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燃烧系统培训 讲师 王彦青 2 燃烧系统培训 第一章天然气基础知识第二章燃烧基础知识第三章燃烧系统的组成第四章燃烧系统的工作原理第五章燃烧系统常见故障及处理方式第六章点检项目表 3 第一章天然气基础知识 一 天然气的组成及其性质二 天然气特点三 天然气的广泛用途四 天然气的安全环保性能 4 一 天然气的组成及其性质1 天然气是一种多组分的混合气态燃料 主要成分是烷烃 其中甲烷占绝大多数 另有少量的乙烷 丙烷和丁烷 它主要存在于油田和天然气田 天然气燃烧后无废渣 废水产生 相较煤炭 石油等能源有使用安全 热值高 洁净等优势 是一种非常清洁的能源 天然气比重约为0 65 爆炸极限为5 15 体积百分比 燃点约650 气液比625 1 热值约为8000Kcal Nm3 9000Kcal Nm3 天然气甲烷CH4 88 乙烷C2H6 7 丙烷C3H8 1 8 氮N2 1 2 其他 2 5 几种燃气着火浓度对比燃料下限上限甲烷 CH4 515乙烷 C2H6 3 212 8丙烷 C3H8 2 49 5丁烷 C4H10 1 98 4几种燃气理论燃烧温度对比燃料温度 甲烷 CH4 1917乙烷 C2H6 1948丙烷 C3H8 1967丁烷 C4H10 1972 6 二 天然气的特点经济实惠天然气是洁净燃气 供应稳定 价格低廉 排放物洁净 减少对空气质量的破坏 安全可靠天然气无毒 易散发 比重轻于空气 不宜积聚成爆炸性气体 是较为安全的燃气 天然气耗氧情况计算 1立方米天然气 纯度按100 计算 完全燃烧约需2 0立方米氧气 大约需要10立方米的空气 天然气自然温度 630 730 汽油自然温度 220 471 天然气辛烷值 120 130 汽油辛烷值常规 90 93 抗爆性能优天然气气液比大 方便运输 常规储存方式为 LNG 液化天然气 CNG 压缩天然气 7 三 天然气的广泛用途应用领域 1 民用燃料 天然气价格低廉 热值高 安全性能 环境性能好 是民用燃气的首选燃料 2 工业燃料 以天然气代替煤 用于工厂采暖 生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉 3 工艺生产 如烤漆生产线 烟叶烘干 沥青加热保温等1 天然气发电 具有缓解能源紧缺 降低燃煤发电比例 减少环境污染的有效途径 2 天然气化工工业 天然气是制造氮肥的最佳原料 具有投资少 成本低 污染少等特点 3 城市燃气事业 特别是居民生活用燃料 4 压缩天然气汽车 以天然气代替汽车用油 具有价格低 污染少 安全等优点 8 四 天然气的安全环保性能天然气是洁净能源 它的使用有利于大气环境保护 尤其是二氧化硫为主体的空气污染将得到有效抑制 城市空气质量将得到明显改善 采用天然气作为燃料能减少二氧化硫和粉尘排放量近100 能减少二氧化碳排放量60 能减少氮氧化合物排放量50 有助消除酸雨形成 缓解地球温室效应天然气比空气轻 泄漏后容易扩散 爆炸极限5 15 比液化石油气2 4 9 5 下限高 相对安全 9 第二章燃烧基础知识 一 安全燃烧必要条件二 燃烧基本理论三 燃烧器分类 10 一 安全燃烧必要条件燃料供应 火焰监测与保护 燃料控制阀 混合装置 燃烧器 空气控制阀 空气供应 点火源 燃烧三要素 可燃物 可燃物与助燃物混合物达到着火浓度 点火源 满足燃烧三要素条件即可发生燃烧 爆炸状况 安全燃烧是在燃烧三要素的基础上实现安全控制 满足安全条件的前提下 使可燃物燃烧以满足人们对燃烧热源的需求 11 