锅炉房燃气系统设计（精选11篇）
锅炉房燃气系统设计 篇1
1 概述
随着经济社会的快速发展, 城市大气污染状况日益严重, 部分城市雾霾天气频繁出现。为减少大气污染物的排放, 清洁的燃气锅炉逐步取代城市近郊污染严重的燃煤锅炉将成为发展趋势。然而, 燃气的易燃、易爆等安全问题也备受人们关注, 燃气系统设计是否合理, 直接关系到锅炉安全可靠的运行, 如果设计时考虑不周全, 运行过程中有可能发生燃气爆炸的严重事故。
2 锅炉房燃气爆炸的条件和原因分析
众所周知, 燃气爆炸有两个必要条件:一是燃气在空气 (氧气) 中的浓度要达到爆炸极限;二是要有一定的温度、火焰或火花。燃气锅炉调试、运行中只要上述两个条件同时具备, 就会发生爆炸事故。本文从发生爆炸的原因和阶段, 将锅炉房爆炸事故分为点火爆炸、熄火爆炸和漏气爆炸。
点火爆炸即锅炉点火时发生的爆炸事故。锅炉长时间停运或检修完毕后首次点火或首次点火未成功重新进行点火时, 未对炉膛通风吹扫或吹扫时间不够时, 炉膛内可能积聚有一定量的燃气空气混合物, 此时直接打开燃气开关进行点火, 就具备了浓度和温度两个条件发生爆炸。据相关统计数据, 以往燃气锅炉爆炸事故中, 大多数是发生在点火过程中。
熄火爆炸即锅炉熄火或燃烧不稳定时发生的爆炸事故。当风压过低或燃气压力突然降低时, 燃气与空气匹配失调, 燃烧器出口处的流速降低造成回火, 此时燃烧器内具备了爆炸的两个条件。当燃气压力过高时, 燃烧器处于欠氧燃烧, 未完全燃烧的燃气在炉膛或烟道内逐渐聚集达到爆炸极限。燃气与空气比失调, 导致燃烧不稳定, 甚至熄火, 这时如仍有可燃气继续进入炉膛, 燃气的聚集同样会达到爆炸极限。当燃气浓度达到爆炸极限时, 由于炉膛、烟道中都有一定的温度, 就具备了爆炸条件。
漏气爆炸主要是指燃气泄漏到室内或地下密闭空间发生的爆炸。当燃气管道、锅炉本体、燃烧器或管道零部件出现漏气而没有及时发现, 泄漏的燃气经过一段时间聚集后达到爆炸极限, 这时遇到明火或火花就会发生爆炸。埋地管线防腐措施不当或遭破损, 被燃气中或潮湿土壤中的腐蚀性介质腐蚀, 导致管线穿孔漏气, 泄漏到地下空间中的燃气聚集后遇火花发生爆炸。
3 燃气系统安全设计措施
3.1 安全设计的原则
从上述燃气爆炸的两个必要条件可知, 理论上只要去掉其中一个条件就可以避免爆炸, 然而锅炉房燃气系统与单纯的燃气输送系统不同, 锅炉点火、燃烧已经具备爆炸必须的温度条件, 另外锅炉调试、运行、检修过程中产生的静电、火花等因素也无法绝对排除。因此锅炉房燃气系统安全设计原则是从燃气爆炸必须的浓度条件着手, 采取相关措施避免燃气浓度达到爆炸极限。
3.2 燃气系统阀组设置
锅炉房燃气管道入口处应装设总控制阀与紧急自动切断阀, 以便在紧急情况下能快速切断燃气, 避免发生事故。
每个燃烧器前的供气支管上, 应装置手动切断阀, 用以切断气源;为防止燃气管路压力波动造成的燃烧不稳定, 应设置稳压阀和压力上、下限开关;为实现燃气与空气的最佳匹配, 燃气管道还应设置流量调节阀;燃烧器前送风管道上设置止回阀, 以防止回火或空气倒流。为提高燃气系统安全性, 电磁速关阀和手动切断阀串联使用。
手动切断阀应优先考虑球阀, 阀门的填料密封等材质避免使用铜或铜合金, 以免与燃气长时间接触后被腐蚀产生漏气。
3.3 燃气泄漏保护
锅炉房内燃气可能的泄漏点主要是锅炉本体、燃烧器、燃气阀组以及燃气的控制、调节、测量等零部件, 由于燃气比重较轻, 泄漏的燃气很快会聚集在锅炉房内上部。因此为了能及时发现燃气泄漏情况, 应在主要泄漏点上方设置高性能、高灵敏度的可燃气体报警装置, 并且报警装置必须与燃气管道紧急切断阀和机械排风设施联锁, 当燃气报警装置报警时, 紧急切断阀立即动作切断气源, 同时排风设备迅速将锅炉房内燃气排出室外。
3.4 燃气吹扫和放散
为避免燃气管道内出现燃气与空气混合情况, 在管道开始供气和停止供气时, 以及对发生泄漏的管道进行电气焊处理时, 需要用氮气或惰性气体置换管道内的燃气或空气。因此燃气管道上必须合理地设置吹扫口、放散口和放散管道, 置换出的燃气需经放散管道排至室外。
设置吹扫、放散口应以排净管道内的燃气或空气为原则, 如锅炉房进气管总切断阀的前面 (顺气流方向) 、燃气干管的末端、管道的最高点、燃烧器前两切断阀之间的管段处应设置放散口, 在总切断阀的后面、两切断阀中间的管段应设置吹扫口。
3.5 燃气系统连锁保护
为避免人为误操作, 设计自动点火程序时应考虑各种可能的误操作情况, 要求程序能识别错误指令并予以纠正, 比如点火前必须进行充分吹扫, 无论首次点火还是点火未成功后紧接的再次点火, 必须按先吹扫后点火的逻辑进行。
为消除燃烧过程中燃气、空气压力波动以及一些偶然因素造成的安全隐患, 应设燃气压力过高和过低、送风风压过低、熄火、断电、风机跳闸、燃气泄漏 (泄漏量达到一定值) 的联锁保护, 一旦出现上述故障时应立即切断燃气阀。
3.6 燃气管道布置要点
对于锅炉房输气管道, 布置时尽量缩短燃烧器前电磁阀组与燃烧器的间距, 以保证阀门打开后燃气迅速到达燃烧器, 减少点火逻辑时间差, 阀门关闭后进入炉膛的燃气量 (电磁阀到燃烧器之间管道内) 最小。为减小燃气管线压力波动造成的不良影响, 调压器后燃烧器前的管道应有足够的汇管容量, 具体容量根据调压器和安全阀的参数计算确定。对于放散管道, 应根据具体布置情况引至室外, 放散管出口与百叶窗、吸风口等保持一定距离, 防止排出室外的燃气再次被吸入室内。按《燃规》要求, 放散管出口应高出屋脊2m以上。为防止燃气聚集, 放散管口顶端严禁装设弯管, 但应采取其他方式防止雨水灌入。对于埋地的燃气管道, 可采用高性能的防腐涂料与阴极保护相结合方法进行防腐处理, 确保埋地管道的可靠性。管道敷设时与建筑物基础、电缆、热力管道等之间应满足《燃规》中相应的间距要求。此外, 对于锅炉房、烟道等必要时合理设置泄压口, 以减小燃气爆燃时的破坏力。
4 结束语
尽管锅炉房发生燃气爆炸有多方面的原因, 但如抛开调试、运行时的误操作和设备故障等不确定因素, 仅从燃气系统的设计方面考虑, 设计过程中充分考虑安全性, 采用合理的燃气系统, 设置必要的安全装置和冗余措施, 将能有效地减小或避免安全事故的发生。
摘要：分析了锅炉房燃气爆炸的两个必要条件和主要原因, 并对燃气系统设计时应考虑的安全措施进行了讨论。
关键词：燃气系统,安全,设计
参考文献
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锅炉房燃气系统设计 篇2
摘 要：武汉钢铁集团鄂钢公司富裕煤气发电项目新建两台150t/h燃气锅炉控制系统采用浙大中控DCS控制软件实现了设备维护及生产操作人员的远距离访问和监视。本文介绍了燃气锅炉燃烧控制系统、汽包水位控制系统、锅炉送风自动控制系统及锅炉炉膛安全监控系统等的主要特点和控制流程。实践证明，该系统达到了锅炉燃烧工况良好、节能降耗的工艺要求，且运行稳定可靠。
关键词：锅炉自动控制；燃烧双交叉控制；FSSS控制系统概述
锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、油或气等燃料的燃烧过程释放出热能，并通过传热设备把热量传递给水，将水转变为过热蒸汽，过热蒸汽直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。武汉钢铁集团鄂钢公司富裕煤气发电项目新建2台150t/h燃气锅炉，锅炉燃烧产生的过热蒸汽部分送至汽轮机用于发电，部分送至外网满足其它用户生产、生活需要。
锅炉控制系统分为燃烧系统、汽水系统、烟风系统及减温减压系统，控制系统主要完成设备操作、设备状态及生产参数的监控功能，汽包水位自动控制调节功能，炉膛负压控制调节功能，锅炉送风风量控制调节功能及热风烧嘴和煤气烧嘴控制调节功能，锅炉上位系统实现了画面显示、设备操作、报警、历史趋势记录及报表打印等功能。系统介绍
2.1 燃烧系统
锅炉燃烧介质由高炉煤气及焦炉煤气组成，分三层，每层四路进入锅炉本体混合一定量的热风参与燃烧过程。每个烧嘴处设计有火焰监视器，共12个，用于监视炉膛火焰的持续性及大小，在上层及下层各烧嘴处设计有点火器共8个，每条高炉煤气、焦炉煤气及热风管道上均设计有气动调节阀，通过调节调节阀阀门开度来控制炉膛温度，并在锅炉本体设计有热电偶用于监测炉温。
2.2 汽水系统
锅炉汽水系统流程如下：除氧器→高压给水泵→省煤器预热→锅炉汽包→生成不饱和蒸汽→I级过热器→I级过热器集箱→喷水减温器→II级过热器→II级过热器集箱→生成饱和的过热蒸汽→用户。
2.3 烟风系统
空气由送风机送至空气预热器进行预热成为热风，热风送至烧嘴与煤气混合燃烧，生成高温烟气，烟气由引风机牵引经过过热器、省煤器、预热器至烟囱排放，并将锅炉燃烧产生的不饱和蒸汽加热成高温高压饱和蒸汽。系统配置
锅炉控制系统分为上位和下位两类系统组成，下位控制系统实现了L0级（现场控制设备级）与L1级（基础自动化系统级）间的网络连接，并预留L2级（过程控制计算机系统级），上位控制系统实现现场显示、储存、报警、打印等功能。控制功能
