[科普中国]-自动燃烧系统

传统的生产工艺是人工点火,不仅生产条件太差,而且劳动强度大,安全系数低,极易出现人身事故。无法预测突发故障,不能实时监测现场燃烧状况和及时判断、处理异常现象。针对这种情况,研究和设计了一套全自动燃烧控制系统,大幅度提高了生产的可靠性、产品质量和经济效益。

系统组成燃烧控制系统由燃烧站和控制系统组成。

1、燃烧站

燃烧站包括主燃烧器(包括燃烧器本体、点火装置和火焰检测装置)、燃料控制阀组、操作控制柜和助燃风系统。(1)主燃烧器本体采用扩散式结构,并配以带直流段的旋流稳燃器以增强燃烧效果。点火装置采用直接点火方式,选用带信号反馈的高能点火装置,由点火枪和高压包、气动阀等组成。火焰检测装置是由靠紫外光进行检测的火焰监视器、屏蔽电缆和处理器组成,用于检测燃烧器火焰。若燃烧器未被点燃或运行过程中意外熄火,则系统发出相应关阀或重新点火指示(具体由DCS完成)。(2)燃料控制阀组包括手动关断阀V01、燃料快速关断阀V04和V03、放散阀V05、燃料调节阀V02、压力及流量检测装置印等。阀门均采用气动防爆型化学品氧化铝生产中自动燃烧系统的设计和应用以确保安全。DCS通过设定控制燃料调节阀和空气调节阀的开度,控制混合后的烟气温度。(3)操作控制柜用于现场点火操作、控制速断阀开闭,火检处理器现场显示及DCS与现场仪表转接。(4)助燃风系统由空气、鼓风机、空气过滤器、阀门Vll及管道等组成,为燃烧器提供适宜的助燃风,同时为DCS提供连锁信号。

2、控制系统

为了实现并完成烘干系统燃烧站的自动控制功能,专门设计了控制系统的软硬件部分。在硬件上包括检测仪表,火焰监视器等和控制柜内的隔离单元,以及DCS控制中心。现场各种检测装置将检测信号通过控制柜内的输入输出隔离单元将信号送入DCS冗余控制器,进行逻辑运算、调节等。控制器同时接收来自工程师站和操作员站的操作指令,对燃烧站运行过程进行控制,工程师站和操作员站对一切运行参数可以进行实时监视。为了保证燃烧系统的安全可靠,DCS采用冗余配置。自动燃烧控制系统作为整个化学品氧化铝生产自动控制的一个相对独立子系统,完成自身功能的同时受控于控制中心。1

功能实现为满足化学品氧化铝安全生产要求,燃烧站不仅具有自动启动功能还要具有自动防护功能。为此我们设计了若干个子程序分别实现自动点火、炉膛自动吹扫、泄漏检测、自动灭火、温度自动调节等功能。

1、DCS自动点火

在设计中取消了人工点火,点火过程全部实现自动化。操作人员只需在操作室内点击启动点火按钮,点火程序就会按顺序进行,设备完成相应的动作。自动点火的条件是在进行一次成功的吹扫并完成泄漏检测后,进行点火的准备,在点火条件具备的情况下,“点火允许”灯亮,就可启动点火。在点火过程中,如燃气阀V以开启,点火器启动,燃烧器未被证实点火成功(即无火检信号),则立即关闭所有燃气阀,这时,发出“点火失败”报警。

2、炉膛自动吹扫

在冷炉启动、点火失败或运行过程中,都需要对炉膛及燃气管阀系统完成一次成功的吹扫,以有效地清除在炉膛、管阀、热交换器和烟道中可能集聚的可燃气体,否则保护系统将阻止任何燃料泄漏检测进入炉膛。

3、自动灭火

当发生下列条件之一时,DCS立即发出停炉跳闸信号,并自动关闭燃烧站,同时在DCS工作站上发出声光报警并显示停炉原因如下:火焰监视器无火焰信号,助燃风机跳闸,燃料压力低报警,燃料压力高报警,燃气调节阀V02开度太小(持续在55内小于30%),风门Vll开度太小(持续在55内小于30%)。

4、温度自动调节

根据炉内实际温度与设定温度的差值和燃料阀门实际位置检测,DCS按照检测结果向现场调节阀发出调节信号,以调节燃气量的大小,最终完成炉内温度的控制。1

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所