炼油厂余热炉吹灰方案Word文档格式.docx
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智能控制：
采用最新高端数字化控制技术，操作简单，安全可靠，性能卓越，清晰直观的实时控制动态显示，使机组自动化得到充分体现。
流量控制技术：
气体混合配比数字化、高精度，能量达到最佳利用，满足不同吹灰要求，流量控制精确，提高气体利用率，降低运行费用，减少维护量。
并联结构：
吹灰的每一支路均有燃气电磁阀、空气电磁阀、混合装置、点火装置等，能独立完成吹灰的开启/关闭、混合、点火，分路故障不影响大系统整体运行。
并且可单独调节燃气、空气的压力和流量，确保每层吹灰器选择合适的吹灰强度。
每层吹灰器设有风冷保护系统：
流量控制模块及各支路的混合点火模块均设有风冷保护电磁阀，在系统停止吹灰时送入系统管路微量的保护风，以避免烟气倒流冷凝积水，淹没点火器、阀门等部件，保证系统正常运行。
其原理：
当系统吹灰工作时，流量控制模块和混合点火模块内的“常开电磁阀”处于闭路状态，“常闭电磁阀”处于开路状态，此时进行吹灰工作。
当吹灰完毕，这常闭电磁阀复位处于闭路状态，常开电磁阀也复位处于开路状态，于是空气通过旁路送入系统管路预先调节好的微量的保护风，避免烟气倒流进入吹灰管路内遇冷形成积水。
同时也使脉冲喷嘴在炉内部分的温度得以下降，在吹灰系统运行时不会产生因喷嘴温度过高而倒点火。
风冷保护有效地提高了吹灰系统的寿命，使系统长期稳定运行。
脉冲喷嘴采用定向曲型设计：
使吹灰能量有效作用于积灰受热面，减少对炉墙的冲击，使脉冲气流准确作用于积灰部位。
1.1系统总体结构特点
1.1.1根据锅炉尾部受热面布置图，科学、合理、准确的设计吹灰装置系统，每层吹灰器都是独立的，可以单独调节燃气、空气的压力和流量，确保每层吹灰器选择合适的吹灰强度。
1.1.2混合系统采用风冷单独式模块化混配点火装置，既每路从空气、燃气混合、点火、阻火装置都是独立的，大系统运行时，可以实现自动连续运行，分路故障不影响大系统整体运行。
1.1.3吹灰器具有可靠的燃气阻火装置、多重防回火装置。
每路乙炔减压器出口设置干式阻火器1只，三瓶溶解乙炔气瓶共3只阻火器。
燃气总管路电磁阀前以及每路混合点火装置后部均设置1只阻爆燃型阻火器。
系统实现燃气管路三级阻火保护，保证了系统安全可靠的运行。
1.1.4每路混合点火模块后部均设置燃气管路及电磁阀泄漏检测、温度检测及哑炮报警装置，保证燃气的运行安全。
1.1.5吹灰系统的空气由厂用压缩空气提供，乙炔来自零米处乙炔站。
1.1.6每一路燃气与空气混合点火后，高温、高压输出回路无运动和承压阀门等受阻部件，减少了系统故障，系统从本质上更加安全、可靠，提高了系统使用寿命。
1.1.7控制系统的PLC等关键部件均采用进口元件，提高了系统的稳定性和使用寿命。
1.1.8模块化设计和系统进口元器件的选用，使系统维护量大大降低，设备基本不需要维护。
1.1.9各燃气路均有管路及电磁阀泄漏检测程序，并且每个模块机柜内均设有专用燃气泄漏报警装置，采用日本NEMOTO进口的NP-AC型乙炔传感器，由专业厂家严格按照国家规范生产的合格产品。
产品的可靠性、使用寿命远远高于同类的厂家的自制泄漏传感器，可使用户在产品使用中安全得到有效保障。
1.2控制特点
1.2.1智能化控制，实现人机对话，全屏显示在线运行状态，精确到部件。
1.2.2可以实现锅炉尾部连续自动吹灰，单个自动吹灰，以便合理利用资源，避免资源浪费。
1.2.3脉冲吹灰器吹灰次数、间隔时间可以根据实际需要进行设置，完全实现自动化，操作方便。
1.2.4控制系统有自检、自诊断功能，并可实现声光报警，具有吹灰信息的记录与查询功能。