4.1 燃烧控制系统
锅炉燃烧自动调节的基本任务，是使燃料燃烧产生的热量，适应蒸汽负荷的要求，且要保证燃烧经济和锅炉运行安全，为此合理的风煤比才能维持汽包内或出口蒸汽压力在需要的范围内。
4.1.1 对空气和燃料的控制
锅炉用水经省煤器预热后，注入锅炉内，在进水管道内，进行流量、温度、压力测量，送至调节器。在这一调节器中，通过减法器计算出温度差，将前面所测得的流量乘以温差，即可求得进水管道中所注入的水所需的热量。而出口测的热水温度信号送给温度调节电路，温度调节电路将它在与人工设定值水平SP之间进行控制计算，将输出信号作为结果输出，将前面原料加热所需要的热量加到该输出信号中，作为燃料流量的设定值，与燃料流量这一小闭环所检测出此时燃料的流量值，做一差值计算，从而调节燃料控制阀的大小，进而进行热量控制。
4.1.2 燃烧双交叉控制
双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃烧比值为手段，达到燃烧时始终维持低过剩空气系数，从而保证了较高的燃烧效率，同时也减少了排烟对环境的污染。
双交叉燃烧控制实际上是以炉温调节为主回路，以燃烧流量和空气流量调节并列为副回路的串级调节系统，加上高、低信号选择器组成的带有逻辑功能的比值调节系统。它的主要作用是当炉子负荷变化，以维持炉温在给定值上，而且使燃烧工况始终处于低过剩空气系数的经济合理状况。
4.2 汽包水位控制
锅炉汽包水位控制常用的有位式调节和连续调节两种方式。位式调节是根据汽包水位高、低两个位置进行控制的，适用于蒸汽量小于4t/h的燃气锅炉。本锅炉采用三冲量水位自动调节系统。汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成。汽包水位信号是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
4.3 炉膛负压调节
炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度，保持炉膛负压在-20～-10pa的微负压状态，保证锅炉安全燃烧。引风机停止后，其风门执行机构需自动关闭。
4.4 锅炉送风自动控制
送风自动控制的目的是：使锅炉所投入的燃料在炉膛中燃烧时，自动投入合适的风量，以保证锅炉的经济燃烧。通过煤气压力调节送风压力，进而达到最高的锅炉热效率，烟气含氧量作为总风量的修正值，通过调节送风机变频器频率来调节送风压力。
4.5 锅炉过热蒸汽温度自动调节
锅炉房燃气系统设计 篇3
【关键词】燃气锅炉房；安全设计；细节
在燃气锅炉房设计中， 设计成果要满足项目的使用功能， 更要保证项目的安全运行。因此， 设计人员必须严格遵循相关专业的设计标准。
1.燃气锅炉房的安全设计方案
1.1合理确定燃气锅炉房设置的位置。锅炉房宜设置在独立的专用房间内。若设置在建筑物内时，燃气锅炉房宜布置在建筑物的首层，不应布置在地下2 层及2 层以下，只有燃气常压锅炉可设置在地下2 层。另外，燃气锅炉房不宜设在人员密集场所的上1 层、下1 层或贴邻的房间内，即主要疏散口的两旁。可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层和顶层内。同时，各个城市所供应的燃气类别也不同，有人工煤气、液化石油气、天然气等。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。如果锅炉房处在半地下室、地下室内，则禁止采用液化石油气等密度大于空气的燃气作为燃料。切忌在设计中照搬照抄，不考虑实地的情况，而出现违反设计规定的情况。
1.2燃气调压间设计。燃气锅炉燃烧器所需的燃气压力一般为10kPa～20kPa，而市政燃气管道一般为中压供气，约为0.4MPa。为保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，避免燃烧不稳定，甚至引起脱火，应设专用的天然气调压装置。实际设计中，燃气调压装置的设置一般有两种方式。其一，与锅炉房建筑合并，设置在一个建筑物内，对调压间按以下要求进行设计：调压间应为靠外墙的单层建筑，与相邻房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启的门窗，地面采用不发火花的材料，并留有一定的防爆面积，并设置事故排风装置、燃气报警器等。调压间属甲类生产厂房，因此调压间的电气装置应采用防爆型。其二，在锅炉房附近露天设置锅炉房专用的燃气调压箱。因其为露天设置，大大降低了锅炉房因燃气调压箱泄漏燃气引起爆炸的几率。设计中若场地允许，应优先采用第二种调压设置方式。
1.3燃气供应管道安全设计。燃气锅炉房供气管道系统的设计是否合理，不仅对保证锅炉安全可靠运行关系极大、而且对供气系统的投资和运行的经济有很大影响。因此，在设计时必须给予充足的考虑和重视。当采用埋地敷设时，最小埋设深度应符合下列要求：埋设在机动车道下时，不得小于0.9m；埋设在非机动车车道（含人行道）下时，不得小于0.6m；埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3m。如不能满足上述规定，必须采取措施以确保安全。由锅炉房室外引入的燃气总管，在安全和便于操作的地点，应装设与锅炉房燃气浓度报警装置联动的总切断阀，阀后应装设气体压力表。每台锅炉燃气支管上.应配套性能可靠的燃气阀组，阀组前燃气供气压力和阀组规格应满足燃烧器最大负荷需要。锅炉房内燃气管道一般采用单母管。采用双母管时，每条母管可按锅炉房最大计算耗气量的75%考虑，
1.4锅炉房泄爆及送排风。锅炉房抗暴和泄压的目的是要将锅炉爆炸时引起的破坏范围和损失尽量减小。锅炉间应做成抗爆体，在抗爆体上开设足够的泄压口（如玻璃窗、天窗、轻型屋面、轻质墙体等），使爆炸释放出的瞬间能量及时排泄，降低其破坏力。泄压口的设置应避开人员集中的场所和主要通路，宜设置在靠近容易发生爆炸的部位泄压面积不少于锅炉间占地面的10%。燃气锅炉房和调压间等有爆炸危险的房间，应设置独立的送排风系统，通风量必须满足正常工作时，换气次数不少于6 次/h，事故通风时不少于12 次/h，不工作时换气次数不少于3 次/h，且应使用防爆型的通风装置。在燃气锅炉房间、调压间及计量表间必须设置燃气浓度检测报警器、紧急切断阀和防爆排风装置。燃气浓度检测探头要与防爆排风扇、紧急切断阀联动。一旦发现漏气，探头首先探测其浓度，把信号传给排风系统启动，如果浓度继续升高，紧急切断阀开始工作，将燃气切断，排除事故。
2.细节问题
2.1规划设备选型， 避免成为点燃源； 防止电弧及电火花的外泄， 降低电气设备的表面温度。在爆炸性气体环境中， 按照有关规范、标准和规定， 正确选用合适的防爆电器， 是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。防爆电器的基本保护措施就是符合国家防爆电气标准要求， 从设备的设计和制造水平上提高本身的安全性。
2.2根据现行标准锅炉房可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层和顶层内。同时，各个城市所供应的燃气类别也不同，有人工煤气、液化石油气、天然气等。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。如果锅炉房处在半地下室、地下室内，则禁止采用液化石油气等密度大于空气的燃气作为燃料。切忌在设计中照搬照抄，不考虑实地的情况，而出现违反设计规定的情况。
2.3锅炉燃烧器所需的燃气压力相对较高，一般达0.005～0.03 MPa，且小时流量较大。保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，对燃烧的工况与安全运行有很大关系。燃烧器前的压力若有增减，燃气流量也会增减，由于压力不稳定，从而造成燃烧不稳定，甚至引起回火和脱火。所以应设置专用调压装置和民用气及其他生产用气分开设置，以减少其他用户负荷的变动造成锅炉燃烧器前的压力波动过大，引发事故。调压装置宜设置在单独的建、构筑物内，也可设置在有围护的露天场地内。
2.4燃气调压装置应选用直接式调压器，因为锅炉启动时需要的燃气流量在瞬时即可达到额定流量。而间接式调压器虽然出口压力较为稳定，但不能满足锅炉瞬时启动的大流量要求。
3.结束语
燃气锅炉房的安全设计是保证供热质量与安全的关键， 设计人员肩负的责任重如泰山。设计标准是设计人员进行专业设计的科学依据， 严格遵循设计标准是设计质量的根本保证。
参考文献：
[1]李德东. 燃气锅炉的选型及应用[J].现代制造技术与装备，2015（ 8）： 41-43.
[2]詹淑慧. 燃气供应[M].北京： 中国建筑工业出版社，2014.
