梁士仁

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院）

0 引言

近年來，由于國家環(huán)保政策的力度不斷加大，我國燃氣鍋爐的數(shù)量呈現(xiàn)出快速增長趨勢。在經(jīng)濟發(fā)達地區(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)的燃氣安全風(fēng)險也隨之增大。

2017年1月12日上午，湖北省枝江市某企業(yè)一臺臥式內(nèi)燃鍋爐在調(diào)試點火時發(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行過程中，違規(guī)將燃氣安全切斷閥強行短接通電開啟，造成點火前燃氣進入爐膛與空氣混合并達到爆炸極限，當(dāng)程序控制器運行至點火位時爐膛發(fā)生燃爆。

為了保證燃氣鍋爐的安全運行，避免同類事故再次發(fā)生，國家質(zhì)檢總局辦公廳特此發(fā)布 “質(zhì)檢總局辦公廳關(guān)于燃氣鍋爐風(fēng)險警示的通告” （2017年第2號）文件。筆者結(jié)合日常檢驗工作中積累的一些經(jīng)驗，就燃氣鍋爐燃燒器安全連鎖裝置的檢驗方法進行了探討和分析。

1 燃氣燃燒器的安全連鎖裝置

燃燒器新產(chǎn)品設(shè)計定型后，應(yīng)當(dāng)由經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局核準(zhǔn)、具有燃燒器型式試驗項目的型式試驗機構(gòu)進行型式試驗，取得型式試驗合格證書，方能投入使用。也就是說，對于燃燒器的燃燒負荷、調(diào)節(jié)范圍、風(fēng)壓、安全連鎖等性能指標(biāo)都須經(jīng)過嚴格的測試認證。

燃氣燃燒器的運行是由程序控制器控制的，主要控制位有前吹掃、點火、運行監(jiān)測及熄火保護、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。在燃燒器按程序運行的過程中，有幾個重要的安全連鎖點起著保護作用，這些安全連鎖點主要是鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)、火焰檢測探頭、燃氣閥門檢漏裝置以及燃氣閥組中燃氣壓力過高或過低保護裝置[1]。

筆者在檢驗工作中發(fā)現(xiàn)，有些鍋爐使用單位對設(shè)備的維護保養(yǎng)不規(guī)范、不及時，安全意識薄弱，甚至私自對一些安全連鎖裝置發(fā)生故障后采取錯誤的短接措施。對于這些安全隱患，采用常規(guī)的檢驗方法很難發(fā)現(xiàn)，這就給整臺鍋爐的安全運行帶來了極大的不確定性。因此，筆者認為，在對燃氣鍋爐的年度檢驗中必須對以上幾個重要的安全連鎖點進行安全檢測?，F(xiàn)就對以上四個主要的安全連鎖裝置的檢驗方法展開深入的討論和分析。

2 鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)

鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)是一種探測元件，是用來檢測風(fēng)機進口和出口之間壓差的一個微壓開關(guān)。其重要作用是確保風(fēng)機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火爆燃或冒濃煙形式的惡化燃燒。鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)正常，可保證在排風(fēng)不暢的情況下能及時關(guān)閉燃氣通道，使燃氣不外泄。燃氣鍋爐燃燒器的鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)是必須配置的，它的工作參數(shù)設(shè)置值一般為200～500 Pa。

如何檢測鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)被短接。筆者認為，可以在檢驗過程中將鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(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，然后啟動燃燒器。觀察燃燒器能否檢測到鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)異常，發(fā)出故障報警信號，并切斷燃燒器自身運行。通過這一過程，可以查證鍋爐使用單位是否存在對鼓風(fēng)風(fēng)壓開關(guān)進行短接以屏蔽其功能的行為。

3 火焰檢測探頭

火焰檢測探頭 （探測器）是一個燃燒火焰光傳感器，也是整個燃燒器控制中最為重要的安全連鎖點。燃氣燃燒采用懸浮火炬燃燒，具有不穩(wěn)定性。點火時，風(fēng)和助燃空氣的配比偏大就會造成熄火，這時若不及時切斷燃氣供應(yīng)，大量可燃氣體集聚爐膛，就會引起爐膛閃爆 （熱爆）。火焰檢測探頭在燃燒器的程序控制中主要有三個功能：在燃燒器未投入點火運行時，禁止出現(xiàn)爐膛明火火焰；在點火過程中，確認燃燒火焰的建立；在燃燒過程中檢測火焰明火的存在并連鎖主燃氣閥門。

燃氣燃燒器常用的探頭有紫外光敏管探頭和電離棒探頭。燃氣火焰為藍焰，一般紅外探測器不起作用。燃油燃燒器可用紅外探頭，因為燃油火焰為黃焰，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，單燃氣燃燒器可用電離棒探頭。

在檢驗過程中，可以對紫外光敏管探頭在無明火狀態(tài)下進行檢測。在鍋爐待用狀態(tài)下 （燃燒器程控器有電未啟動）拔出探頭，用打火機等明火照射探頭，就可引起探頭報警。因為明火火焰含有大量紫外線輻射，紫外光敏管探頭可以很容易探測到。電離棒探頭能在火焰燃燒過程中產(chǎn)生離子電流從而產(chǎn)生信號，即給出連鎖信號。檢驗中斷開火焰探測器連線即可測試其可靠性。切記不可用切斷燃氣供應(yīng)和切斷主燃氣閥的方法來測試，因為這樣可能會產(chǎn)生其他的安全連鎖報警并掩蓋火焰報警信號，具有安全陷患。

