CN104864382B - 一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，其包括控制锅炉运行的主控器，主控器控制连接有报警器和执行器，执行器控制连接锅炉的燃烧器、水泵和给水电磁阀，其还包括用于测量锅炉内饱和蒸汽压力的压力传感器、用于测量锅炉内蒸汽温度的第一温度传感器、用于测量锅炉烟道中烟气温度的第二温度传感器和用于测量锅炉内水温度的第三温度传感器，压力传感器输出连接有将压力信号转换成温度信号的压力信号处理器，第一、第二和第三温度传感器连接至一温度信号处理器，压力信号处理器和温度信号处理器与主控器连接。本发明还提供了一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护方法。本方案能实现对燃气/燃油锅炉及时精准的防干烧保护。

Description

一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置及方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术，具体是一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置及方法。

背景技术

在每年发生的锅炉爆炸事故中，中小型燃气/燃油蒸汽锅炉占绝大部分，主要原因之一就是由于锅炉严重缺水干烧后操作人员操作不当所致。这些锅炉的爆炸事故里，既有操作失当的原因，也有设备不完善的原因。

采用类似影像炉膛火焰监视系统等技术来防控锅炉干烧，对于中小型锅炉系统来说，成本过于昂贵。现有的中小型锅炉多通过水位调节和自动保护系统来防干烧，其中，水位调节时用到的水位控制器主要有浮球式、电极式、电容式和温感式四种。由于常出现“假液位”现象，温感式水位控制器的可靠性要高于其它三种水位控制器，且成本低，因而得到广泛采用。

但现有的温感式水位控制器测温方式单一，具有一定的缺陷。如CN 2302476 Y公开的一种温感式锅炉极限水位自动报警保护装置，提出通过温度传感器测量锅内温度，再将该温度与设定温度做比较来判断水位，该装置在水质较差炉内水垢较多的情况下，炉内工况会偏离设计工况，预先设定的温度将不再适用而会导致误报漏报。又如CN 201589253U公开的一种防干烧立式锅炉，提出直接测量立式锅炉炉胆顶部金属温度的变化，从而将温度讯号直接传递给外部的超温报警装置并显示，当金属表面的温度超过一定数值时，判断此时锅炉已处于缺水状态，但该装置在使用时，参比温度是按照额定压力下的条件设定的，而炉胆的正常壁温随炉内蒸汽压力变化而改变，所以单一的壁温测量，缺乏对缺水事故工况的准确判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置及方法，其可靠性更高，能实现对燃气/燃油锅炉及时精准的防干烧保护。

本发明的技术方案如下：

一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，包括控制锅炉运行的主控器，主控器控制连接有报警器和执行器，执行器控制连接锅炉的燃烧器、水泵和给水电磁阀，其还包括用于测量锅炉内饱和蒸汽压力的压力传感器、用于测量锅炉内蒸汽温度的第一温度传感器、用于测量锅炉烟道中烟气温度的第二温度传感器和用于测量锅炉内水温度的第三温度传感器，压力传感器输出连接有将压力信号转换成温度信号的压力信号处理器，第一、第二和第三温度传感器连接至一温度信号处理器，压力信号处理器和温度信号处理器与主控器连接。

进一步的，压力传感器安装在锅炉蒸汽出口的管道上。

进一步的，第一温度传感器和第三温度传感器安装在锅炉介质出口的管道上。

一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护方法，其包括如下步骤：

步骤a：设置测量锅炉内饱和蒸汽压力的压力传感器、测量锅炉内蒸汽温度的第一温度传感器、测量锅炉烟道中烟气温度的第二温度传感器和测量锅炉内水温度的第三温度传感器，压力传感器的信号输出端连接压力信号处理器，压力信号处理器输出连接锅炉的主控器，第一、第二和第三温度传感器的信号输出端连接温度信号处理器，温度信号处理器输出连接锅炉的主控器，主控器预设一个触发报警的设定值。

步骤b：压力信号处理器计算压力传感器所测的压力信号对应的温度值并将温度值发送至主控器作为蒸汽参考温度，温度信号处理器处理第一、第二和第三温度传感器所测的温度信号后发送至主控器，主控器将第三温度传感器所测的温度设为热水参考温度。

步骤c：主控器计算蒸汽参考温度与第二温度传感器所测的烟气温度间的温度差作为第一温度差，主控器计算蒸汽参考温度与第一温度传感器所测的蒸汽温度间的温度差作为第二温度差，主控器计算热水参考温度与第二温度传感器所测的烟气温度间的温度差作为第三温度差。