锅炉房燃气系统设计 篇4
随着科技的进步,能源消耗结构趋向多样化,其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源,有着广阔的应用前景。在一些发达国家,石油和天然气在能源消耗中约占60%,成为第一能源。其中,燃油燃气锅炉已经占有相当大的份额。燃油、燃气锅炉的燃烧效率高、体积小、无尘和噪声低,并且适合于自动控制,性能调节灵活,运输方便。我国有十分丰富的天然气资源,预计储量占全球天然气预计储量的10%左右。因此推广燃气锅炉在我国具有广阔的发展前景。但是,目前在运行中还存在很多问题,如燃烧效率低、自动化程度低、热效率低、价格高等,使燃气锅炉的推广应用受到很大限制。设计高效、安全的锅炉,提高锅炉的自动化水平是燃气锅炉的关键问题。
1 锅炉系统结构
燃气热水锅炉组成及流量控制如图1所示。
燃气热水锅炉主要包括六部分:锅炉本体(热交换部分)、燃气供应系统、液位控制系统、点火系统、安全系统和燃烧控制系统,其中最主要的是燃气供应系统和燃烧控制系统。本文重点介绍燃烧控制系统的设计方法。
2 控制方案的确定
燃气锅炉是一个多输入、多输出、多回路和非线性的相互关联的对象,调节参数与被调节参数之间存在着许多交叉影响。如,当锅炉负荷变化时,所有的被调量都会发生变化。而且改变任一个调节量时,也会影响到其他几个被调量。因此,理想的锅炉自动调节系统应该是多回路的调节系统。但这种调节系统十分复杂,其数学模型仍是半经验性的,是经过许多假定与简化推导得出的,无法应用到实际的控制系统中。目前实际解决锅炉自动调节的方法是:将锅炉当作几个相对独立的调节对象所组成,相应地设置几个相对独立的调节系统,即锅炉给水自动控制系统、燃气锅炉安全连锁保护系统、锅炉燃烧自动控制系统等。
本设计将燃气热水锅炉燃烧系统视为三输入三输出系统,输入量为给水量、燃气量和送风量;输出量为出水口压力、出口温度和炉膛压力。
根据系统结构特点和控制要求,本设计控制算法采用模糊控制算法。模糊控制系统不依赖于系统精确的数学模型,特别适宜于较复杂的系统;模糊控制系统的鲁棒性强,适应于常规控制难以解决的非线性、时变及滞后系统。模糊控制器的设计采用二维模糊控制器,即以误差、误差的变化率作为输入,其控制规则如表1所示。
表1共包括49条规则,输入量误差E和误差的变化EC的分割数都为7。表中所示的规则依次为:
R1: If E=NB and EC=NB or EC=NM or EC=NS or EC=O then U=PB
R2: If E=NM and EC=NB or EC=NM or EC=NS then U=PB
R3: If E=NS and EC=NB or EC=NM then U=PB
……
Rn: If E=PB and EC=PB or EC=PM or EC=PS or EC=O then U=NB
3 控制系统结构设计
为了对多台锅炉实施集中监控,控制系统采用上位机微机监控与下位单片机数据采集相结合的控制方案。燃气热水锅炉智能控制系统由上位计算机(IPC)通过串口与下位机进行通信,将单片机从现场采集的各项系统运行参数的信号值实时上传至IPC进行处理和运算,通过IPC软件实现监控系统实时运行、人机交互和实时控制。
控制系统整体结构如图2所示。
4 系统硬件电路设计
在该系统中,上位机由一台微型计算机组成,其实时监控软件主要是实现控制系统的参数设置、工况显示、运行控制、数据统计、历史记录查询和报表等功能,它实时接收各下位机采集的温度和其他运行数据,记录各台锅炉的运行情况,全面监控锅炉控制系统的整体运行状况。上位机与主控单片机之间通过RS-232接口进行通讯,主控单片机负责控制各个节点进行数据采集。
下位机控制系统是由主控单片机、节点单片机(#1～#8)、软件及其外围部件构成。其中,每一节点单片机组成单台锅炉控制器,它以“一机一台”的方式自动控制单台锅炉的运行。通过采集单台锅炉的炉水出口温度、液位等热工参数,根据设定的程序对燃烧器、循环泵和电磁阀等各种外围设备进行控制,保证单台锅炉稳定、安全和经济的运行,同时通过主控单片机定时向上位机发送锅炉的工况数据,接收并执行上位机发送的控制指令,实施实时监控与智能控制。下位机控制系统结构电路图如图3所示。
5 控制系统软件设计
控制系统软件设计包括上位机软件设计和下位机软件设计。上位机采用VB编程主要完成参数设置、系统测试、数据显示等功能,采用中断工作方式。
下位机采用结构化程序设计,分为主程序和多个应用子程序。主程序完成逻辑控制、故障检测和显示功能,其流程如图4所示。
子程序主要完成温度控制、故障报警、模糊运算与推理、循环泵控制、系统通信等功能。以温度控制子程序为例,其子程序流程如图5所示。
6 结语
本设计以具有发展前景的燃气锅炉作为控制对象,采用具有人工智能的模糊控制算法对控制参数进行优化设计,实现了锅炉控制的智能化,提高了锅炉控制的自动化水平,锅炉运行性能较之传统设计有很大提高。仿真结果表明,基于模糊控制的燃气锅炉控制系统,无论在系统控制精度和鲁棒性方面都优于传统锅炉控制系统。
摘要：针对锅炉燃气控制系统中存在的问题,提出了基于模糊控制的燃气锅炉控制系统设计方法,设计了燃气热水锅炉的智能控制方案,阐述了模糊控制系统的实现方法。以燃烧控制系统为例具体介绍了控制系统的设计方法,对下位机的硬件电路和软件系统进行了详细设计。仿真结果证明,该系统具有良好的动态和稳态性能。
关键词：模糊算法,燃气锅炉,智能控制
参考文献
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燃气锅炉房管理制度 篇5
一 岗位责任制
1.司炉工岗位责任制
① 严格执行锅炉安全操作规程和各项规章制度，精心操作，定时进行巡回检查，正确填写运行记录；
② 严格遵守劳动纪律，监守岗位（不脱岗、不串岗），上班前四个小时之内和当班时不能饮酒，不做与生产无关的事；
③ 认真执行水质管理制度，定时进行水质分析，保证锅炉的给水，炉水符合国家标准要求；
④ 根据设备维修计划和锅炉设备情况，做好锅炉设备的维修保养工作，保证其安全经济运行；
⑤ 降低水、电、气、水软化剂等原材料消耗。
⑥ 发现锅炉燃气管道阀门，各种报警设施有异常现象危及安全时，应采取紧急措施并及时报告负责人；
⑦ 认真执行5S标准，保持锅炉设备和锅炉房、浴池内外清洁，做到文明生产；
⑧ 努力学习业务知识，不断提高操作水平。
二.锅炉安全操作规程
凡锅炉操作人员必须熟知锅炉的性能和各类安全知识，持证上岗。非本岗位人员严禁操作。值班人员严格按照规定认真做好运行记录。交接班人员应将设备及运行情况交底并检查锅炉运行情况是否良好。
1.锅炉运行前的检查与准备工作
① 检查燃气压力是否正常，调压阀是否正常工作；管道阀门有无泄漏；阀门开关是否到位，煤气管道是否有污水。② 试验燃气报警系统是否正常可靠工作。③ 检查软化水设备是否正常运行，水质是否合格； ④ 检查安全附件压力表、安全阀、水位计是否正常工作； ⑤ 检查水泵是否正常工作，供水阀门、循环水阀门是否打开； ⑥检查控制柜上电源是否正常，各种控制选项是否正确。2.启炉运行及停炉 1）蒸汽锅炉
⑴开启控制电源开关，设置控制选项及设备选择；
⑵按启动开关，启动燃烧器，监视锅炉正常点火运行。检查火焰颜色，调整风度开关。检查各部件运转是否正常；
⑶检查水位计显示水位是否正常，左右水位计液面是否一致，避免产生假水位。
⑷在锅炉升压后，查看炉体上压力表与分汽包上压力表压力是否一致。
⑸气压升至0.1～0.2MPA时，冲洗压力表存水弯管；清洗液位计，并进行补水，排污。
⑹检查锅炉人孔，法兰和阀门，发现渗漏处加以紧固，紧固后如渗漏，停炉检修；
⑺ 检查输水器是否正常疏水。
⑻ 气压升至2/3运行压力时，开始暖管送气，缓慢开启主汽阀，避免水击；(9)正常停炉
①关闭锅炉运行开关，关闭燃烧器开关、关闭燃气阀门； ②关闭主送气阀，让锅炉缓慢降压。手动将锅炉水位加至高水位 ③检查排污阀是否关闭严密防止锅炉失水； ④关闭上水阀门，防止回汽，损坏水泵； ⑤关闭电源总开关。(10)紧急停炉
当发现锅炉本体产生异常现象、安全控制装置失灵等情况时，要紧急停炉。当突然停电时，应紧急关闭主送气阀，防止锅炉失水。遇紧急停炉时，要及时通知主管领导。2)热水锅炉
⑴打开电源总开关，察看循环泵自动启动是否正常；分水包上出水压力、回水压力是否正常；
⑵调整出水温度、回水温度、使用温度、停炉温度控制。调整好定压压力装置；
⑶调整好设备选择，主、备补水泵，主、备循环泵选择。
⑷启动运行开关，监视锅炉正常点火运行，检查检查火焰颜色，调整风度开关。检查各部件运转是否正常（声响有无异常）；； ⑸ 检视锅炉升温状况、大小火转换，控制状况是否正常； ⑹检查排放系统空气、冲洗压力表并进行锅炉排污；
(7)检查回水压力与定压压力数值情况是否一致；
(8)正常停炉：在燃烧器处于小火时关闭燃烧器、关闭燃气总阀门。当锅炉水温降至一定温度后，关闭循环泵；
(9)紧急停炉：关闭锅炉进出口阀门，关闭锅炉电源总开关，关闭燃气阀门，查出原因，通知上级领导。
三 交接班制度
1、接班人应提前20分钟到岗，并穿戴好劳动保护用品；
2、接班人应向交班人询问，查看设备的运转及操作情况，并认真坚持锅炉设备是否完好，电源、水、气管路，锅炉辅助设备（包括水处理设备，药品）是否完好及安全附件是否灵敏可靠；
3、交接班时要交接工具，交接各项运行记录，交班人必须按要求项目认真、准确、真实填写交接记录，记录本要保持干净、整齐、无缺；
4、按要求交接班后，要履行签字手续，接班人员如发现有违章和故障及不符合规定时，有权拒绝签字、接班，并立即报告主管领导，解决问题后，再进行交接班工作；
