燃氣熱水鍋爐采暖系統控制方式
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由于燃氣鍋爐的普遍使用,了解燃氣鍋爐的工作原理及控制、掌握燃氣鍋爐的技術(shù)要點(diǎn)、豐富使用燃氣鍋爐的具體經(jīng)驗和知識顯得十分必要。本文以燃氣熱水鍋爐為例進(jìn)行說(shuō)明燃氣熱水鍋爐采暖系統控制方式。
一、燃氣熱水鍋爐的組成部分
燃氣熱水鍋爐主要由六大部分組成:鍋爐本體(熱交換部分)、燃氣供應系統、熱水系統、安全系統和燃燒系統,最主要的是燃氣供應系統和控制系統。其中鍋爐本體一熱交換器的形式有多種多樣,有夾套式、盤(pán)管式等等。熱水系統、安全系統和燃燒系統(燃燒器)均較為簡(jiǎn)單、易懂。
1.1燃氣供應系統
燃氣供應系統主要是一個(gè)供燃氣的總成,其部件的選型主要依據燃氣的用量和壓力,即主要是調壓穩壓器的選擇。
通常通過(guò)鍋爐燃氣穩壓器的壓降比較小,一般不超過(guò)400Pa。打開(kāi)燃氣穩壓器后可以看到彈簧較細、較軟,且皮膜較大,這樣能保證鍋爐燃燒器的壓力十分穩定。圖1表示燃氣供應系統。
圖1燃氣供應系統示意
具體的一個(gè)燃燒器總成俯視圖例子如圖2。當鍋爐控制的各項安全檢查程序完畢后,鍋爐上的高壓電子打火裝置打開(kāi),燃氣小火連鎖控制閥8打開(kāi),燃氣即通過(guò)小火穩壓器5進(jìn)入燃燒室;點(diǎn)著(zhù)小火后,如果測壓管檢測到大火燃氣穩壓器前端壓力正常(不超壓或欠壓,超壓、欠壓設定通過(guò)燃氣連鎖控制箱的設定旋鈕來(lái)進(jìn)行設定),則大火燃氣連鎖控制閥打開(kāi),點(diǎn)著(zhù)大火后,給鍋爐本體加熱進(jìn)行熱交換。
圖2燃燒器總成俯視
1.2控制系統
控制系統是燃氣鍋爐安全操作中十分重要的組成部分,其中各個(gè)連鎖的控制功能關(guān)系到鍋爐的正常運行。
控制系統按以下步驟實(shí)現控制:
1.2.1低水位連鎖
它是一個(gè)重要的連鎖繼電器,通過(guò)裝在鍋爐上的低水位檢測裝置來(lái)控制水位。當水位過(guò)低時(shí),繼電器控制鍋爐的控制部件全部斷電,鍋爐任何控制部件都不能起動(dòng),并且低水位紅燈亮,要求添加水;當水位達到所要求的最低水位時(shí),按一下低水位開(kāi)關(guān)的重置按鈕,延遲大約3秒后,低水位紅燈熄滅。則說(shuō)明水位正常。
1.2.2高溫切斷開(kāi)關(guān)
通過(guò)裝在鍋爐上的水溫測溫開(kāi)關(guān)或溫度傳感器將溫度信號送到控制系統,當鍋爐中水溫過(guò)熱,超過(guò)設定的操作溫度(通常設定在90^-95 ℃)時(shí),高溫切斷開(kāi)關(guān)將切斷控制系統,以實(shí)現安全保護。
1.2.3操作溫度開(kāi)關(guān)
原理與高溫切斷開(kāi)關(guān)相同,設定的水溫就是客戶(hù)所要求的熱水溫度,通常設定在80 85℃之間。當熱水被加熱到設定的溫度值時(shí),控制系統就切斷,使燃燒器不再燃燒加熱:當水溫回落到設定溫度以下時(shí),系統重新點(diǎn)火燃燒進(jìn)行加熱。
1.2.4手動(dòng)開(kāi)關(guān)
當上述低水位連鎖、高溫切斷開(kāi)關(guān)、操作溫度開(kāi)關(guān)等三個(gè)開(kāi)關(guān)、連鎖處于正常狀態(tài)時(shí),打開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān),則加熱燈亮,說(shuō)明鍋爐需要加執。
1.2.5鼓風(fēng)機啟動(dòng)
當上述低水位連鎖、高溫切斷開(kāi)關(guān)、操作溫度開(kāi)關(guān)等三個(gè)開(kāi)關(guān)、連鎖處于正常工作時(shí),合上手動(dòng)開(kāi)關(guān),則鼓風(fēng)機的繼電器吸合,同時(shí)啟動(dòng)鼓風(fēng)機進(jìn)行燃燒前的煙氣吹掃,以確保燃燒安全。
1.2.6空氣安全開(kāi)關(guān)
檢測空氣量是否充分。
1.2.7小火燃氣連鎖
小火燃氣連鎖通常是一個(gè)電磁閥,打開(kāi)后,同時(shí)小火點(diǎn)火燈亮。
1.2.8高壓點(diǎn)火裝置
通過(guò)一個(gè)電壓可達l OkV的高壓變壓裝置,使點(diǎn)火棒和鍋爐爐壁之間有一定空隙,并產(chǎn)生火花,從而點(diǎn)燃小火。