4 燃氣閥門檢漏裝置

燃氣燃燒器主燃氣控制閥系統(tǒng)中應(yīng)配置兩只串聯(lián)的自動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氣閥門檢漏裝置[2]。若燃燒器在啟動之前，燃氣已泄漏進入了爐膛，點火時就會引起爐膛爆燃（冷爆）事故發(fā)生。為了確保燃氣鍋爐安全點火運行，就必須確保燃氣閥門檢漏裝置工作狀態(tài)正常。

常用的燃氣閥門檢漏裝置有下述兩種型式。

（1）增壓式檢漏

將燃氣閥門前供氣的管道中燃氣抽出加壓，然后打到兩個燃氣閥門之間的空腔中，使空腔中的燃氣壓力比閥門前管道的供氣壓力高約20 kPa，并靜置10～15 s。檢測其空腔中的壓力下降值，一般壓力下降超過10 kPa就認為閥門有泄漏，這時須禁止鍋爐投入運行。

（2）程序式檢漏

在兩只燃氣閥門之間的空腔中設(shè)置一個燃氣壓力開關(guān)，其壓力設(shè)定值為供氣壓力的一半。檢漏工作分兩個階段進行，先檢測燃氣輸入側(cè)的閥門V1，后檢測燃燒器側(cè)的閥門V2。第一檢測階段開始時閥門V2先打開5 s，向鍋爐爐膛內(nèi)排空兩閥之間空腔中存留的燃氣，然后關(guān)閉閥門V2。在15～22 s檢測時間段中，實測設(shè)置的燃氣壓力開關(guān)的壓力不上升至設(shè)定值 （燃氣供氣壓力的50%），否則就表明閥門V1有泄漏。若第一檢測階段檢測合格，則進入第二檢測階段。此時先將閥門V1打開5 s，使壓力燃氣充滿檢測段空腔中，然后關(guān)閉閥門V1。檢測空腔中壓力，若與供氣壓力相同，則閥門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V2有泄漏。只有當(dāng)兩個檢測階段都合格，燃燒器才能投入運行。

增壓式檢漏裝置是一體化的，安裝在燃氣主電磁閥邊，一般配置于管徑小于80 mm的閥門。檢驗時，可以將檢漏裝置中的壓力檢測點位上的內(nèi)固定螺釘松開，造成失壓，然后啟動燃燒器，這時會發(fā)生故障報警。測試后再擰緊內(nèi)固定螺釘。程序式檢漏裝置可配置于任何口徑的閥門。壓力開關(guān)安裝在燃氣主電磁閥邊，程控器安裝在控制箱中?？捎猛瑯臃椒z驗程序式檢漏裝置，操作時只需將壓力開關(guān)邊上的壓力檢測點位的內(nèi)固定螺釘松開，然后啟動燃燒器，就會觸發(fā)報警。檢驗檢漏裝置后，通常需要重復(fù)再測試一次，以確保系統(tǒng)恢復(fù)正常。

5 燃氣壓力過低或過高保護裝置

燃氣燃燒器一般均配置一個燃氣壓力開關(guān)，即燃氣壓力過低保護的壓力開關(guān)。額定輸出熱功率超過3 000 kW的燃燒器需配置兩個燃氣壓力開關(guān)，燃氣壓力過低保護的壓力開關(guān)設(shè)置在燃氣閥門的進口側(cè)，燃氣壓力過高保護的壓力開關(guān)設(shè)置在燃氣閥門的出口側(cè)。當(dāng)燃氣壓力低于設(shè)定值時，不允許鍋爐啟動，或已經(jīng)啟動的鍋爐也要切斷燃燒，以避免火焰回火。當(dāng)燃氣壓力高于設(shè)定值時，應(yīng)避免大量燃氣進入爐膛，造成不完全燃燒。

檢測時調(diào)節(jié)燃氣壓力開關(guān)，將 “燃氣壓力過低值”調(diào)高，使之超過供氣壓力值，從而切斷燃燒、禁止啟動，檢測后再恢復(fù)設(shè)定值；將 “燃氣壓力過高值”調(diào)低，使之降低至火焰熄滅，檢測后再恢復(fù)設(shè)定值，啟動燃燒。

6 結(jié)論

在對燃氣鍋爐實施外部檢驗時，通過對以上四個安全連鎖裝置的檢測，可以最大限度地避免燃氣燃燒器在啟動點火時發(fā)生爆燃、在運行中突發(fā)熄火后爆燃以及回火事故。以上四個方面的檢測均需在同一傳感器上調(diào)整，才能有效檢測并保證其可靠性。通過以上幾個步驟的檢驗，可以消除燃氣燃燒器在運行中的安全陷患。在進行檢驗時，還應(yīng)當(dāng)由燃燒器制造單位或其授權(quán)單位的技術(shù)人員配合實施，以確保檢驗的準(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] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.燃油（氣）燃燒器安全技術(shù)規(guī)則：TSG ZB001—2008[S]．北京：中國計量出版社，2008.