5、若接班人员没到岗，有饮酒迹象、精神疲惫时，交班人员拒绝交班并及时报告主管进行处理。
四 设备的维修保养制度
1、司炉人员应明确设备保养维护工作的内容，验收标准，并认真填写锅炉运行记录；
2、随时对压力表、温度计，水位计进行目测检查；
3、每天应检查水泵运转是否异常，发现问题应及时解决；
4、每天进行水位调节器功能的检查，是否能自动上水，停泵；
5、每天对转动、滑动，凸轮部位进行功能检查；
6、每班冲洗水位计至少一次，蒸汽锅炉每班至少排污一次，热水锅炉每周至少排污一次，排污方法要正确；每天放水一次。
7、每周进行一次，超低水位停炉试验，即可用模拟缺水停炉又可排污，来检查超低水位停炉的功能。
8、每周进行一次燃烧器控制系统和电源检查。
9、每周进行阀门盘根要进行充填更换，消除跑、冒、滴、漏。
10、每月应对锅炉给水系统，逆止阀，平衡阀，清理一次，每两各月清理一次疏水装置。
11、每月要清理、清洗煤气管路上的过滤器。
12、安全阀每月手动，自动排放一次，手动安全阀受柄轻抬轻放，手动排放成功后进行自动排放，安全阀每年至少校验一次。
13、压力表每年校验一次，14、锅炉每年应进行一次全面保养。
五 巡回检查制度 一）、巡检人员责任
1．在岗时间内必须对自己所管辖的设备进行全面的巡回检查，做到认真、细致、不漏项，做到看、听、摸、闻四同时。2．不允许擅自延长检查间隔时间，更不允许无故不做检查。
3．如遇特殊情况，如设备故障，带病作业、气候骤变等情况发生时，巡检人员要依据具体情况增加巡检次数，密切注意设备运行情况。4．应及时将巡检情况向上级值班人员汇报，听取指示。
5．对巡检中发现的问题应积极采取相应的措施，清除故障或联系有关检修人员处理，同时填写有关交接班记录。
6．巡检人员应对由于检查不及时或不彻底、不全面所造成的一切后果负责。
二）、巡回检查的项目、内容及路线
巡回检查的路线一般由炉前到炉后、炉下到炉上、由仪表、附件到管道，由锅炉本体到辅机和附属设备，从头到尾进行检查。1．电源指示是否正常。
2．检查燃烧器保险阀前的供气压力是否符合燃烧规格的要求，各连接部分和阀门是否有漏气现象。锅炉受压部件可见部位有无鼓包、变形、渗漏。
3．循环泵是否正常运转。
4．燃烧器是否正常启停、有无异常声音、控制指示是否正常。5．是否有炉内缺水、热水超温等异常现象。
6．检查热水系统的管道上法兰和丝扣连接处有无漏水现象。7．燃烧器和控制器是否被水溅湿，电器部分是否受潮。8．各压力表、温度计等各种仪表是否灵敏好用，显示是否正常。9．查看锅炉给水水质，要求总硬度≤0.03mmol/L，PH≥7。10．检查软水箱内水位是否正常，各阀门是否在正常位置，自动排气
阀是否灵活。
三）、巡回检查的时间
燃烧系统和补水系统设备1小时检查1次，其余设备2小时检查一次。巡检人员必须严格遵守检查时间，不得擅自更改。
六 运行记录制度
司炉人员应准时、真实的填写锅炉运行记录，并经司炉班长检查认可，锅炉房管理人员应对运行记录定期检查分析，各项记录应保存五年以上。
七、事故处理报告制度
1、锅炉事故分为爆炸事故和一般事故，当发生锅炉事故时，应认真贯彻执行《锅炉压力容器事故报告》制度；
2、当发生爆炸事故时，应立即将事故概况用各种快速方法报告单位主管部门和当地劳动部门，并立即组织调查；
3、爆炸事故发生后，除为了防止事故扩大、抢救人员采用必要的措施外，一定要保护好现场，以备调查分析，应认真查清事故发生的原因，按照“四个不放过”的原则进行处理；
4、发生锅炉重大事故的单位，应尽快地将事故情况原因及改进措施书面报告当地有关部门；
5、发生锅炉一般事故时，操作人员应及时处理，同时要认真填写事故报告，组织全体同事认真分析造成事故的原因和责任，责任人要有书面检查并向有关部门汇报；
八 清洁卫生制度
1、锅炉房、浴室设备、环境应做到清洁明亮，工具、备品、备件应做到摆放整齐；
2、明确划分锅炉房设备，内外环境卫生区的责任区域，做到定时定人清扫整理；
九 锅炉房安全管理制度
1、锅炉房的工作人员必须按照国家有关规定，经专业安全培训，取得特种作业操作资格证书，持证上岗，并严格遵守锅炉房的安全运行规程。
2、定期对锅炉进行年检，对安全阀、压力表定期进行校验。经常检查安全阀、压力表、水位表等保护装置，确保灵敏有效；
3、锅炉房为安全重地，张贴“闲人免进、严禁烟火”标志，控制无关人员不准进入，对锅炉房内的设施，非锅炉房当班人员不得动用；
4、工作人员必须坚守岗位，禁止在锅炉房内喝酒、吸烟、娱乐、睡觉等，严禁擅离职守。
5、严禁在锅炉房附近堆放可燃物品，锅炉房内严禁存放或烘烤可燃物品；
6、加强电器、线路和照明设施、气路的安全防护，发现设备及管线异常，立即上报并及时检修，并做好详细记录；
7、加强锅炉消防设施的管理，保证应急报警装置正常运行；工作人员熟知锅炉房消防器材的存放位置和使用方法，严禁将消防器材挪做
他用。
8、锅炉房工作人员应熟知各类锅炉事故的应急处置预案、并定期演练。
燃气锅炉房的电气与控制 篇6
关键词：燃气锅炉房；电气系统；控制系统；配电；接地；照明；消防
中图分类号： TK284 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-165-3
0 引言
锅炉房是指锅炉以及保证锅炉正常运行的辅助设备和设施的综合体。锅炉主要使用的燃料有煤炭、燃油和燃气这三种。燃气锅炉房的燃料主要是天然气，天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏会立即向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。
采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善大气质量。因此我国在不断推进燃煤锅炉房改为燃气锅炉房的煤改气工程。
燃气锅炉房的电气与控制系统包括配电系统、接地系统、照明系统、消防报警系统和控制系统。
1 燃气锅炉房的配电系统
燃气锅炉房的配电主要是0.4kV的低压配电，在规范中低压是指低于1kV的电压。锅炉房的负荷分级一般为二级或三级，区域锅炉房一般为二级负荷，民用锅炉房和独立锅炉房受供电条件限制一般是三级。二级负荷是指两回路供电，两回路一般来自一个变电所的两段不同母线，双电源是来自两个不同的变电所。双回路电源给锅炉房供电时可以有两套方案，方案一是用一台进线柜，进线柜内装一台双电源切换的转换开关，锅炉房的所有用电设备都从开关后的母线上取电。该方案优点是控制简单，电气设备少，投资小；缺点就是受转换开关额定电流的限制，用电设备的容量不能过大。方案二与变电所的双路进线一致，每一路电源配一个进线柜，形成两个0.4kV的低压母线，母线之间通过联络柜联接，每段母线给不同的锅炉设备供电。该方案优点是能够给大型的设备供电，而缺点就是控制复杂，电气设备较多，投资较大。这就需要设计人员根据锅炉房的规模，用电设备容量的大小及工程投资来确定具体采用哪种配电方案。三级负荷供电只有一路电源，但要注意从杆塔引入变压器的电缆长度应不小于15m。
锅炉房的负荷计算通常有两种计算方法：需要系数法和利用系数法。具体的计算方法见《工业与民用配电设计手册》第三版，但在计算时要特别注意设备功率和计算功率的区别，尤其是一些特殊的电气设备其铭牌上标注的功率不是该设备的设备功率，要通过换算才能等效为设备功率。
需要系数法的计算精度能够满足工程需要。计算时要注意同时系数的确定，系统总的需要系数是反算回去得到的而不是查表得出的。
锅炉房的总用电量计算要根据所在地区采暖时间及供暖的性质确定。一般情况下北京地区的采暖时间为122天，这是普通居民供暖的时间。医院、养老院、幼儿园、学校及一些特殊的生产企业供暖时间要比122天长。
2 燃气锅炉房的接地系统
燃气锅炉房的接地分为四种：系统接地（工作接地）、保护接地、雷电保护接地和防静电接地。
以上四种接地都在燃气锅炉房的接地系统中有所体现，因此要熟悉其定义并能在实际工作中区分这四种接地。接地系统不同其接地电阻也不同。
2.1 系统接地
系统接地：在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地（如中性点直接接地或经其他装置接地等）。低压系统接地的型式可分为TN、TT和IT三种。
TN系统在电源处有一点直接接地，装置的外露可导电部分应经PE线接到接地点，按照PE线和N线是否单独设置分为TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S系统三种。TT系统应只有一点直接接地，装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上。IT系统的所用带电部分应与地隔离，或某一点通过阻抗接地；IT系统的外露可导电部分，应被单独地或集中地接地。燃气锅炉房的接地一般采用TN-S系统。
2.2 保护接地
保护接地：电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。
等电位联结是保护接地的具体表现。等电位联结的目的就是为了降低接触电压，使接触电压降低到限值以下，从而达到保护人和设备的安全。等电位联结共有三种：总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。
燃气锅炉房中具有金属外壳的设备可分为两种：一种叫做外露可导电部分，另外一种叫做外界可导电部分。
外露可导电部分：设备上能触及到的可导电部分，它在正常情况下不带电，但在基本绝缘损坏时会带电。这里的“设备”指的是电气设备，如循环水泵、补水泵和给水泵等。