闪燃闪燃是指易燃或可燃液体挥发出来的蒸气与空气混合后 遇火源发生一闪即灭的燃烧现象 发生闪燃现象的最低温度点称为闪点 着火着火指可燃物质在空气中受到外界火源或高温的直接作用 开始起火持续燃烧的现象 这个物质开始起火持续燃烧的最低温度点称为燃着火点 自燃自燃物质在缓慢氧化的过程中会产生热量 如果产生的热量不能及时散失就会越积越多 靠热量的积聚达到一定的温度时 不经点火也会引起自发的燃烧而发生的燃烧现象叫做自燃 自燃的热能来源 a 外部热能的逐步积累 多是物理性的 b 物质自身产生热量 多是化学性 爆炸爆炸指物质在瞬间急剧氧化或分解反应产生大量的热和气体 并以巨大压力急剧向四周扩散和冲击而发生巨大响声的现象 12 二 燃烧基础理论天然气燃烧化学方程 CH4 2O2 CO2 2H2O 热液化石油气燃烧化学方程 C3H8 5O2 3CO2 4H2O 热空气的主要成份为21 的氧气和79 的氮气 氧气和氮气的比例大致为1 4 根据化学反应方程 实现洁净燃烧 1m3天然气需要消耗10m3空气 1m3液化石油气气需要消耗25m3空气 这种燃烧完全洁净燃烧所需求的空气消耗系数为空燃比 工业中燃烧常规为过剩空气燃烧 过剩系数 在1 05 1 20 13 天然气燃烧步骤 甲烷 氧气 二氧化碳 水 热第一步 甲烷 氧气 乙醇第二步 乙醇 氧气 二价乙醇第三步 二价乙醇 甲醛 水第四步 甲醛 氧 甲酸第五步 甲酸 一氧化碳 水第六步 一氧化碳 氧 二氧化碳燃烧并不是一步完成 需要一系列复杂的化学反应过程 逐步完成 最终生成二氧化碳 水 热量 CO2 H2O 热量 CH4 O2 14 三 燃烧器分类按应用 锅炉燃烧器 工业燃烧器按燃气空气混合方式 预混式 内混式 部分预混式按燃料 燃气型 燃油型 油气两用型按火焰控制方式 单段火 两段火 三段火 比调式按助燃风形式 鼓风式 引风式 大气式按燃烧器结构形式 枪式 箱式 线形按温度 高温燃烧器 500 以上 中低温燃烧器 15 第三章 燃烧系统组成一 燃烧器二 管路系统三 控制柜四 控制散件五 助燃风机 16 用于空气与燃料的配比及充分混合燃烧 释放热量常包括 烧嘴本体 混合锥 发射套筒 火花塞 点火棒等 1 燃烧器 17 燃烧系统管路系统 为燃烧系统提供稳定的燃气供应 主要有主管路 点火管路 放散管路构成 自带过滤 调压功能 双关断阀关断 高 低压力保护 比调控制燃气流量 燃烧系统管路系统外网燃气压力需求 30 80Kpa 2 管路系统 18 手阀 主管路配有进口手阀和出口手阀 小火管路配置小火手阀 放散管路配有放散手阀 手动关断和开启燃气 正常使用时常开状态 长时间停机 48h以上 或出现故障需要维修时 手动关闭 19 过滤器 过滤燃气中的杂质 20 压力表及压力表球阀 显示燃气压力 球阀用于维护和更更换压力表 常规球阀关闭状态 观测压力时打开 能够延长压力表使用寿命 21 调压器 根据燃烧器需求调整燃气压力 调压范围3 7kpa 弹簧向下压调压器出口压力增大 反之减小 小火管路设置单独的点小火压力调压器 保证点火管路的燃气压力稳定 22 压力开关 检测燃气压力是否异常 低压开关控制燃气压力过低关闭系统 高压开关控制燃气压力过高关闭系统 检漏开关根据检漏程序 实时检测燃气压力是否异常 23 关断阀 保证燃烧系统出现任何不安全因素及故障时 双关断阀瞬时关断 小于1s 燃气供应 从而保证燃烧系统的安全性能 24 燃气流量调节阀 根据温度信号调整燃气流量大小 从而控制火焰输出量大小 从而达到恒温控制 25 小火电磁阀 自动控制小火燃气的开关 实现自动点小火功能 放散电磁阀 