敏管探頭在無(wú)明火狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)。在鍋爐待用狀態(tài)下 （燃燒器程控器有電未啟動(dòng)）拔出探頭，用打火機(jī)等明火照射探頭，就可引起探頭報(bào)警。因?yàn)槊骰鸹鹧婧写罅孔贤饩€輻射，紫外光敏管探頭可以很容易探測(cè)到。電離棒探頭能在火焰燃燒過(guò)程中產(chǎn)生離子電流從而產(chǎn)生信號(hào)，即給出連鎖信號(hào)。檢驗(yàn)中斷開(kāi)火焰探測(cè)器連線即可測(cè)試其可靠性。切記不可用切斷燃?xì)夤?yīng)和切斷主燃?xì)忾y的方法來(lái)測(cè)試，因?yàn)檫@樣可能會(huì)產(chǎn)生其他的安全連鎖報(bào)警并掩蓋火焰報(bào)警信號(hào)，具有安全陷患。

4 燃?xì)忾y門(mén)檢漏裝置

燃?xì)馊紵髦魅細(xì)饪刂崎y系統(tǒng)中應(yīng)配置兩只串聯(lián)的自動(dòng)安全切斷閥或者一只組合閥，而額定輸出熱功率大于1 200 kW的燃燒器還必須配置燃?xì)忾y門(mén)檢漏裝置[2]。若燃燒器在啟動(dòng)之前，燃?xì)庖研孤┻M(jìn)入了爐膛，點(diǎn)火時(shí)就會(huì)引起爐膛爆燃（冷爆）事故發(fā)生。為了確保燃?xì)忮仩t安全點(diǎn)火運(yùn)行，就必須確保燃?xì)忾y門(mén)檢漏裝置工作狀態(tài)正常。

常用的燃?xì)忾y門(mén)檢漏裝置有下述兩種型式。

（1）增壓式檢漏

將燃?xì)忾y門(mén)前供氣的管道中燃?xì)獬槌黾訅?，然后打到兩個(gè)燃?xì)忾y門(mén)之間的空腔中，使空腔中的燃?xì)鈮毫Ρ乳y門(mén)前管道的供氣壓力高約20 kPa，并靜置10～15 s。檢測(cè)其空腔中的壓力下降值，一般壓力下降超過(guò)10 kPa就認(rèn)為閥門(mén)有泄漏，這時(shí)須禁止鍋爐投入運(yùn)行。

（2）程序式檢漏

在兩只燃?xì)忾y門(mén)之間的空腔中設(shè)置一個(gè)燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)，其壓力設(shè)定值為供氣壓力的一半。檢漏工作分兩個(gè)階段進(jìn)行，先檢測(cè)燃?xì)廨斎雮?cè)的閥門(mén)V1，后檢測(cè)燃燒器側(cè)的閥門(mén)V2。第一檢測(cè)階段開(kāi)始時(shí)閥門(mén)V2先打開(kāi)5 s，向鍋爐爐膛內(nèi)排空兩閥之間空腔中存留的燃?xì)猓缓箨P(guān)閉閥門(mén)V2。在15～22 s檢測(cè)時(shí)間段中，實(shí)測(cè)設(shè)置的燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)的壓力不上升至設(shè)定值 （燃?xì)夤鈮毫Φ?0%），否則就表明閥門(mén)V1有泄漏。若第一檢測(cè)階段檢測(cè)合格，則進(jìn)入第二檢測(cè)階段。此時(shí)先將閥門(mén)V1打開(kāi)5 s，使壓力燃?xì)獬錆M檢測(cè)段空腔中，然后關(guān)閉閥門(mén)V1。檢測(cè)空腔中壓力，若與供氣壓力相同，則閥門(mén)V2完好；若空腔中壓力下降至設(shè)定值 （供氣壓力的50%），則表明閥門(mén)V2有泄漏。只有當(dāng)兩個(gè)檢測(cè)階段都合格，燃燒器才能投入運(yùn)行。

增壓式檢漏裝置是一體化的，安裝在燃?xì)庵麟姶砰y邊，一般配置于管徑小于80 mm的閥門(mén)。檢驗(yàn)時(shí)，可以將檢漏裝置中的壓力檢測(cè)點(diǎn)位上的內(nèi)固定螺釘松開(kāi)，造成失壓，然后啟動(dòng)燃燒器，這時(shí)會(huì)發(fā)生故障報(bào)警。測(cè)試后再擰緊內(nèi)固定螺釘。程序式檢漏裝置可配置于任何口徑的閥門(mén)。壓力開(kāi)關(guān)安裝在燃?xì)庵麟姶砰y邊，程控器安裝在控制箱中?？捎猛瑯臃椒z驗(yàn)程序式檢漏裝置，操作時(shí)只需將壓力開(kāi)關(guān)邊上的壓力檢測(cè)點(diǎn)位的內(nèi)固定螺釘松開(kāi)，然后啟動(dòng)燃燒器，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。檢驗(yàn)檢漏裝置后，通常需要重復(fù)再測(cè)試一次，以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常。

5 燃?xì)鈮毫^(guò)低或過(guò)高保護(hù)裝置

燃?xì)馊紵饕话憔渲靡粋€(gè)燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)，即燃?xì)鈮毫^(guò)低保護(hù)的壓力開(kāi)關(guān)。額定輸出熱功率超過(guò)3 000 kW的燃燒器需配置兩個(gè)燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)，燃?xì)鈮毫^(guò)低保護(hù)的壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置在燃?xì)忾y門(mén)的進(jìn)口側(cè)，燃?xì)鈮毫^(guò)高保護(hù)的壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置在燃?xì)忾y門(mén)的出口側(cè)。當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谠O(shè)定值時(shí)，不允許鍋爐啟動(dòng)，或已經(jīng)啟動(dòng)的鍋爐也要切斷燃燒，以避免火焰回火。當(dāng)燃?xì)鈮毫Ω哂谠O(shè)定值時(shí)，應(yīng)避免大量燃?xì)膺M(jìn)入爐膛，造成不完全燃燒。

檢測(cè)時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)，將 “燃?xì)鈮毫^(guò)低值”調(diào)高，使之超過(guò)供氣壓力值，從而切斷燃燒、禁止啟動(dòng)，檢測(cè)后再恢復(fù)設(shè)定值；將 “燃?xì)鈮毫^(guò)高值”調(diào)低，使之降低至火焰熄滅，檢測(cè)后再恢復(fù)設(shè)定值，啟動(dòng)燃燒。

6 結(jié)論

在對(duì)燃?xì)忮仩t實(shí)施外部檢驗(yàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)以上四個(gè)安全連鎖裝置的檢測(cè)，可以最大限度地避免燃?xì)馊紵髟趩?dòng)點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆燃、在運(yùn)行中突發(fā)熄火后爆燃以及回火事故。以上四個(gè)方面的檢測(cè)均需在同一傳感器上調(diào)整，才能有效檢測(cè)并保證其可靠性。通過(guò)以上幾個(gè)步驟的檢驗(yàn)，可以消除燃?xì)馊紵髟谶\(yùn)行中的安全陷患。在進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)由燃燒器制造單位或其授權(quán)單位的技術(shù)人員配合實(shí)施，以確保檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

[1] 金定安，曹子棟，俞建洪.工業(yè)鍋爐原理 [M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，1987.

[2] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.燃油（氣）燃燒器安全技術(shù)規(guī)則：TSG ZB001—2008[S]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2008.