外界可导电部分：非电气装置的，且易于引入电位的可导电部分，该电位通常为局部电位。非电气装置指的是非电气设备且具有金属外壳的装置，如金属水箱、锅炉本体和烟气冷凝器等。
对于防触电等级为I类的电气设备，其金属外壳已通过PE线同进线电源配电柜处的PE母排相连，所以其金属外壳是不用再作等电位联结。
2.3 雷电保护接地
雷电保护接地：为雷电保护装置（接闪杆、接闪线和接闪带等）向大地泄放雷电流而设的接地。
正象其定义的一样，这种接地是为了防止雷电对建筑物和设备及人员的伤害。燃气锅炉房的防雷等级应划为第二类防雷建筑物，按照第二类防雷建筑物采取相应的防雷措施。燃气锅炉的烟囱一般为金属材料并高于锅炉房屋顶15m以上，因此需要设置接闪杆。锅炉房的屋顶为钢筋混凝土结构时需要设置接闪带，屋顶为金属结构时可利用其作接闪带。接闪杆、接闪带等接闪器要通过引下线与接地网可靠连接并做等电位联结。每根专设引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。一般来说接地电阻越低，防雷得到的改善越多。但不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大。考虑到已采取严格的各种金属物与防雷装置之间的连接和均压措施，故不必要求很低的接地电阻。
有爆炸危险的露天钢制封闭气罐，当其高度小于或等于60m、罐顶壁厚不小于4mm时，或当其高度大于60m、罐顶壁厚和侧壁厚均不小于4mm时，可不设接闪器，但应接地，且接地点不应少于2处，两接地点间距离不宜大于30m，每处接地点的冲击接地电阻不应大于30Ω。架空管道每隔20m～25m应接地1次，接地电阻不应超过30Ω。
接闪器主要是为了防止直击雷，却不能防止感应雷的危害。在锅炉房的电源配电柜中一般要安装电涌防护器（Surge Protective Device，简称SPD），SPD的主要作用是为了防止雷电感应电流对锅炉房内电气设备的破坏。SPD的电压保护水平（Voltage Protection Level，Up）值应小于或等于2.5kV，其含义就是将雷电冲击过电压降低到2.5kV以下；SPD的最大冲击电流Iimp应等于或大于12.5kA，对于一般的锅炉房Iimp选40kA。与SPD串接的保护电器应该选熔断器而不是断路器，熔断器的额定电流应由SPD的厂家提供。建筑物中的接地系统一般为TN-C-S系统，由于在配电柜中PE线和N线被就地短接，所以只需在相线和PE线间安装第一级3个SPD。
埋地的燃气管道从外部进入燃气锅炉房的计量间出地面后，应作防雷等电位连接，具体做法就是在燃气管入户后5m内的法兰盘连接处插入一个绝缘板使户内的燃气管与大地隔离。但雷电冲击电压可能击穿该处间隙而迸发电火花。因此须在法兰盘两侧跨接一放电间隙（SPD），使电火花在燃气管外发生以消除爆炸危险。
2.4 防静电接地
防静电接地：为防止静电对易燃油、天然气储罐和管道的危险作用而设的接地。
燃气锅炉房内净距小于100mm的平行或交叉管道，应每隔20m用金属跨接，不能保持良好电气接触的阀门、法兰、弯头等管道连接处，也应跨接。金属罐罐体钢板的接缝、罐顶与罐体之间，以及所有管、阀与罐体之间，应保证可靠的电气连接。
3 燃气锅炉房的照明系统
燃气锅炉房的照明系统与普通锅炉房的照明系统最大区别就是要在锅炉间和计量间设置防爆灯具，电气施工按照防爆要求进行施工。
照度计算采用平均照度进行计算，根据不同房间照度标准值计算出其光源和灯具个数，配电时要三相均匀配电，实现三相负荷的大致平衡。设计照度与照度标准值的偏差不应超过±10%；当房间或场所的室形指数等于或小于1时，其照明功率密度限值应增加，但增加不应超过限值的20%。
燃气锅炉房内严禁采用触电防护类别为0类的灯具，一般采用I类灯具。长期工作和停留的房间如控制室等其照明光源的显色指数（Ra）不应小于80，色温不宜高于4000K。锅炉间、辅机间和水泵间等高度超过5m的房间一般采用陶瓷金卤灯，控制室、配电室等高度不超过5m的房间一般采用三基色荧光灯。尽量选用光通量大的光源。
按照《锅炉房设计规范》GB50041-2008的要求在锅炉房的相应位置设置应急照明，包括疏散照明和安全照明。
应急照明包括疏散照明、安全照明和备用照明，在《建筑照明设计标准》GB50034-2013中只有以上照明的定义而没有事故照明的定义。但其它标准中有事故照明的称谓，但又没有相应的解释。所以笔者认为不应在照明设计中使用“事故照明”的称谓，而应使用应急照明（疏散照明、安全照明和备用照明）的称谓。
4 燃气锅炉房的消防报警系统
燃气锅炉房的锅炉间和计量间须设置燃气报警系统，燃气报警系统是消防报警系统中的组成部分，可独立设置。燃气报警探测器应选用气体浓度探测器。
非独立锅炉房和单台蒸汽锅炉额定蒸发量大于等于10t/h或总额定蒸发量大于等于40t/h及单台热水锅炉额定功率大于等于7MW或总额定热功率大于等于28MW的独立锅炉房，应设置火灾探测器和自动报警装置。
对于燃气锅炉房的火灾探测器应选择点型感烟探测器和点型感温探测器，间距按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的相关规定设置。
5 燃气锅炉房的自动控制系统
自动控制系统在锅炉房的控制中主要包括锅炉本体的控制，锅炉辅助系统的控制两部分。
锅炉本体的控制一般是由锅炉厂家设计完成，其中还包括燃烧器的控制。
锅炉辅助系统的控制主要是给水泵、循环水泵及补水泵等的控制。水泵的控制要求主要是由热工专业提出，采用闭环控制还是开环控制，要由热工专业确定。这里的闭环控制指的是采用压力或温度传感器测量蒸汽或热水的压力和温度，转换为标准的0～10V或4～20mA直流信号输入相应的变频器中，由变频器控制水泵电机的运行，从而达到所需要的压力和温度。开环控制是指没有反馈信号的参与，由人设定变频器的频率为一固定值，变频器运行后一直在此频率下运行。
燃气锅炉房是否采用集中控制系统要参考《锅炉房设计规范》GB50041-2008第11.2.22条的规定“单台蒸汽锅炉额定蒸发量大于等于10t/h或单台热水锅炉额定热功率大于等于7MW的锅炉房，宜设集中控制系统。”集中控制系统指计算机控制系统，采用的计算机为工业控制计算机。利用组态软件将流程图显示在计算机屏幕上，锅炉及其辅助设备的运行情况一目了然。提高了燃气锅炉房的自动化水平和工作效率，这在中大型锅炉房中应用较为广泛而小型锅炉房一般不需要设置集中控制系统。
集中控制系统由上位机系统、控制系统、通讯系统和执行元件组成。上位机系统由工控机、打印机等组成。工控机在锅炉运行时的作用主要是便于运行人员监视，当发生报警时能够提示运行人员做相应的处理；控制系统主要由PLC（可编程序控制器）组成，PLC是整个集中控制系统的控制中心，它通过采集压力温度信号及执行元件的状态，从而得知设备的运行情况。同时PLC还可以采集其它物理信号，通过编程，实现对整个锅炉房的自动控制。通讯系统主要是指工控机、PLC及变频器通过相应的通讯协议互相连接，实现各系统之间数据的交流。执行元件主要由变频器、软启动器及接触器等组成。
6 结论
燃气锅炉房的电气及控制系统设计是锅炉房设计中不可或缺的组成部分，因此在设计过程中要根据具体情况进行设计，并在满足安全及功能的前提下降低施工成本。
参 考 文 献
[1] 任元会，卞铠生，姚家祎，等.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.
[2] 王厚余.建筑物电气装置600问[M].北京：中国电力出版社，2013.
谈燃气锅炉房的安全设计 篇7
随着城市建设的发展，人们对环境保护的意识不断提高。燃煤锅炉由于在实际运行中对大气污染严重，能源浪费大且运行热效率低等缺点，燃煤锅炉房在近年基础建设中受到了诸多限制。此时，天然气为锅炉房建设提供了优质、充足、环保的气源。与燃煤锅炉房相比，燃气锅炉房占地面积小，不需要设庞大的储煤场，不需要上煤系统、脱硫除尘系统、鼓风引风系统等辅助设备。在土建投资和设备投资上均比燃煤锅炉房有明显优势。在有市政天然气管道的情况下，只需将气源引送至天然气调压装置，经调压阀调压后输送到燃气锅炉的燃烧器供燃烧使用。目前，在各工程项目的建设中大多采用燃气锅炉房提供热源。
但是，我们使用的天然气主要成分是：甲烷含量98%，丙烷含量0.3%，丁烷含量0.3%，氦气含量1%及其他物质，高发热量40.39MJ/m3，低发热量36.58MJ/m3，爆炸极限：5%～15%。调压装置到锅炉(包括锅炉)之间的天然气管线、阀表、配件等环节均可能发生天然气泄漏而导致爆炸。天然气爆炸是在一瞬间(数千分之一秒)产生达3000℃的高温、高压的燃烧过程，爆炸波速可达300m/s，造成很大的破坏力。如果天然气泄漏遇到明火、静电、闪电或操作不当等会发生爆炸、火灾，在密闭空间会使人缺氧、窒息，甚至死亡，给单位安全生产和国家及人民生命财产带来不可估量的损失。所以燃气锅炉房的安全设计就显得尤为重要，下面就锅炉房设计中的安全要点作简单总结，供参考。
2 合理确定燃气锅炉房设置的位置
《城镇燃气设计规范》[1]（GB50028—2006）及《锅炉房设计规范》[2]（GB50041—2008）均对燃气锅炉房的位置设置作出了明确的规定。锅炉房宜设置在独立的专用房间内。若设置在建筑物内时，燃气锅炉房宜布置在建筑物的首层，不应布置在地下2层及2层以下，只有燃气常压锅炉可设置在地下2层。另外，燃气锅炉房不宜设在人员密集场所的上1层、下1层或贴邻的房间内，即主要疏散口的两旁。可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层和顶层内。同时，各个城市所供应的燃气类别也不同，有人工煤气、液化石油气、天然气等。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。如果锅炉房处在半地下室、地下室内，则禁止采用液化石油气等密度大于空气的燃气作为燃料。切忌在设计中照搬照抄，不考虑实地的情况，而出现违反设计规定的情况。