根据程序自动放散双关断阀之间的燃气 保证主阀后没有燃气存留 保证燃烧系统的安全性能 26 供电220V 50HZ 10A 3 控制柜 燃烧系统控制柜指示灯 电源指示 检漏报警 燃烧报警 超温报警 风机运行 联锁指示 吹扫指示 点火指示 运行指示 本地指示 远程指示按钮 燃烧启动 燃烧停止 报警复位 急停按钮两位开关 电源开关 本地 远程温度表 超温限位表 温度控制表 27 燃烧程序控制器 燃烧安全程序控制 燃烧系统满足安全条件下 自动吹扫 点小火 转大火 出现任何不安全条件 立即切断燃烧系统并发出燃烧报警 报警后自锁定15s后才能复位 复位按钮 阀门检漏程序控制器 检测主管路关断阀是否泄漏 如有泄漏状况 系统不能继续运行 并发出报警 根据控制器显示可知主阀还是副阀泄漏 温度表 温度限位表 保护加热段超过设定温度时发出报警 温度控制表 根据温度需求调节管路燃气流量控制阀 调整火焰大小 28 28 点火变压器 发出6000 14000v高压 通过燃烧器点火棒对地放电产生火花 4 控制散件 燃气泄漏检测探头 当管路及外部环境有燃气泄漏时 发出报警 并关闭燃烧系统 保证系统安全 热电阻 检测加热段和工艺控制段空气温度 传送给温度表 火花塞 点火棒 通过点火变压器得到高压电 对地极打火花 以引燃燃料 UV火焰检测器 实时检测火焰信号 并把信号传输给火焰程序控制器 5 助燃风机 提供燃烧系统所需要的一定压力及流量的助燃空气 助燃风阀根据需求调整助燃空气量 排烟阀不能全部关闭 一定要留有一定开度 烟气成分需要定期检测 31 第四章 燃烧系统工作原理 1 安全联锁检测 保证燃烧系统在不满足安全条件下系统不运行 联锁条件务必不能短接 会有安全隐患 超温联锁 燃烧室温度过高时保护 并控制柜面板发出超温报警 燃气低压联锁 燃气压力过低时保护 燃气高压联锁 燃气压力过高时保护 风压联锁 风压不够时候保护 客户联锁 加热装置风机未运行时保护或其他要求的条件未满足时进行保护 燃气泄漏联锁 燃气泄漏时保护 32 2 自动吹扫 常规1min将燃烧室内残余燃气排除燃烧室 避免燃烧室达到燃气爆炸极限 保证点火时不发生爆燃和爆炸装况 此过程对燃烧系统出现故障 反复点火尤为重要 当燃烧系统初步调试和出现点不着火故障时 小火管路一直向燃烧室内释放燃气 如果没有吹扫过程或通过线路短接跳过此过程 燃烧室内燃气达到爆炸极限时 点火就会发生爆炸危险 3 阀门检漏 检测主阀和副阀是否存在泄漏状况 检测原理 首先打开副阀5s 释放主阀与副阀之间燃气 副阀关闭 此时检测主阀副阀之间是否有燃气 通过压力检测 检测25s 如无燃气 证明主阀完好无泄漏 反之报主阀泄漏 检测完主阀后 打开主阀5s 将主阀与副阀间充满燃气 关闭主阀 检测25s 燃气无泄漏 通过压力检测 证明副阀完好 反之报副阀泄漏 两个过程都无报警 主阀 副阀无泄漏 主阀检漏过程 副阀检漏过程 33 4 低火限位检测 燃烧系统准备点小火前检测低火限位是否闭合 保证转大火过程时 主火在最小开度 保证转火过程的安全 如果低火位未闭合 在吹扫指示灯不熄灭 系统不进行点火过程 5 火焰检测 燃烧系统准备点火前 开始检测燃烧室是否有火焰 如果燃烧室内存在火焰系统直接燃烧报警 正常无火焰时 系统正常进行点小火 6 点小火 燃烧系统点火时首先进行点小火 通过小火引燃主火 点小火时 小火电磁阀打开 小火管路输送燃气至燃烧器 同时点火变压器得电 释放高压 点火棒打火花 从而点燃小火 小火稳定5s后 进行转主火 7 转大火 燃烧系统小火点燃稳定后 燃烧系统打开主阀 引燃主火低火位火焰 8 关小火恒温控制 燃烧系统低火位稳定后 5 10s