1.2.5可以根据吹灰部位的积灰情况和压力情况单独调节各个吹灰层面的吹灰强度，并自动检测各层的吹灰强度，可以通过设置进行自动调节。
1.2.6空气、燃气的压力、流量可以在中央控制柜上显示，吹灰器控制程序由控制柜的PLC独立完成，现场操作、远方操作具有互锁功能。
满足DCS实现远方操作、远方监视运行的功能。
1.2.7锅炉吹灰系统具有完整的故障报警、联锁、跳闸保护和自诊断功能，并且全屏显示在中央控制柜上，有故障显示，自动修复功能。
2.HCT模块化智能控制脉冲吹灰系统主要部件特点
2.1脉冲发生器
脉冲发生器是燃气预混合气体进行爆燃的罐体，用于组织和加速爆燃过程，建立高湍流路线、调制、发射冲击波。
脉冲发生器内部为有隔板分离的罐体且用混合气导管（火焰导管）与混配点火装置连接。
脉冲发生器的安装保证牢固性并充分考虑锅炉炉墙的膨胀特性。
脉冲发生器和锅炉的固定采取双重固定，使脉冲发生器将与炉墙整体膨胀；
并且脉冲喷嘴通过炉墙密封盒及其中心的穿墙管伸入炉内，墙盒外焊脉冲喷嘴密封填料函，中间添加无尘石棉绳压实，达到柔性密封连接，墙盒内多余空间采用耐火材料填实。
蓄积吹灰能量、发生爆燃、调制发射冲击波的功能均由脉冲发生器完成，它要反复承受脉冲压力的作用。
尽管为开口容器，也应按参照压力容器标准（《GB150-98钢制压力容器》）设计、制造。
脉冲发生器的蓄能是吹灰器选型的一个重要技术指标,能量选型必须适当，过大会对炉体安全产生影响，过小则达不到吹灰效果。
脉冲发生器蓄能能力选型适当，保证吹灰能量的要求。
脉冲发生器的选型系列见下表
型号
发生器直径（mm）
发生器高度（mm）
喷嘴直径（mm）
最大蓄能（KJ）
作用距离（m）
作用范围（m3）
HCT-01C
φ219
800
108
50
2
4
HCT-01B
φ273
1000
133
100
20
HCT-01A
φ325
159
200
7
40
HCT-01D
φ377
1500
219
400
10
60
HCT-01E
φ426
2500
273
回转预热器用
2.2脉冲喷嘴
脉冲喷嘴用于控制爆燃冲击波的气流方向。
常规的为圆形管斜切45°
-60°
，定向性不好。
我们开发了定向喷嘴，使冲击波能量有效利用，确保对炉体的安全。
脉冲喷嘴是吹灰器工作的关键部件，冲击波是以球面波的形式沿喷嘴出口法线方向传播。
为了使其能量有效作用于积灰受热面，减少对炉墙的冲击，脉冲喷嘴采用定向曲型喷嘴。
由于高温过热器的工作部位烟气温度较高，所以该部位喷嘴我们采用消失模铸造工艺，选用耐热达1200℃的耐热耐磨钢材料ZG7Cr33Ni10NRe整体铸造而成。
以保证脉冲喷嘴在高温区可靠运行，长期工作不变形不磨损。
脉冲喷嘴采用定向曲型设计，使脉冲气流准确作用于积灰部位。
2.3流量控制模块
·
质量流量控制器：
采用先进的质量流量控制和不受脉冲流量和锅炉工况影响的技术和装置，使空气、燃气的流量和压力控制在稳定范围内，气体混合配比数字化、高精度，能量达到最佳利用，满足不同吹灰要求，流量控制精确，提高气体利用率，降低运行费用，减少维护量。
流量的最佳配比使得点火器不积碳。
以50MW机组为例，用质量流量控制仪的吹灰系统与用普通流量调节装置的吹灰系统相比，省气30%。
★精度高
★响应快，稳定时间短
★量程比宽
★可以选择标定为两种气体
★内置累加器
★可选带现场总线接口
★质量流量通讯（PC配置软件）
★3个开关量输入，2个开关量输出（继电器输出）
★输入输出电气隔离
★满量程25to1500LN／min
（N2at273.15Kand±
1013.25mbar）
★稳定时间小于500毫秒
★精度±
1.5％F.Sofrate±
0.3％F.S.
★重复性±
0.1％F.S.
★线性度±
0.25％F.S.