3 燃气调压间设计
燃气锅炉的燃烧器所需的燃气压力一般为10kPa～20kPa，而市政燃气管道一般为中压供气，约为0.4MPa。为保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，避免燃烧不稳定，甚至引起脱火，应设专用的天然气调压装置。实际设计中，燃气调压装置的设置一般有两种方式。其一，与锅炉房建筑合并，设置在一个建筑物内，此时就应严格按照GB50041—2008的15.1.1条第3款的规定，对调压间按以下要求进行设计：调压间应为靠外墙的单层建筑，与相邻房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启的门窗，地面采用不发火花的材料，并留有一定的防爆面积，并设置事故排风装置、燃气报警器等。调压间属甲类生产厂房，因此调压间的电气装置应采用防爆型。其二，在锅炉房附近露天设置锅炉房专用的燃气调压箱。因其为露天设置，大大降低了锅炉房因燃气调压箱泄漏燃气引起爆炸的几率。设计中若场地允许，应优先采用第二种调压设置方式。
4 燃气供应管道安全设计
燃气锅炉房供气管道系统的设计是否合理，不仅对保证锅炉安全可靠运行关系极大、而且对供气系统的投资和运行的经济有很大影响。因此，在设计时必须给予充足的考虑和重视。
由市政燃气管道接至锅炉房的燃气管道可采用埋地敷设和架空敷设两种方式。
当采用埋地敷设时，最小埋设深度应符合下列要求：
埋设在机动车道下时，不得小于0.9m；埋设在非机动车车道(含人行道)下时，不得小于0.6m；埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3m。如不能满足上述规定，必须采取措施以确保安全。
当采用架空敷设时，可考虑独立设置支架，或与其他管道共架敷设。但应保证燃气管道与其他管道的安全间距和维修时操作方便。
由锅炉房室外引入的燃气总管，在安全和便于操作的地点，应装设与锅炉房燃气浓度报警装置联动的总切断阀，阀后应装设气体压力表。每台锅炉燃气支管上．应配套性能可靠的燃气阀组，阀组前燃气供气压力和阀组规格应满足燃烧器最大负荷需要。
锅炉房内燃气管道一般采用单母管。常年不间断运行的锅炉房，为保证连续、可靠地供气，宜采用双母管。采用双母管时，每条母管可按锅炉房最大计算耗气量的75%考虑，在从事多年质检工作期间，个人更推荐采用双母管，因为双母管可以方便企业灵活地对任意一条母管进行检验、检修而不耽误正常生产、供热。
每台锅炉的燃气干管上应设置关闭阀和快速切断阀。每个燃烧器前的供气支管上，应装置手动关闭阀，再串联装设2个电磁阀。在通往每台锅炉的干管上安装快速切断阀是为了防止锅炉在运行中熄火，来不及迅速切断气源而引起锅炉爆炸。安装关闭阀是为了切断气源和调节流量。
在锅炉房内的燃气管道母管末端应设置放散管，炉前两阀门之间应装设吹扫口。以保证管道检修或长期停用后投入运行前，能用氮气或氩气等惰性气体吹扫其中的残存气体进行置换。放散管的安装位置应根据锅炉房内燃气管道的布置情况决定，以能将管道内燃气或空气吹扫干净为原则。放散管应引至室外，其排出口应高出锅炉房屋脊2m以上，以使放出的气体不致窜入邻近的建筑物和被吸入通风装置内，且应采取防止雨雪进入的措施。燃气放散管的管顶或附近应设置避雷针。
在燃气锅炉房间、调压间及计量表间必须设置燃气浓度检测报警器、紧急切断阀和防爆排风装置。燃气浓度检测探头要与防爆排风扇、紧急切断阀联动。一旦发现漏气，探头首先探测其浓度，把信号传给排风系统启动，如果浓度继续升高，紧急切断阀开始工作，将燃气切断，排除事故。
5 锅炉房泄爆及送排风
锅炉房抗暴和泄压的目的是要将锅炉爆炸时引起的破坏范围和损失尽量减小。锅炉间应做成抗爆体，在抗爆体上开设足够的泄压口(如玻璃窗、天窗、轻型屋面、轻质墙体等)，使爆炸释放出的瞬间能量及时排泄，降低其破坏力。泄压口的设置应避开人员集中的场所和主要通路，宜设置在靠近容易发生爆炸的部位泄压面积不少于锅炉间占地面的10%。
燃气锅炉房和调压间等有爆炸危险的房间，应设置独立的送排风系统，通风量必须满足正常工作时，换气次数不少于6次/h，事故通风时不少于12次/h，不工作时换气次数不少于3次/h，且应使用防爆型的通风装置。
6 结语
随着社会的不断进步，人们生活水平的不断提高，人们对自身的生活环境也不断提出新的要求，我们不能因为不管运行就在设计中忽略安全设计细节。本文对燃气锅炉房设计时应该注意的系统安全问题进行了探讨，供大家在今后的设计及施工中参考。
摘要：从燃气锅炉房设置的位置、燃气调压间的设计、燃气管道的安全设计以及锅炉房的泄爆、送排风等几方面讲述了燃气锅炉房设计过程应注意的安全事项。
关键词：燃气锅炉房,天然气调压间,燃气管道,安全设计
参考文献
[1]GB50028—2006城镇燃气设计规范[S].
燃气锅炉自动控制系统实现与应用 篇8
锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、油或气等燃料的燃烧过程释放出热能, 并通过传热设备把热量传递给水, 将水转变为过热蒸汽, 过热蒸汽直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。武汉钢铁集团鄂钢公司富裕煤气发电项目新建2台150t/h燃气锅炉, 锅炉燃烧产生的过热蒸汽部分送至汽轮机用于发电, 部分送至外网满足其它用户生产、生活需要。
锅炉控制系统分为燃烧系统、汽水系统、烟风系统及减温减压系统, 控制系统主要完成设备操作、设备状态及生产参数的监控功能, 汽包水位自动控制调节功能, 炉膛负压控制调节功能, 锅炉送风风量控制调节功能及热风烧嘴和煤气烧嘴控制调节功能, 锅炉上位系统实现了画面显示、设备操作、报警、历史趋势记录及报表打印等功能。
2 系统介绍
2.1 燃烧系统
锅炉燃烧介质由高炉煤气及焦炉煤气组成, 分三层, 每层四路进入锅炉本体混合一定量的热风参与燃烧过程。每个烧嘴处设计有火焰监视器, 共12个, 用于监视炉膛火焰的持续性及大小, 在上层及下层各烧嘴处设计有点火器共8个, 每条高炉煤气、焦炉煤气及热风管道上均设计有气动调节阀, 通过调节调节阀阀门开度来控制炉膛温度, 并在锅炉本体设计有热电偶用于监测炉温。
2.2 汽水系统
锅炉汽水系统流程如下:除氧器→高压给水泵→省煤器预热→锅炉汽包→生成不饱和蒸汽→I级过热器→I级过热器集箱→喷水减温器→II级过热器→II级过热器集箱→生成饱和的过热蒸汽→用户。
2.3 烟风系统
空气由送风机送至空气预热器进行预热成为热风, 热风送至烧嘴与煤气混合燃烧, 生成高温烟气, 烟气由引风机牵引经过过热器、省煤器、预热器至烟囱排放, 并将锅炉燃烧产生的不饱和蒸汽加热成高温高压饱和蒸汽。
3 系统配置
锅炉控制系统分为上位和下位两类系统组成, 下位控制系统实现了L0级 (现场控制设备级) 与L1级 (基础自动化系统级) 间的网络连接, 并预留L2级 (过程控制计算机系统级) , 上位控制系统实现现场显示、储存、报警、打印等功能。
4 控制功能
4.1 燃烧控制系统
锅炉燃烧自动调节的基本任务, 是使燃料燃烧产生的热量, 适应蒸汽负荷的要求, 且要保证燃烧经济和锅炉运行安全, 为此合理的风煤比才能维持汽包内或出口蒸汽压力在需要的范围内。
4.1.1 对空气和燃料的控制
锅炉用水经省煤器预热后, 注入锅炉内, 在进水管道内, 进行流量、温度、压力测量, 送至调节器。在这一调节器中, 通过减法器计算出温度差, 将前面所测得的流量乘以温差, 即可求得进水管道中所注入的水所需的热量。而出口测的热水温度信号送给温度调节电路, 温度调节电路将它在与人工设定值水平SP之间进行控制计算, 将输出信号作为结果输出, 将前面原料加热所需要的热量加到该输出信号中, 作为燃料流量的设定值, 与燃料流量这一小闭环所检测出此时燃料的流量值, 做一差值计算, 从而调节燃料控制阀的大小, 进而进行热量控制。
4.1.2 燃烧双交叉控制
双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃烧比值为手段, 达到燃烧时始终维持低过剩空气系数, 从而保证了较高的燃烧效率, 同时也减少了排烟对环境的污染。
双交叉燃烧控制实际上是以炉温调节为主回路, 以燃烧流量和空气流量调节并列为副回路的串级调节系统, 加上高、低信号选择器组成的带有逻辑功能的比值调节系统。它的主要作用是当炉子负荷变化, 以维持炉温在给定值上, 而且使燃烧工况始终处于低过剩空气系数的经济合理状况。
4.2 汽包水位控制
锅炉汽包水位控制常用的有位式调节和连续调节两种方式。位式调节是根据汽包水位高、低两个位置进行控制的, 适用于蒸汽量小于4t/h的燃气锅炉。本锅炉采用三冲量水位自动调节系统。汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成。汽包水位信号是主信号, 任何扰动引起的水位变化, 都会使调节器输信号发生变化, 改变给水流量, 使水位恢复到给定值;蒸汽流量信号是前馈信号, 其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作, 改善蒸汽流量扰动时的调节质量;蒸汽流量和给水流量两个信号配合, 可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时, 测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化, 所以给水流量信号作为介质反馈信号, 使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰, 使调节过程稳定, 起到稳定给水流量的作用。
