生物質(zhì)燃燒機(jī)安全操作的自動控制
摘要：提出了生物質(zhì)燃燒機(jī)的安全工作要求及其自動控制設(shè)計。
1  前  言
    燃?xì)鈱贊崈裟茉矗镔|(zhì)燃燒機(jī)燃燒效率高、煙氣排污低，有著良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。燃?xì)獗纫后w燃料和固體燃料易著火、易燃盡但也易引起爆炸，這點必須高度重視。我國現(xiàn)有的生物質(zhì)燃燒機(jī)（又稱燒嘴、燃燒器）有相當(dāng)部分仍是手動操作，由于沒有嚴(yán)格按照操作程序操作而引發(fā)事故是屢見不鮮的。如爐膛未吹掃干凈尚有積存燃?xì)猓阗Q(mào)然點火會引起爆炸；又如點火失敗應(yīng)再次吹掃爐膛，而在手動操作時，往往會連續(xù)試點，最終釀成大禍。為了使生物質(zhì)燃燒機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)地運行，必須實現(xiàn)自動控制。本文以中小型強(qiáng)制鼓風(fēng)二段式生物質(zhì)燃燒機(jī)為例，闡述其安全操作的要求及自動控制的設(shè)計。
2安全操作要求
    強(qiáng)制鼓風(fēng)二段式生物質(zhì)燃燒機(jī)安全操作要求具備如下控制功能：預(yù)吹風(fēng)、自動點火、大小火工作、火焰監(jiān)控、后吹風(fēng)、燃燒空氣不足保護(hù)、燃?xì)獬瑝呵穳罕Ｗo(hù)、突煞停電保護(hù)、燃?xì)庑孤┍Ｗo(hù)等。
    (1)預(yù)吹風(fēng)  預(yù)吹風(fēng)指燃燒機(jī)起動工作到點火燃燒之前進(jìn)行一段時間吹風(fēng)。其作用為：吹除爐膛內(nèi)余留燃?xì)猓苊恻c火時發(fā)生爆炸；獲得穩(wěn)定的燃燒所需空氣；在爐膛內(nèi)建立穩(wěn)定的空氣流場，預(yù)防著火時發(fā)生爆燃現(xiàn)象。預(yù)吹風(fēng)時間ti與燃燒機(jī)熱功率、爐膛結(jié)構(gòu)等有關(guān)，一般取ti=7～68 s。
    (2)自動點火  燃燒機(jī)實現(xiàn)自動控制必須進(jìn)行自動點火，一般采用電弧點火。點火時間t2由預(yù)點火t2a和后點火t2。兩部分時間組成，t2= t2a+t2n。預(yù)點火指在燃?xì)怆姶砰y打開之前進(jìn)行的點火，其作用是形成穩(wěn)定的點火源，利于及時點著火，其時間一般為t2a=l～5 s。后點火指燃?xì)怆姶砰y打開之后進(jìn)行的點火，其作用是維持點火源，利于形成穩(wěn)定火焰，其時間一般為t2。-2～5 s。
    (3)大小火工作  二段式燃燒機(jī)意指燃燒機(jī)具備小火和大火兩種工作狀態(tài)，大火用于對被加熱介質(zhì)快速升溫，小火用于保溫以滿足加熱工藝的要求。大小火轉(zhuǎn)換通過溫度等的控制來實現(xiàn)。二段式燃燒機(jī)由兩路電磁閥，即一級電磁閥和二級電磁閥分別提供燃?xì)猓渲幸患夒姶砰y工作時為小火狀態(tài)，二級電磁閥同時工作時為大火狀態(tài)。燃燒機(jī)先工作在小火狀態(tài)，小火穩(wěn)定一段時間后大火起動工作，小火轉(zhuǎn)到大火的時間間隔t3=8～30 S。
    (4)火焰監(jiān)控  燃燒機(jī)在起動點火過程中，未能點著火，燃?xì)獬錆M爐膛；燃燒機(jī)在燃燒過程中，突然意外熄火，燃?xì)膺M(jìn)入灼熱的爐膛。在這兩種情況下，如果未能在相應(yīng)的安全時間內(nèi)切斷燃?xì)猓痛嬖谝l(fā)爆炸的隱患。為了在安全時間內(nèi)切斷燃?xì)猓仨殞鹧孢M(jìn)行動態(tài)監(jiān)控。根據(jù)火焰現(xiàn)象（紫外光、導(dǎo)電整流特性等），火焰探測器檢測判斷火焰是否存在。火焰監(jiān)控的作用就是進(jìn)行點火保護(hù)和熄火保護(hù)。點火保護(hù)指在小火電磁閥打開之后，在點火安全時間內(nèi)，如果沒有點著火，燃燒機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)切斷燃?xì)夤┙o。點火安全時間t4=2～5 s。熄火保護(hù)指在燃燒過程中，如果意外熄火，燃燒機(jī)在熄火安全時間內(nèi)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)切斷燃?xì)夤┙o。熄火安全時間ts<1 s。
