燃气锅炉检验中燃烧器检测方法的若干思考

梁士仁

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

0 引言

近年来，由于国家环保政策的力度不断加大，我国燃气锅炉的数量呈现出快速增长趋势。在经济发达地区工业锅炉基本均采用燃用天然气这种清洁燃料，并逐步淘汰燃煤甚至燃用柴油，但相应的燃气安全风险也随之增大。

2017年1月12日上午，湖北省枝江市某企业一台卧式内燃锅炉在调试点火时发生炉膛燃爆事故，造成2人死亡、7人受伤。经初步分析，该事故是由于使用单位在燃烧器程序控制器正常运行过程中，违规将燃气安全切断阀强行短接通电开启，造成点火前燃气进入炉膛与空气混合并达到爆炸极限，当程序控制器运行至点火位时炉膛发生燃爆。

为了保证燃气锅炉的安全运行，避免同类事故再次发生，国家质检总局办公厅特此发布 “质检总局办公厅关于燃气锅炉风险警示的通告” （2017年第2号）文件。笔者结合日常检验工作中积累的一些经验，就燃气锅炉燃烧器安全连锁装置的检验方法进行了探讨和分析。

1 燃气燃烧器的安全连锁装置

燃烧器新产品设计定型后，应当由经国家质量监督检验检疫总局核准、具有燃烧器型式试验项目的型式试验机构进行型式试验，取得型式试验合格证书，方能投入使用。也就是说，对于燃烧器的燃烧负荷、调节范围、风压、安全连锁等性能指标都须经过严格的测试认证。

燃气燃烧器的运行是由程序控制器控制的，主要控制位有前吹扫、点火、运行监测及熄火保护、后吹扫等。一般燃烧器程序控制器都具有上述功能并安装在控制箱中。在燃烧器按程序运行的过程中，有几个重要的安全连锁点起着保护作用，这些安全连锁点主要是鼓风风压开关、火焰检测探头、燃气阀门检漏装置以及燃气阀组中燃气压力过高或过低保护装置[1]。

笔者在检验工作中发现，有些锅炉使用单位对设备的维护保养不规范、不及时，安全意识薄弱，甚至私自对一些安全连锁装置发生故障后采取错误的短接措施。对于这些安全隐患，采用常规的检验方法很难发现，这就给整台锅炉的安全运行带来了极大的不确定性。因此，笔者认为，在对燃气锅炉的年度检验中必须对以上几个重要的安全连锁点进行安全检测。现就对以上四个主要的安全连锁装置的检验方法展开深入的讨论和分析。

2 鼓风风压开关

鼓风风压开关是一种探测元件，是用来检测风机进口和出口之间压差的一个微压开关。其重要作用是确保风机在炉膛吹扫工作中维持一定量的安全空气流量，避免因锅炉燃烧器风门调节挡板或锅炉烟气出口挡板失调，造成炉膛吹扫不畅从而引起点火爆燃或冒浓烟形式的恶化燃烧。鼓风风压开关正常，可保证在排风不畅的情况下能及时关闭燃气通道，使燃气不外泄。燃气锅炉燃烧器的鼓风风压开关是必须配置的，它的工作参数设置值一般为200～500 Pa。

如何检测鼓风风压开关被短接。笔者认为，可以在检验过程中将鼓风风压开关原工作参数设置值先行记录，再将设置值回归零位，然后启动燃烧器。观察燃烧器能否检测到鼓风风压开关异常，发出故障报警信号，并切断燃烧器自身运行。通过这一过程，可以查证锅炉使用单位是否存在对鼓风风压开关进行短接以屏蔽其功能的行为。

3 火焰检测探头

火焰检测探头 （探测器）是一个燃烧火焰光传感器，也是整个燃烧器控制中最为重要的安全连锁点。燃气燃烧采用悬浮火炬燃烧，具有不稳定性。点火时，风和助燃空气的配比偏大就会造成熄火，这时若不及时切断燃气供应，大量可燃气体集聚炉膛，就会引起炉膛闪爆 （热爆）。火焰检测探头在燃烧器的程序控制中主要有三个功能：在燃烧器未投入点火运行时，禁止出现炉膛明火火焰；在点火过程中，确认燃烧火焰的建立；在燃烧过程中检测火焰明火的存在并连锁主燃气阀门。

燃气燃烧器常用的探头有紫外光敏管探头和电离棒探头。燃气火焰为蓝焰，一般红外探测器不起作用。燃油燃烧器可用红外探头，因为燃油火焰为黄焰，含有大量红外辐射。油气两用燃烧器只能用紫外光敏管探头，单燃气燃烧器可用电离棒探头。