★量程比1:
★最高工作压力10bar，取决于应用
★防护等级IP65
★连接口G1／4＂to3／4＂，NPTl／4＂to3／4＂，
★模拟信号输出或数字通讯（RS—232,RS-485，现场总线）
★电源24VDC
★最大功耗50W
流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量。
将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大，放大后的流量检测电压与设定电压进行比较，再将差值信号放大后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定流量相等。
分流器决定主通道流量。
控制器输出的流量检测电压与流过通道的质量流量成正比。
质量流量控制器的精确配比：
质量流量计由流量传感器，分流器通道和流量放大电路等部件组成，气体进入流量计后以不变的比例被薄片状的旁通道分开，气体分子穿过传感器带走热量，在两个热电阻之间（如图所示）产生一个温差，温差与质量流量成比例关系。
质量流量控制器采用一个整体的电磁比例调节阀来控制流量的大小，其内部电路将命令与流量大小进行对比，然后用绕组电压的磁性升高或降低阀门激励器（位于小口上方）来获得期望的流量。
通过控制程序的指令，根据吹灰点的烟气压力和设定的吹灰状态单独调节每一路的吹灰参数并稳流，使系统适应烟气压力和积灰程度不同的锅炉设定。
压力传感器：
空气管路及可燃气管路设进口压力传感器，监视空气及燃气压力，并设有上下限报警。
过滤减压器：
空气经过滤减压器后变为符合压力要求的干净气体，并且具有自动排水功能，确保系统稳定运行。
燃气泄漏报警装置：
流量模块内设有燃气泄漏报警仪，用于监测燃气管路及电磁阀外泄漏检测。
风冷保护装置：
流量控制模块设有风冷保护电磁阀，在系统停止吹灰时送入系统管路微量的保护风，以避免烟气倒流冷凝积水，淹没点火器、阀门等部件，保证系统正常运行。
模块机柜：
使各元器件集成在机柜内，免遭暴露腐蚀，提高零部件寿命和可维护性，也使管路结构得以进一步提高。
2.4混合点火模块
具有分路开/闭、混合、点火、点火检测、泄露检测、防冲击等功能。
每支路1台脉冲混配点火模块。
阻火器设置：
每个脉冲混配点火模块燃气调控阀组的止回阀与调节阀间设置阻爆燃型阻火器，阻火层芯子采用不锈钢波纹片，耐腐蚀冲击。
混和点火装置：
该装置的作用是进行燃气和空气的均匀混合及点火引发爆燃的设备。
由中间隔板分成混合室及点火室，中心焊接均混器。
均混器两端封闭，圆周开小孔，管内装有不绣钢紊流器，具有均混和防冲击波反向冲击的作用。
哑炮防护装置：
当吹灰装置正常工作时，点火室内会产生3～5ms的大于3kg/cm2的压力脉冲，哑炮时未爆燃，不产生压力脉冲，每一路混合点火装置的点火室设有响应时间<
1ms的精密压力传感器，用于监测吹灰器工作是否可靠爆燃。
爆燃压力变送器是我公司与哈尔滨航天第四十九研究所联合开发的专业用于测量爆炸压力的装置。
超温报警装置：
每一路混合点火装置设有温度传感器，用于监测点火室温度，防止由于燃气电磁阀内漏引起的燃烧超温。
变送器以铂热电阻Pt100为感温元件，并与其构成一体化结构。
该变送模块包含了测温电桥、稳压电路、放大电路、线性补偿电路、电压电流转换电路以及电源极性反向保护电路。
铂热电阻随温度变化输出的信号经高稳定运算放大器放大的同时施以线性补偿，使输出电压与温度变化呈线性关系，进而将该电压送入V—I转换电路得到4～20mA的线性恒流电流信号，从而可在电源线上串一电阻将信号取出。
当负载与引线电阻之和在一定范围内变化时，输出信号的准确度将保持不变。
由于负载串接于电源的地线上，当变送器端的电源线发生短路时，也只有较小电流产生，在变送器与电源之间接上防爆安全栅，变送器即为本质安全防爆结构。
联锁保护：
三次连续哑炮，点火室温度大于100℃，燃气泄漏报警仪报警，联锁保护动作，关闭燃气总电磁阀。
燃气内漏检测：