步骤d：主控器实时监测第一、第二和第三温度差随锅炉运行时间的变化，当第一、第二和第三温度差中的至少一个温度差随运行时间逐渐增大且不小于触发报警的设定值时，主控器判定此时锅炉的运行状态为干烧状态，发送报警信号至报警器报警，且发送操作指令至执行器，执行器控制锅炉的燃烧器、水泵和给水电磁阀停机/关闭。

进一步的，步骤d中主控器判定锅炉为干烧状态的具体过程包括如下步骤：

步骤d1：判断第一温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d2。

步骤d2：判断第二温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d3。

步骤d3：判断第三温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则跳回步骤d1。

本方案实现了对燃气/燃油锅炉及时精准的防干烧保护，其通过饱和蒸汽压力转换成饱和蒸汽温度来作为参考温度，使得参考温度随锅炉运行负荷的变化而及时变化，因此参考温度的准确性不受锅炉结垢和锅炉运行负荷变化的影响。本方案还通过测量锅炉内水的温度作为参考温度，使得参考温度随锅炉运行负荷的变化而及时变化，因此参考温度的准确性不受锅炉结垢和锅炉运行负荷变化的影响。本方案无需改动锅炉的原系统，只需在锅炉蒸汽出口管道、介质出口管道和烟道上增设传感器的测量点，方便在已运行的锅炉上实施本方案。本方案既能单独实施，又能结合现有的水位控制和保护系统实施，其采用两种温度差比较的方法实时精准地判断锅炉是否处于干烧状态，在锅炉自带的水位控制和保护系统失灵时，能起到安全保护的作用，准确控制锅炉是否应及时停炉，有效预防由于锅炉干烧引起的爆炸等事故。

附图说明

图1是本发明一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例一：

一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，其压力传感器1用于测试锅炉内的饱和蒸汽压力，其第二温度传感器3用于测量锅炉烟道中烟气的温度。在锅炉蒸汽出口的管道上设置压力传感器1测得压力信号；第二温度传感器3的探头部分处于烟道中测得数据信号。压力传感器1将测得的压力信号发送至压力信号处理器5，压力信号处理器5根据饱和蒸汽压力与温度间的一一对应关系，将压力信号转换成温度值，该温度值设为蒸汽参考温度发送至主控器7。第二温度传感器3所测的温度信号发送至温度信号处理器6进行数据转换，将转换后的烟气温度发送至主控器7。主控器7对蒸汽参考温度和烟气温度进行逻辑运算，得到二者的温度差，主控器7预设一个设定值，当这个温度差随时间逐渐增大并大于设定值时，主控器7判定锅炉处于干烧状态，发送信号至报警器8进行低水位报警的同时也发送至执行器9，执行器9立即向燃烧器、水泵（补水泵、循环水泵等）、给水电磁阀等发出停机/关闭指令，从而达到防干烧保护目的。

实施例二：

主控器7通过计算锅炉内的蒸汽温度和实施例一中的蒸汽参考温度来判断干烧情况。具体是按实施例一设置压力传感器1和压力信号处理器5，此外，采用第一温度传感器2用于测量锅炉内的蒸汽温度，第一温度传感器2设置在锅炉介质出口的管道上测得温度信号，第一温度传感器2所测的温度信号发送至温度信号处理器6进行数据转换，将转换后的蒸汽温度发送至主控器7。主控器7对蒸汽参考温度和蒸汽温度进行逻辑运算，得到二者的温度差。当锅炉处于较严重的干烧状态时，锅炉内的饱和蒸汽会因吸热量过多而逐步转变为过热蒸汽，由于过热蒸汽吸热量增加会造成蒸汽温度的上升，此时的温度差会随时间逐渐增大。主控器7预设一个设定值，当温度差达到设定值时，主控器7判定锅炉处于严重干烧状态，发送信号至报警器8进行严重缺水的报警，同时也发送至执行器9，执行器9及时向燃烧器、水泵（补水泵、循环水泵等）、给水电磁阀等发出停机/关闭指令，防止锅炉操作人员贸然向锅炉进水而发生锅炉爆炸事故。

实施例三：

采用第三温度传感器4测量锅炉内的水温，第三温度传感器4设置在锅炉介质出口的管道上测得温度信号，采用实施例一中的第二温度传感器3测量锅炉烟道中烟气的温度，第二温度传感器3和第三温度传感器4所测得的温度信号经温度信号处理器6进行数据转换，将转换后的温度数据发送至主控器7。以第三温度传感器4所测得的温度值为设为热水参考温度，