在检验过程中，可以对紫外光敏管探头在无明火状态下进行检测。在锅炉待用状态下 （燃烧器程控器有电未启动）拔出探头，用打火机等明火照射探头，就可引起探头报警。因为明火火焰含有大量紫外线辐射，紫外光敏管探头可以很容易探测到。电离棒探头能在火焰燃烧过程中产生离子电流从而产生信号，即给出连锁信号。检验中断开火焰探测器连线即可测试其可靠性。切记不可用切断燃气供应和切断主燃气阀的方法来测试，因为这样可能会产生其他的安全连锁报警并掩盖火焰报警信号，具有安全陷患。

4 燃气阀门检漏装置

燃气燃烧器主燃气控制阀系统中应配置两只串联的自动安全切断阀或者一只组合阀，而额定输出热功率大于1 200 kW的燃烧器还必须配置燃气阀门检漏装置[2]。若燃烧器在启动之前，燃气已泄漏进入了炉膛，点火时就会引起炉膛爆燃（冷爆）事故发生。为了确保燃气锅炉安全点火运行，就必须确保燃气阀门检漏装置工作状态正常。

常用的燃气阀门检漏装置有下述两种型式。

（1）增压式检漏

将燃气阀门前供气的管道中燃气抽出加压，然后打到两个燃气阀门之间的空腔中，使空腔中的燃气压力比阀门前管道的供气压力高约20 kPa，并静置10～15 s。检测其空腔中的压力下降值，一般压力下降超过10 kPa就认为阀门有泄漏，这时须禁止锅炉投入运行。

（2）程序式检漏

在两只燃气阀门之间的空腔中设置一个燃气压力开关，其压力设定值为供气压力的一半。检漏工作分两个阶段进行，先检测燃气输入侧的阀门V1，后检测燃烧器侧的阀门V2。第一检测阶段开始时阀门V2先打开5 s，向锅炉炉膛内排空两阀之间空腔中存留的燃气，然后关闭阀门V2。在15～22 s检测时间段中，实测设置的燃气压力开关的压力不上升至设定值 （燃气供气压力的50%），否则就表明阀门V1有泄漏。若第一检测阶段检测合格，则进入第二检测阶段。此时先将阀门V1打开5 s，使压力燃气充满检测段空腔中，然后关闭阀门V1。检测空腔中压力，若与供气压力相同，则阀门V2完好；若空腔中压力下降至设定值 （供气压力的50%），则表明阀门V2有泄漏。只有当两个检测阶段都合格，燃烧器才能投入运行。

增压式检漏装置是一体化的，安装在燃气主电磁阀边，一般配置于管径小于80 mm的阀门。检验时，可以将检漏装置中的压力检测点位上的内固定螺钉松开，造成失压，然后启动燃烧器，这时会发生故障报警。测试后再拧紧内固定螺钉。程序式检漏装置可配置于任何口径的阀门。压力开关安装在燃气主电磁阀边，程控器安装在控制箱中。可用同样方法检验程序式检漏装置，操作时只需将压力开关边上的压力检测点位的内固定螺钉松开，然后启动燃烧器，就会触发报警。检验检漏装置后，通常需要重复再测试一次，以确保系统恢复正常。

5 燃气压力过低或过高保护装置

燃气燃烧器一般均配置一个燃气压力开关，即燃气压力过低保护的压力开关。额定输出热功率超过3 000 kW的燃烧器需配置两个燃气压力开关，燃气压力过低保护的压力开关设置在燃气阀门的进口侧，燃气压力过高保护的压力开关设置在燃气阀门的出口侧。当燃气压力低于设定值时，不允许锅炉启动，或已经启动的锅炉也要切断燃烧，以避免火焰回火。当燃气压力高于设定值时，应避免大量燃气进入炉膛，造成不完全燃烧。

检测时调节燃气压力开关，将 “燃气压力过低值”调高，使之超过供气压力值，从而切断燃烧、禁止启动，检测后再恢复设定值；将 “燃气压力过高值”调低，使之降低至火焰熄灭，检测后再恢复设定值，启动燃烧。

6 结论

在对燃气锅炉实施外部检验时，通过对以上四个安全连锁装置的检测，可以最大限度地避免燃气燃烧器在启动点火时发生爆燃、在运行中突发熄火后爆燃以及回火事故。以上四个方面的检测均需在同一传感器上调整，才能有效检测并保证其可靠性。通过以上几个步骤的检验，可以消除燃气燃烧器在运行中的安全陷患。在进行检验时，还应当由燃烧器制造单位或其授权单位的技术人员配合实施，以确保检验的准确性和可靠性。

[1] 金定安，曹子栋，俞建洪.工业锅炉原理 [M]．西安：西安交通大学出版社，1987.

[2] 国家质量监督检验检疫总局.燃油（气）燃烧器安全技术规则：TSG ZB001—2008[S]．北京：中国计量出版社，2008.