4.3 炉膛负压调节
炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度, 保持炉膛负压在-20～-10pa的微负压状态, 保证锅炉安全燃烧。引风机停止后, 其风门执行机构需自动关闭。
4.4 锅炉送风自动控制
送风自动控制的目的是:使锅炉所投入的燃料在炉膛中燃烧时, 自动投入合适的风量, 以保证锅炉的经济燃烧。通过煤气压力调节送风压力, 进而达到最高的锅炉热效率, 烟气含氧量作为总风量的修正值, 通过调节送风机变频器频率来调节送风压力。
4.5 锅炉过热蒸汽温度自动调节
过热蒸汽温度自动调节的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围之内, 并保护过热器使其管壁温度不超过允许的工作温度。锅炉过热蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷水减温装置, 通过调节减温水调节阀门开度来控制集汽集箱和减温器出口蒸汽温度, 保证集汽集箱中蒸汽温度在430～450℃范围内。
4.6 锅炉炉膛安全监控系统
锅炉炉膛安全监控系统 (FSSS) 是锅炉安全运行必不可少的设备, 负责燃烧器管理和燃料安全。它能在锅炉启动、停止和正常工作等运行方式下, 对锅炉燃烧器的主要参数进行连续监测和管理, 通过联锁程序使燃烧设备按照既定的合理程序完成必要的动作以保护锅炉炉膛及燃烧系统的安全。
4.6.1 炉膛吹扫
在任何燃料点火发生以前 (冷启动或锅炉燃料跳闸指令发出之后) , 锅炉吹扫是必须完成的。要开始炉膛吹扫, 必须满足和维持下列许可条件:a.风量>30%额定负荷风量;b.系统电源正常;c.汽包水位正常;d.任一送风机运行;e.任一引风机运行;f.火检无火;g.所有燃气阀关闭;h.无锅炉跳闸指令。
当所有的炉膛吹扫许可条件满足后, 吹扫允许指示灯亮, 按下炉膛吹扫按钮, 将开始5分钟吹扫。如果在吹扫过程中有任一个吹扫条件不满足, 吹扫自动停止, 吹扫中断指示灯亮。如所有吹扫许可条件一直满足, 则5分钟后炉膛吹扫完成。一旦吹扫完成后, MFT信号复位。
(1) 主燃料跳闸 (MFT) 及首次主燃料跳闸原因指示
当下列任何一个主燃料跳闸条件 (严重且紧急的情况) 出现, 发出的锅炉主燃料跳闸指令, 将所有锅炉燃料切断。在CRT监控画上将有首次燃料跳闸原因显示。a.引风机全停;b.送风机全停;c.手动紧急停炉;d.炉膛压力高-高 (三取二) ;e.炉膛压力低-低 (三取二) ;f.汽包水位高 (三取二) ;g.汽包水位低 (三取二) ;h.全炉膛火焰丧失;i.燃料丧失。
(2) 全炉膛灭火
全炉膛灭火是指给燃气停止供应5S后, 且下列条件均满足:a.底层:火检没有火焰 (4取3) ;b.中层:火检没有火焰 (4取3) ;c顶层天然气层:火检没有火焰 (3取2) 。
(3) 燃气母管快关阀开关控制
在正常点火前, 或当MFT跳闸继电器复位后, 在程控方式、燃气压力正常、所有燃气角快关阀以及角点火快关阀全关闭的前提下, 可以开启燃气母管快关阀。在下列条件下, 将取消“开燃气母管快关阀”指令, 并且自动关闭燃气母管快关阀:a.MFT跳闸;b按下“关”按钮;c.燃气压力低超过5秒且有燃气角快关阀开。
(4) 燃气点火允许条件:a.燃气母管快关阀开到位;b.无MFT;c.燃气压力正常;d.燃气角快关阀关位;e.点火快关阀关位;f.火检冷却风压正常。
5 监控功能
该工程上位控制系统通过浙大中控DCS控制软件实现, 在画面上可显示锅炉生产设备的温度、压力、流量, 历史趋势, 报警、完成各阀门、设备的操作, 完成煤气、助燃空气的调节阀的操作, 各系统的手自动切换、操作。
6 应用效果
通过本系统的成功投运, 有效的提高了能源的利用率, 保证系统的安全运行, 出水温度稳定, 升温速度快, 调节及时, 超调小, 波动小。
参考文献
燃气锅炉高炉煤气快切阀系统浅析 篇9
快切阀在燃气锅炉中起着至关重要的安全作用, 通常被称为锅炉的“生命阀”, 它能在锅炉正常停炉和紧急停炉时快速切断高炉煤气, 防止煤气泄漏、着火、爆炸和中毒事故的发生, 使锅炉安全停炉, 并防止汽轮机组出现飞车事故。安阳钢铁公司 (简称安钢) 2000m3级高炉鼓风机站的2台130t/h和1台180t/h燃气锅炉, 共配备了6台高炉煤气快切阀, 在生产实际中, 快切阀不同程度出现了故障, 不能正常开关或非正常开关, 液压泵频繁启动导致油温过高油质变坏等, 不仅对正常生产了很大的不利影响, 而且影响了高炉的正常生产。
1 快切阀系统的工作原理
电液联动快切阀输送介质为煤气, 应用于高炉煤气管网系统, 在系统出现紧急工况时, 可在0.3s内关闭, 防止管内煤气回火。快切阀系统由阀门、传动机构、液压站和电控柜4部分组成, 电控部分设有就地操作和DCS远传控制两种控制方式, 可分别在两地独立实现慢开、慢关、 快关、游动等功能的操作控制。
快切阀系统工作原理是:快切阀采用三偏心硬密封蝶阀, 在工作过程中, 阀门靠液压站供给的压力油提供的压力克服阻力实现90°～0°开关动作, 并由行程开关控制液压站的启停。安钢2000m3级高炉鼓风机站配备有两套不同快切阀系统的液压站, 其功能原理不尽相同, 原理图与系统功能如图1、表1所示。
2 快切阀系统运行状况与存在的隐患分析
1) 130t/h锅炉1#快切阀换向阀经常会卡死, 快切阀开关无动作, 液压泵频繁启动。
原因分析:油质不合格导致的液压元件及密封件的损伤, 引起换向阀卡涩, 造成系统泄压, 泵频繁启动。
2) 180t/h锅炉快切阀存在不同程度的游动现象, 在生产中阀门由100%全开位自动游动到70%开位, 或由0位全关位游动到30%开位。
原因分析:一为系统的2个液控单向阀组成的锁紧回路出现问题;二为液压缸的内泄漏致使活塞出现游动。
3) 180t/h快切阀控制箱内中间继电器和接触器频繁烧毁, 液压泵自启动并保持长时间运行, 油箱内油温高达100℃, 降低油的品质和寿命, 导致整个液压系统性能不稳定。
原因分析:系统采用的2个压力继电器, 一个采集高油压信号控制泵的停止, 另一个采集低油压信号控制泵的启动, 保证系统压力在正常范围内, 而2个继电器经常出现问题导致上述情况的出现。
3 改造方案
1) 经过与该公司同型号的其他3台液压站比较, 发现存在的问题均因环境因素所致。在1#快切阀液压站附近有一锅炉余气放散管道, 在风吹作用下高温蒸汽飘过液压站油箱并加热油箱内空气, 使空气温度升高;当蒸汽不向油箱方向飘过时, 油箱内温度降低导致空气中的水蒸气冷凝为水滴, 进入液压油内, 长时间如此循环加剧油质恶化, 引起换向阀密封结合面的磨损和卡涩, 导致快切阀开关失灵。该公司现已将锅炉余气放散管道延长加高到15m, 并利用大修机会将换向阀整体更换, 现1#快切阀运行1a无故障。
2) 在解体检修中发现系统的2个液控单向阀组成的锁紧回路工作不正常是因活塞缸内活塞两侧间的密封不严所致。此密封由两道方向相反的Y型密封圈构成, 分别阻止压力油向两个方向的泄漏。左侧密封圈损坏, 油液从左向右泄漏, 活塞向左游动;反之, 右侧损坏向右游动。损坏的方位不同, 决定了阀门游动方向的不同;损坏的程度不同, 决定了阀门游动的程度不同。通过更换新的Y型密封圈解决问题。
3) 利用锅炉大修机会对快切阀油压采集装置进行改造。原系统采用压力继电器采集系统油压对液压泵的启停进行控制, 而在运行中压力继电器机械部分易发生故障造成触电不能复位, 液压泵长时间运行。在2011年锅炉大修中用电检点压力表替换原有的压力继电器。因原配压力继电器与液压阀台采用螺纹密封连接, 而更换的电接点压力表螺纹与阀台螺纹孔不配, 通过设置转换块, 一头连接阀台, 一头连接电接点压力表, 这样原系统的2套压力继电器可由一块电检点压力表代替 (见图2) 。
4 结语
通过对6台快切阀存在的问题进行认真细致的分析, 通过改造使问题得到了有效解决。1#快切阀现运行1a无任何故障发生, 且减少了油的更换周期, 节约了大量资金;通过更换新的Y型密封圈, 快切阀存在的游动现象得到有效解决, 使控制更加精确, 密封更加严密;通过对快切阀油压采集装置的改造, 使压力继电器触电不能复位和液压泵运行时间长的问题得到了彻底解决, 改造后中间继电器和接触器不再烧坏, 油箱内油温降到了正常范围, 延长了油的使用寿命, 提高了整个液压系统的稳定性。
此次改造使快切阀运行中存在的问题得到了有效解决, 降低了快切阀的故障率, 延长了油和泵的使用寿命, 提高了整个液压系统的稳定性, 并取得了可观的经济效益。有效地保障了燃气锅炉安全可靠的运行, 并为高炉煤气快切阀的改造提供了经验和依据, 具有积极的推广意义。
摘要：介绍高炉煤气快切阀在燃气锅炉设备中的重要性, 并对快切阀在设备中运行中存在的严重安全故障进行了分析, 提出整改方案并予以解决, 保证了燃气锅炉运行的安全。
关键词：燃气锅炉,快切阀,液压,故障
参考文献
[1]刘俊杰, 汪尊光, 邬纳新.高炉TRT快切阀控制系统安全隐患的改造[J].冶金动力, 2009, (3) :25-27.
[2]李慧珍.TRT快切系统保安功能探讨及改进[J].武钢技术, 2009, (5) :52-56.
