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电厂锅炉是发电厂三大主要设备中重要的能量转换设备。它的作用是将燃料的化学能转变为热能,并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量(汽温、汽压)的过热蒸汽,供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高,所以燃料主要是煤,并且煤在燃烧之前先制成煤粉,然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说,锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。
燃烧器均采用带分、积分计算或更为复杂运算调节仪器(例如:比例调节仪、PLC、大型计算机控制等),通过对锅炉的出水温度、蒸汽压力、蒸汽流量、烟气中的氧含量、锅炉给水系统等因素的检测,同步连续动态调节燃料量和配风风量。一句话,燃烧工况只有随着锅炉工况、烟气排放的变化而进行同步连续调节,才能达到、环保的效果。
整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分组成。锅炉本体是锅炉设备的主要部分,是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”是汽水系统,它主要任务是吸引收燃料放出的热量,使水加热、蒸发并后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。辅助设备包括通风设备(送、引风机)、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。
欧盟燃烧器标准规定燃烧器必须具备:风压检测、火焰检测、熄火保护、燃气高压力保护、燃气低压力保护、漏气保护、排烟温度保护等,还要求燃烧器与锅炉超压、超温、水位、连续给水、排烟温度等进行联锁保护,锅炉的任何故障,燃烧器都必须同时停止运行。
在放电点火方式以及电极的布置上,有对地放电和两极间放电之分。由于燃料气的易燃易爆性,故燃气燃烧机全部是采用较为的对地放电方式。由于燃气的成分不同,它们的火焰传播速度也有较大的差异,对于火焰传播速度较低的燃料,采用预混式燃烧,点火方式是电极对稳焰盘或侧壁放电。对于火焰传播速度较高的燃料,采用后混式燃烧,点火方式是电极对喷嘴放电。燃油燃烧机有一部分是采用对地放电的方式,另一部分则是采用两电极间放电的方式。对地放电又可分为几种方式,一种是单电极对喷嘴放电,另一种是单电极对稳焰盘放电,还有一种是双电极对喷嘴放电。两电极间放电可分为一电 极接点的假两电极放电以及真正的两电极间放电两种方式,所谓的假两电极放电是指其中的一个电极实际上是接地的。单极放电强调的是其电气的性,因一个电极接地没有浮空的电极;而两极放电则强调的是点火的成功率,因其两极可以放置在点火区的位置。
采用不同升压部件的电子点火器,虽然工作原理不同,价格不同,但都能够满足点燃燃料的需要。不同的输出形式(单极型、双极型和中间接地的双极型)各有其优缺点,有的侧重于性,有的则侧重于灵活性。燃用不同燃料的燃烧机必须选择相应的电子点火器以及不同的电极布置方式,否则有可能得不到保障或者无法引燃燃料。对于燃料为燃气的燃烧机,考虑到性的影响,必须采用单电极点火方式;而对于燃油燃烧机,为了获得较好的点火位置及较高的点燃率,建议采用双极型的点火方式。Honeywell 是美国生产的高压点火装置,其中常用的 Satronic 系列电子点火器是以固态继电器为基础设计的。不同于传统的铁芯式变压器,它通过内部点火电路,在次级产生高频、高压电火花。Danfoss 是瑞典生产的高压点火装置,EBI 系列电子点火器常用于燃油和燃气燃烧机的点火。它是采用电子变频产生高压的原理进行工作的,适用于间歇点火,在3 min 内,35℃ 的条件下发火率为33%;60℃的条件下发火率为20%。BRAHAMA 是意大利生产的高压点火装置,分为 E、G 和 S 三个系列,均采用高性能的点火变压器来升压
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燃烧状态监控:燃烧状态必须予以动态监控,一旦火焰探测器感测到熄火号,必须在极短时间内反馈到燃烧机,燃烧机随即进人保护状态,同时切断燃气供给。火焰探测器要能正常感测火焰号,既不要敏感,也不要迟钝。因为敏感,燃烧状态如有波动易产生误动作而迟钝,反馈火焰号滞后,不利于运行。一般要求从熄火到火焰探测器发出熄火号的响应时间不超过0.2秒。
点不着火的保护:燃烧机点火时,通入燃气,燃气着火燃烧。点火动作要求发生在燃气通入前,先形成点火温度场,便于着火燃烧。如果点不着火,火焰探测器感测不到火焰号,燃烧机进入保护状态。从点火到进入保护状态的时间要适当,既不能过短也不能过长。若过短,来不及形成稳定火焰;过长,点不着火时造成大量燃气时入炉膛。一般要求在通入燃气2-3秒,燃烧机对火焰探测器感测的火焰号进行判断,未着火则进入保护状态,着火则维持燃烧。
熄火保护:燃烧机在燃烧过程中,若意外熄火,燃烧机进入保护状态。由于炉膛是炽热的.燃气进入易发生爆燃,故须在极短时间内进入保护状态,切断燃气供给。
从发生熄火到燃烧机进人保护状态,该过程的响应时间要求不超过1秒。
燃气压力高低限保护:燃气燃烧机稳定燃烧有一定范围,只允许燃气压力在一定范围内波动。限定燃气高低压的目的是确保火焰稳定性:不脱火、不熄火也不回火,同时限定燃烧机的输出热功率,保证设备经济运行。当燃气压力超出此范围,应锁定燃烧机工作。燃烧机设计一般用气体压力开关感测压力号,并输出开关量号,用以控制燃烧机的相应工作。
空气压力不足保护:燃气燃烧机设计热强度大,其燃烧方式采用鼓风强制式。如果风机发生故障造成空气中断或空气不足,立即切断燃气,否则会发生炉膛爆燃或向风机回火。因此在提高风机质量的同时,燃气控制必须与空气压力连锁,当空气压力不足时,应立即切断燃气供给。一般用气体压力开关感测空气压力号,并输出开关量号,用以控制燃气电磁阀的相应工作。
断电保护:燃烧机在工作过程中突然断电,必须立即切断然气供给,保护设备。燃气控制电磁阀必须是常闭型的,一旦断电,自动关闭切断燃气供给。电磁阀关闭响应时间≤5s。
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