主控器7对热水参考温度和烟气温度进行逻辑运算，得到二者的温度差。当锅炉处于干烧状态时，此时的温度差会随时间逐渐增大。主控器7预设一个设定值，当温度差达到设定值时，主控器7判定锅炉处于干烧状态，发送信号至报警器8进行低水位报警，同时也发送至执行器9，执行器9及时向燃烧器、水泵（补水泵、循环水泵等）、给水电磁阀等发出停机/关闭指令。

上述三个实施例既可以单独实施，又可以相互补充进行多重保护，提高可靠性。如将上述三个实施例结合，进行三重保护，那么主控器7可以按一定的优先顺序实时不间断地进行干烧状态判断，设蒸汽参考温度与烟气温度间的温度差为第一温度差，设蒸汽参考温度与蒸汽温度间的温度差为第二温度差，设热水参考温度与烟气温度间的温度差为第三温度差，具体过程可以按如下三个步骤执行：

步骤d1：判断第一温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d2。

步骤d2：判断第二温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d3。

步骤d3：判断第三温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则跳回步骤d1。

本方案可单独运用到生产中，也可作为现有常规水位控制和保护装置的一个补充，以起到多重保护的作用，提高可靠性。

对自带测量炉内压力和温度的传感器组的锅炉，本方案中的压力传感器1、第一温度传感器2和第三温度传感器4可以采用锅炉自带的传感器组替代。在正常工况下，上述三个温度差应为0℃，考虑测量误差，可以认为温度差小于某一设定值时锅炉处于正常运行工况。

Claims (5)

1.一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，包括控制锅炉运行的主控器，主控器控制连接有报警器和执行器，执行器控制连接锅炉的燃烧器、水泵和给水电磁阀，其特征在于：还包括用于测量锅炉内饱和蒸汽压力的压力传感器、用于测量锅炉内蒸汽温度的第一温度传感器、用于测量锅炉烟道中烟气温度的第二温度传感器和用于测量锅炉内水温度的第三温度传感器，压力传感器输出连接有将压力信号转换成温度信号的压力信号处理器，第一、第二和第三温度传感器连接至一温度信号处理器，压力信号处理器和温度信号处理器与主控器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，其特征在于：压力传感器安装在锅炉蒸汽出口的管道上。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护装置，其特征在于：第一温度传感器和第三温度传感器安装在锅炉介质出口的管道上。

4.一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a：设置测量锅炉内饱和蒸汽压力的压力传感器、测量锅炉内蒸汽温度的第一温度传感器、测量锅炉烟道中烟气温度的第二温度传感器和测量锅炉内水温度的第三温度传感器，压力传感器的信号输出端连接压力信号处理器，压力信号处理器输出连接锅炉的主控器，第一、第二和第三温度传感器的信号输出端连接温度信号处理器，温度信号处理器输出连接锅炉的主控器，主控器预设一个触发报警的设定值；

步骤b：压力信号处理器计算压力传感器所测的压力信号对应的温度值并将温度值发送至主控器作为蒸汽参考温度，温度信号处理器处理第一、第二和第三温度传感器所测的温度信号后发送至主控器，主控器将第三温度传感器所测的温度设为热水参考温度；

步骤c：主控器计算蒸汽参考温度与第二温度传感器所测的烟气温度间的温度差作为第一温度差，主控器计算蒸汽参考温度与第一温度传感器所测的蒸汽温度间的温度差作为第二温度差，主控器计算热水参考温度与第二温度传感器所测的烟气温度间的温度差作为第三温度差；

步骤d：主控器实时监测第一、第二和第三温度差随锅炉运行时间的变化，当第一、第二和第三温度差中的至少一个温度差随运行时间逐渐增大且不小于触发报警的设定值时，主控器判定此时锅炉的运行状态为干烧状态，发送报警信号至报警器报警，且发送操作指令至执行器，执行器控制锅炉的燃烧器、水泵和给水电磁阀停机/关闭。

5.根据权利要求4所述的一种用于燃气/燃油锅炉的防干烧保护方法，其特征在于：步骤d中主控器判定锅炉为干烧状态的具体过程包括如下步骤：

步骤d1：判断第一温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d2；

步骤d2：判断第二温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则进入步骤d3；

步骤d3：判断第三温度差是否随运行时间逐渐增大且不小于设定值，若是则判定为干烧状态，若不是则跳回步骤d1。