锅炉房燃气系统设计 篇10
吐哈油田甲醇厂30t-3.5MPa Q型燃气锅炉在主装置投运前生产出中压蒸汽以驱动制氧装置, 制造出主装置所需氧气, 从而缩短主装置启动至正常运行所需时间。该套锅炉自控系统硬件配置: (1) 2台操作员站, 用于监视系统内模拟量和数字量、显示并确认报警、显示操作指导、建立趋势画面并获得趋势信息、控制驱动装置、自动和手动控制方式选择、调整过程设定值和偏置等。使用Simatic PCS7 WinCC6.0 SP3 ASIA监控软件。 (2) 1套主操作站/工程师站, 用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面编辑及修改。工程师站的西门子SIMATIC PCS 7 (含STEP 7 V5.4功能) 组态监控软件和VC、VB等高级开发软件, 完成系统从组态、调试直至在线编辑的所有工程师任务, 同时承担高级应用开发任务。
系统PLC站、工程师站、操作员站之间采用冗余交换机和冗余光纤环网通信, 传输速率为100Mbps。PLC站通过MODEBUS RTU协议可与总装置DCS通信。PLC电源模板冗余, 采用UPS供电, 保证系统安全性和稳定性, 有效减少故障停机时间。系统具有工艺流程模拟显示、集中列表显示工艺测点参数、显示历史趋势、数据和报警记录以及报警设置等功能。系统采用完整优化的数字PID控制原理进行燃烧控制调节、引风机控制调节、给水阀控制调节、减温水阀控制调节、减温减压装置进汽阀控制调节等生产过程的自动控制、监控和管理, 实现真正意义上的锅炉从点火到正常生产全过程的自动化要求。
系统自2008年底投运以来, 运行平稳、故障率低、可靠性高, 完全满足开工锅炉生产蒸汽过程控制的自动化要求。
锅炉房燃气系统设计 篇11
我国天然气分布广泛, 蕴藏量丰富, 西气东输一线工程建成之后, 近期国家又批准了西气东输二线工程开工建设, 该工程西起新疆, 南至广州, 东达上海与陕京一线、二线联通再与在建的永-唐-秦输气管线形成2000公里环渤海输气管道。该工程的开工建设受益省、自治区、直辖市达15个之多。天津市亦在其列, 工程建成投运后, 可将我国新疆、陕西、渤海湾北部油气田及中亚、俄罗斯进口的优质天然气合为一起, 依靠本管网成为本市北部地区能源大动脉, 将现有本市天然气年耗量7~8亿立方米, 提高至30亿立方米, 极大改善本市能源结构。天津作为首都北京的门户, 理应加快清洁生产的步伐, 让我们的天更蓝、水更清、空气更新鲜。在近十年的工程设计中利用天然气作为燃料的燃气锅炉将逐渐取代中、小型燃煤锅炉。
2. 天然气的特性及对燃气锅炉设计的影响
2.1 天然气的特性
天然气是一种优质气体燃料, 依靠长输管道进行输送。与航空、铁路、公路等运输方式相比, 具有投资省、成本低、输送量大、耗损低、污染小的优点, 具有连续、稳定、安全等优势。
天然气是一种无色、微有气味, 以甲烷为主要成分的混合气体, 其中可燃成分占95%以上, 甲烷占90%以上, 氢、一氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烯、丁烷、苯和硫化氢等占5%, 其余不到5%的不可燃部分为氮气、二氧化碳、二氧化硫和水蒸气等。现在长输管道输送的天然气一般只含有极微量的硫化氢。这样的天然气基本为无毒的, 当硫化氢含量大于1g/Nm 3时, 其与氧化物所形成的二氧化硫具有强烈的刺鼻气味, 人在此环境中呼吸1小时就会严重中毒。
当空气中含有0.05% (体积百分比) 二氧化硫时, 短时间呼吸生命就会有危险, 硫化氢又是一种活性腐蚀剂, 当燃气中含有水分时, 会加速锅炉尾部受热面积和厂房钢结构的腐蚀。因此天然气中含有硫化氢、二氧化碳及水分高于一定数值时, 设计应采取特定的措施, 去除上述杂质后方可使用。
天然气的低位热值一般在36533KJ/Nm3 (折合8761Kcal/Nm3) 。天然气的相对密度仅为空气的57.5%, 因此锅炉房内天然气管道应采取高位架空布置。采用天窗或高窗自然通风, 采用机械通风时, 通风机也应高位布置且应采用防爆型电机。一旦管道有漏气, 也能向上自然疏散。
2.2 燃气锅炉房与燃煤锅炉房的优缺点
2.2.1 燃气锅炉房同燃煤锅炉房相比,
燃气锅炉房不需要设储煤棚、卸煤装置、输煤栈桥、破碎和煤仓等建、构筑物, 燃气锅炉房厂区占地面积仅为燃煤锅炉房的50~60%。
燃气锅炉房运行设备少, 不用考虑煤的装卸、输送、磁选破碎设备、除渣设备和脱硫除渣装置, 节约一次投资近3 0%。
运行、维修人员与同规模锅炉房少4 0%左右;
燃气锅炉热效率比燃煤锅炉高3~4%;
燃气锅炉较同容量燃煤锅炉用钢量少14~20%左右, 施工期较燃煤锅炉房短;
燃气锅炉房燃料系统、自动控制系统设备简单, 便于提高自动控制水平。
同时减少了运煤、除渣等繁重体力劳动, 使飞灰和二氧化硫排放量大大减少, 厂区环境有明显改善。
2.2.2 燃气锅炉房同燃煤锅炉房相比, 每蒸吨成本燃气锅炉较燃煤锅炉高75元。
随着煤炭资源紧缺和价格不断攀升, 从环境保护角度考虑, 燃气锅炉较燃煤锅炉初投资少, 运行人员少, 占地面积小, 仅燃料费一项高出燃煤锅炉房50%;综合考虑, 当锅炉运行十年之后, 各项经济指标均优于燃煤锅炉。
2.3 燃气锅炉房的防火、防爆
在锅炉房装设适量的报警装置, 在接近爆炸下限报警并联所强制通风, 通风机宜选用防爆电机。
现行《锅炉房设计规范》GB50041-92明确规定, 锅炉房除调压间生产火灾危险性为甲类外, 其余部分生产火灾危险性为丁类。
当燃气调压间和锅炉房布置在同一建筑物时, 燃气调压间与贴临的锅炉房, 应设置防火墙隔断、其门窗应向外开启, 并不应直接通向锅炉房。
为避免消防设计审查的麻烦, 现设计多采用箱式调压站, 箱式调压站布置灵活, 它可在厂区围墙及任意处露天布置, 距锅炉房12米安全距离即可。
箱式调压站, 仅需做一高于地面30cm平面放置调压箱。箱式调压站基本配置包括电磁关断阀加手动启闭阀、计量、过滤、放空、减压等装置。视锅炉房燃烧器要求, 进行调压, 调压后压力一般为20~30KPa, 并在锅炉房设置进口截门、关断、过滤及放空阀。
箱式调压站与锅炉房分开设置后, 使锅炉房的生产火灾危险性定为丁类。防火等级的降低, 使设计简化, 初投资减少。
在锅炉本体设计中锅炉均配置自控系统, 在初次点火失败后, 会自动对炉膛及烟道进行吹扫, 防止可燃气体聚积, 引起炉膛事故。锅炉本体部分大部分设有防爆门, 设计时需对锅炉图纸进行复核。现燃气锅炉采用微正压燃烧也是考虑了锅炉本体安全的需要。当燃气锅炉一旦发生爆炸时所装防爆门总面积其最大泄压能力等于或大于爆炸混合气体的压力升高速度时, 防爆门就能起到泄压作用, 避免或减少因爆炸而引起的损失, 因此防爆门还是应该装, 不仅仅是锅炉本体, 而且烟道部分也应该装。
对燃气锅炉的防爆设施是有要求的, 有两种方法可供参考: (1) .以燃烧室或水平烟道的单位容积为基础——即规定每一立方米容积的燃烧室或水平烟道的防爆门面积不得小于200~250cm2; (2) .以锅炉容量为50T/h以下时防爆门总面积不得小于0.2m2;在各段烟道上应装设两个或较多的防爆门, 防爆门总面积不得小于0.4 m 2。
关键是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求:在炉膛及烟道易爆燃部位应装设防爆门。
工程上常用的方法即为破裂式防爆门。破裂式防爆门采用0.5~1mm铝板制作, 并在铝板上划上两道不少于铝板厚度50%十字交叉划痕, 经试爆确定铝板厚度及划痕深度并用法兰固定在烟道上, 以达到泄爆的目的, 保证锅炉本体不受或少受伤害。
3. 天然气管道
燃气锅炉房天然气管道设计属压力管道设计范围, 必须按照国家技术监督局颁布的有关法律、法规进行设计, 必须符合安全、方便、经济合理的原则。
3.1 厂区管道设计
厂区天然气管道系指工厂、区域锅炉房围墙内调压站 (箱) 与锅炉间内天然气母管之间的管段而言, 其连接方式有两种, 一种是采用一条或几条管道连于锅炉间天然气母管的部分, 另一种是采用两条管道分别连于上述母管的两端形成环形, 这两种方法在国内中、小型燃气锅炉房设计中均有采用。
管道的输气能力, 如采用单母管进行设计时, 应按锅炉间正常最大用气量的105~108%。单母管天然气管道系统适用于一旦停止供气, 不会影响生产和生活用热。如采用双母管供气时, 每条母管供气量应按锅炉间正常最大用气量的70~75%, 当一条管道停用时, 仍可维持锅炉间大部分锅炉正常运行。天然气管道的设计对于新建项目可采用埋地和低、中支架相结合的方法。对改燃锅炉房, 宜采用架空敷设, 架空高度, 跨越铁路一般管底标高不低于6米;跨越汽车道路时, 管底标高不低于4.5米;跨越一般道路时, 管底标高不低于2.5米;沿围墙采用低支架敷设时, 管底标高不低于0.5米;与厂区其它管道交叉时, 垂直间距不小于0.3米, 与电缆交叉时, 垂直间距不小于 (35KV以下) 0.5米。
埋地敷设的管道尽量采用直埋敷设, 管周围用砂土和石灰等组成三合土夯实后掩埋, 并应根据当地最大冻土深度、最低水位和土壤腐蚀情况做好防腐。当管道穿越汽车道路和铁道时应加保护套管。
与厂区内其它管线须保持如下距离:
两条天然气管道布置在同一平面内, 其相邻管壁间的距离不得小于0.5米。
天然气管道材料选用不能采用Q235A管材, 可采用20#钢、20g、2 0 G等材料。
3.2 锅炉房内管道布置
锅炉房内部管道系指锅炉间的母管将天然气引向各台锅炉都有一条支管, 然后经分配管送往各燃烧器。
在支管上依次装有阀门、计量、关断 (电磁关断加手动) 、压力表、温度计、过滤器、吹扫放散管等。
摘要：我国天然气分布广泛、蕴藏量丰富, 随着西气东输一线工程建成, 西气东输二线工程开工建设, 中石油永清-唐山-秦皇岛输气管道途径本市, 成为天津北部地区的能源大动脉, 该公程实施后, 可将进口优质天然气输入本市, 每年可为天津市输送天然气30亿立方米以上。本文就中小型燃气锅炉将替代现有的燃煤锅炉, 做一些探讨。