    (5)后吹風(fēng)  后吹風(fēng)指燃燒機(jī)在保護(hù)狀態(tài)下，切斷燃?xì)夂螅L(fēng)機(jī)繼續(xù)吹風(fēng)一段時間。其目的為：吹除因未點著火或熄火爐膛內(nèi)余留燃?xì)猓贿m當(dāng)冷卻爐膛，保護(hù)燃燒機(jī)。后吹風(fēng)時間t6=4～15 s。
    (6)燃燒空氣不足保護(hù)  強(qiáng)制鼓風(fēng)式燃燒機(jī)，需要一定風(fēng)量、風(fēng)壓的空氣來維持穩(wěn)定燃燒。如果空氣不足，會導(dǎo)致不完全燃燒、熄火、脫火或向燃燒機(jī)回火；特別是風(fēng)機(jī)停止供風(fēng)，有可能發(fā)生自然式燃燒，爐膛內(nèi)會積存大量未燃盡的可燃?xì)怏w。空氣不足會誘發(fā)事故，必須對空氣壓力進(jìn)行控制。一般用氣體壓力開關(guān)來感測空氣壓力，該開關(guān)是膜片感頭，輸出開關(guān)量信號。感測壓力設(shè)定值可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。燃燒機(jī)起動，風(fēng)機(jī)工作5N10 s，如果風(fēng)壓未達(dá)到設(shè)定值鎖定燃燒機(jī)工作；在工作過程中或燃燒過程中，風(fēng)壓低于設(shè)定值燃燒機(jī)在Is內(nèi)鎖定燃燒機(jī)工作。
    (7)燃?xì)獬瑝呵穳罕Ｗo(hù)  生物質(zhì)燃燒機(jī)是在額定燃?xì)鈮毫ο略O(shè)計的，但允許燃?xì)鈮毫υ谝欢ǚ秶鷥?nèi)波動，如超出此范圍，應(yīng)鎖定燃燒機(jī)工作，其原因為：保證穩(wěn)定燃燒，既不脫火，也不回火；保證輸出一定的熱功卒，使設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行。一般用兩個氣體壓力開關(guān)來限定燃?xì)飧叩蛪海粋€限定低壓值，要求為額定壓力80%；另一個限定高壓值，要求為額定壓力150%。
    (8)突然停電保護(hù)  燃燒機(jī)在燃燒工作過程中，如果突然停電，必須立即切斷燃?xì)夤┙o，保障設(shè)備安全。為此，燃?xì)怆姶砰y必須是常閉型的，一旦斷電，自動關(guān)閉切斷燃?xì)狻Ｒ蟀踩姶砰y關(guān)閉時間小于0.5 s。
    (9)燃?xì)庑孤┍Ｗo(hù)  燃?xì)庑孤┌▋蓚€方面，一指燃?xì)馔ㄟ^管路向環(huán)境泄漏，二指燃?xì)馔ㄟ^電磁閥閥芯向爐膛泄漏。環(huán)境泄漏會引起人員中毒、工作現(xiàn)場爆炸事故，必須妥善解決。首先，確保管路密封，定期對管路檢漏；其次，避免形成中毒或爆炸的燃?xì)鉂舛龋蠊ぷ鳜F(xiàn)場通風(fēng)良好；另外，要求工作現(xiàn)場禁止煙火。爐膛泄漏可能引起爐內(nèi)爆炸事故。解決爐內(nèi)爆炸有三個途徑：一是有足夠的預(yù)吹風(fēng)時間和吹風(fēng)量，吹除或稀釋爐內(nèi)燃?xì)馐怪疂舛鹊陀诒ㄏ孪拗担欢侨細(xì)夤苈钒惭b安全電磁閥，提高系統(tǒng)安全性；三是使用管路泄漏檢測裝置，在點火前對泄漏情況進(jìn)行檢測，若燃?xì)庑孤┻_(dá)到一定量即鎖定燃嬈機(jī)工作。中小型生物質(zhì)燃燒機(jī)一般采用前兩種方法預(yù)防爐內(nèi)爆炸，根據(jù)用戶需要可加裝第三種方法。