脉冲吹灰系统每个支路由主燃气电磁阀、燃气分配电磁阀、燃气脉冲电磁阀构成对混合室的三级供气控制，由程序控制定期进行管路及电磁阀内漏检测。
多种内漏检测程序：
a、在线运行检测：
在设备启动之后，对空气路进行憋压检测；
在每一支路吹灰时进行一次乙炔主管路憋压检测。
b、周期全面性检测：
系统由乙炔总电磁阀、乙炔脉冲双电磁阀对混合室进行三级供气，控制系统定期自动对上述设备运行泄漏检测程序。
在吹灰运行一定班次（一般为20～30个班次）后，运行自动内漏检测程序（即自检测程序），此内漏检测程序检测每一支路乙炔分配电磁阀、乙炔脉冲双电磁阀的内漏及管路外漏。
c、任选强制性检测：
根据需要，随时对重点故障路设备进行强制检测。
反冲装置：
在脉冲混配点火模块中的燃气支路和空气支路均设有不锈钢止回阀，在点火时起到保护其前面各部件不受反向冲击波的作用。
点火器及点火状态检测装置：
点火器南京航空点火器公司生产的GD2-3型高能点火器，带有点火状态检测功能。
点火器能量足够大、保证百分之百点火成功率，并且点火器有防冲击性，使用寿命更长。
当点火器成功时有一反馈信号，提示点火成功，用于在限定次数内点火不成功，立即关闭分路，防止可燃气大量串入炉内，并提示该点火器检修。
参数：
a、工作电压：
220±
10%V，50Hz
b、工作电流：
0.5A
c、单次储能：
3J
d、火花频率：
15次/秒
e、回报信号：
打火时主触点与常开触点闭合；
不打火时主触点与常闭触点闭合；
触点容量3A。
f、工作温度：
点火器：
-40℃～+50℃
电缆：
-40℃～+150℃
导电杆：
-40℃～+750℃
半导体火花塞：
g、相对温度：
≤85%
特性
将交流220V通过变压器升压、整流、经过限流电阻和向储能电容器充电，当储能电容器上的电压充至放电管击穿电压时，放电管击穿，这时储能电容器上所储存的能量通过放电管瞬间加在半导体火花塞上，并在半导体火花塞表面产生强烈的电弧。
由于电容器的内阻很小，在电容器通过放电管和半导体火花放电时的瞬间电流非常大，因此产生的火花具有很强的冲击力，从而使半导体火花塞具有很强的自洁能力，它可以在重油、水和污泥中正常发火。
跳火回报信号是通过电流互感器将电容器放电时的电流信号检测出来。
经电子线路处理驱动一个继电器，当点火装置不跳火时继电器主触点与常闭触点闭合。
这样可使控制系统判断点火装置工作是否正常。
流量调节装置：
混合点火模块设有各空气支路、乙炔支路流量调节阀，当主管路调节阀失效时还可用手动调节阀来进行调节，使吹灰系统继续运行。
每层吹灰器设有风冷保护系统，避免烟气倒流冷凝积水，淹没点火器、阀门等部件，保证系统正常运行。
使各元器件集成在工业机柜内，免遭暴露腐蚀，提高零部件寿命和可维护性，也使管路结构得以进一步提高。
3.系统管路结构简介
工作流程是空气路、燃气路通过流量控制模块，把一路主气源分成多个分气路，一一对应。
在接近吹灰点的附近汇合，并在汇合点处设置混合点火模块，由混合点火模块独立完成该路的开/闭、混合、点火、各种检测及保护直至该路吹灰完毕，它的流程概括为先分配再混合，最后完成吹灰，各分路都能独立完成吹灰工作互相不干扰。
4.控制系统结构简介
4.1组成
控制系统以可编程控制器作为控制核心，以上位工控机作为操作和监测中心，同时预留了标准的通信接口，可实现群控及远程监控。
控制系统中的空气开关、中间继电器、按钮开关、指示灯全部选用进口的低压电器，使该控制系统不仅实现了吹灰设备的手动控制、自动控制、工况监控、历史数据记录、实时温度等一般的监控要求，而且还具备了丰富的故障检测、故障报警、故障诊断、故障处理功能，从而保证了吹灰设备安全可靠运行。
2台锅炉共用一套吹灰控制系统。
4.2控制系统结构
4.2.1控制结构
控制结构示意如图
4.2.2主运行画面
本控制系统能够实现人机对话、吹灰前的自诊断、自动和手动切换、一次至多次吹灰任意选择、以及根据积灰状况任意选择吹灰路数及强度或全自动实现整炉吹灰任务、完成数据设置等功能。
该系统控制主机选用西门子公司S7-200可编程控制器（PLC）。
全屏显示全系统在线运行状况，精确到部件。
人机对话模式：
根据积灰情况设置吹灰“炉”、“层”、“各层吹灰次数”、“各层吹灰强度”。
燃气流量、空气流量自动调节功能：
在正常状态下，燃气和空气流量在质量流量控制器的精度内按设定值输出，不受入口压力和温度变化的影响。
在线声光故障报警，显示故障提示，分路报警不影响本机运行。
锅炉吹灰设备，考虑了各种情况下的安全运行方式，具有调试和运行分别控制功能，并有3级操作密码的认证，确保各项工作参数的准确性和安全性，有参数设置范围的限制，保证设备安全稳定运行。
根据各吹灰层面的不同吹灰要求，可以分别设定不同的充气、吹扫次数等参数；
并可设定大循环的次数，使设备自动运行在最佳状态。
不但对关键安全设备运行时检测，还定期对上述设备进行全面自动检查。
主路故障和分路故障分级报警，并参与控制，分路故障时，停止本路吹灰工作，进入下一路继续工作；
主路故障发生时，全部设备停止。
分路报警有7种，主路报警有11种，除实时声光报警外，还记入历史记录，以备查阅。
11种主路报警：
空气主路泄漏、空气压力不足、乙炔压力不足、乙炔超压、流量控制模块乙炔泄漏、燃气分配模块乙炔泄漏、空气流量高、空气流量低、乙炔流量高、乙炔流量低、三阀全漏
7种分路报警：
哑炮报警、点火失败、温度报警、燃气主路泄漏、乙炔分阀泄漏、脉冲阀1泄漏、脉冲阀2泄漏。
4.2.4画面及操作
系统上电后，进入主画面，如果自检发现故障，会在主画面的特定位置，声光告警，而且跳出故障框。
故障框显示内容为：
故障位置、对照表提示、检修恢复，并提示查询设备对照表，及显示故障在运行系统中的位置，以便进行故障恢复。
如主画面上显示的故障，发生在X炉主路上，则该炉本次吹灰自动停运，直至故障恢复，得到确认，才会在下一次的吹灰启动中，执行该炉的吹灰运行。
这时，系统自动跳到下一炉，在选定的工作方式下，启动进行吹灰。
系统上电后，主画面如无故障显示，则可点击吹灰参数，选择吹灰方式；
也可在无故障时，直接点击吹灰启动按钮，系统按自动默认预置吹灰方式进行吹灰。
可选择的吹灰参数：
炉号、吹灰部位、吹灰强度、吹灰次数、充气间隔时间，均可用“√”确认，用最少的操作完成设置。
吹灰部位，一般按过热器、再热器、省煤器、空预器设置。
如需进一步按路设置，可双击该部位进入下一级菜单。
各部位都有预置好的参数范围、超范围设置、系统拒绝执行、避免误操作等项，依次选择完后确认，启动后，吹灰系统按设置的参数运行。
运行时显示下一画面，画面显示该炉吹灰系统结构及系统运行状况，故障显示也是在类似主画面同一位置，自动跳出故障框，框的内容与前一画面相同，框内提示所有故障位置及设备对照编号，可显示全管路的设备系统，故障位置显示红色，并有编号，便于查阅，易于维修；
最后是维修恢复，维修、自检后，可确认故障修复，再确认此项后，所有故障提示、告警消失。
重启后，各画面均显示正常信息。
4.2.5系统的控制设备构成
中央控制柜：
负责全系统的吹灰控制、故障显示及运行情况记录、检测记录、吹灰设置、系统运行状态显示、自诊断检测控制。
5.安全与保护功能
脉冲吹灰器须用的燃气气源为易燃易爆气体，它的安全使用至关重要，除在结构、温度、压力等方面要符合有关规定外，在安全控制方面应具有如下功能：
燃气系统的自动检漏功能
点火器自动检测功能
爆压检测功能
哑炮报警功能
燃气外泄检测报警功能
燃气内泄检测报警功能
故障吹灰层安全联锁保护功能
5.1安全性分析
5.1.1燃气脉冲吹灰装置中，混合气体的爆燃是在装置内发生，本公司模块化智能控制脉冲吹灰系统爆燃气体的传输回路中无受阻部件，属于开口爆燃装置系统。
在爆燃气体的反冲回路中设有三级阻火装置，保证装置本质上的安全可靠。
5.1.2主要承受瞬间压力部件，按恒压容器设计、选材、制造和检验。
5.1.3装置本身的运行参数，燃气工作压力<
0.15MPa，
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