1.2.9小火檢測裝置
由紫外線(xiàn)火焰探測器和火焰安全控制器組成,檢測是否有小火。只有小火點(diǎn)燃,才能進(jìn)行下一步點(diǎn)大火的準備工作。如無(wú)小火,則經(jīng)過(guò)十幾秒鐘以后,火焰檢測程序控制鼓風(fēng)機自動(dòng)停止。
1.2.10大火燃氣連鎖裝置
通過(guò)以上所有安全檢測后,燃氣壓力也正常,則大火電磁閥打開(kāi),大火進(jìn)行燃燒,同時(shí)大火燈亮。
1.2.11加熱完成后,大火電磁閥關(guān)閉,但是鼓風(fēng)機繼續吹掃一段時(shí)間,以確保下次點(diǎn)火安全。
二、燃氣熱水鍋爐系統
燃氣熱水鍋爐供熱水系統由燃氣熱水鍋爐、熱水系統膨脹水箱、熱水汽水分離器和熱水循環(huán)水泵組成。系統見(jiàn)圖3。
圖3燃氣熱水鍋爐系統
膨脹水箱要根據系統中總水量來(lái)計算,要有足夠的容積,例如水從20℃加熱到80℃時(shí)所膨脹的部分要容納到膨脹水箱中去。
汽水分離器上部有一只排汽閥,它安裝在系統的最高點(diǎn),當系統中有蒸汽產(chǎn)生時(shí),排汽閥一直排氣,直到系統中水位達到排氣閥的浮子,使排氣閥關(guān)閉。
熱水循環(huán)泵取決于熱水循環(huán)量和揚程。
三、燃氣熱水鍋爐采暖系統經(jīng)濟運行的一個(gè)實(shí)例
1. 概況
某燃氣鍋爐房采用 2 臺中創(chuàng )機電的 1.4MW 全自動(dòng)燃氣熱水鍋爐, 額定工作壓力 1.0MPa,額定出水溫度 95℃,額定進(jìn)水溫度 70℃。鍋爐房總供暖面積為 3.2 萬(wàn)平方米,采用二次換熱設備,鍋爐本身具有自動(dòng)出水溫度控制功能,可以按照設定好的出水溫度自動(dòng)切換“大/小火”,將出水溫度控制在設定值附近。
原鍋爐房?jì)x表設計除燃氣計量系統、鍋爐間和計量間可燃氣體濃度檢測報警控制系統外,還設計有一次、二次自動(dòng)補水系統,軟化水箱液位自動(dòng)控制。為改善系統運行的經(jīng)濟性, 后來(lái)又增加了鍋爐輸出熱量計量系統、燃氣鍋爐采暖溫度自動(dòng)控制系統。
2. 熱量計量及采暖溫度控制系統主要功能
鍋爐輸出熱量計量系統由德國 ZENNER公司的熱量計實(shí)現, 整個(gè)熱量計由一臺流量計(測量鍋爐母管流量)、兩支溫度傳感器(分別測量鍋爐母管的出水溫度和進(jìn)水溫度)、一臺熱量顯示積算儀組成。熱量計可以顯示:出水溫度、進(jìn)水溫度、進(jìn)出水溫差、瞬時(shí)流量、累積流量、瞬時(shí)熱量 、累積熱量、累積工作時(shí)間。燃氣鍋爐采暖溫度自動(dòng)控制系統采用“隨動(dòng)控制+約束控制”方法,調節對象是采暖二次供水溫度、鍋爐進(jìn)水溫度,檢測元件為室外溫度傳感器、采暖二次供水溫度傳感器、鍋爐進(jìn)水溫度傳感器,調節手段是控制安裝在一次水管路上的電動(dòng)三通調節閥。
3. 采暖系統運行效果
用熱建筑為一棟新建高層綜合樓 (共 13層,地下 2 層,地上 11 層),2008年底該建筑完工, 該燃氣鍋爐采暖系統投運當年為保護性供熱,而后經(jīng)過(guò) 3 個(gè)完整采暖季的系統運行;在系統的啟動(dòng)過(guò)程和穩定運行過(guò)程中,鍋爐始終在自動(dòng)的進(jìn)行“大小火切換”,使采暖系統的二次供水溫度和鍋爐的進(jìn)水溫度都被控制在設定值附近, 且采暖系統的二次供水溫度自動(dòng)隨氣候變化。該鍋爐房 2009年至 2012年三個(gè)采暖季天然氣使用量見(jiàn)下表:
注:1.采暖面積為 32000 平方米;
2.天然氣費每立方米按 1.9 元計算。天然氣使用量每個(gè)采暖季有較大差異主要和室內溫度設定值有關(guān),2009 2012年采暖季由于該地區經(jīng)歷了近年來(lái)少見(jiàn)的“冷冬”,天然氣供應出現緊缺,按照有關(guān)部門(mén)規定室內溫度設定在下限,所以 2011- 2012 年采暖季天然氣消耗量反而比 2009- 2010年采暖季有了較大的減少。
結束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展,現在有許多燃氣鍋爐采用先進(jìn)的技術(shù),但是其基本控制點(diǎn)和基本控制原理仍是以上所述的幾種,而且是必不可少的。 隨著(zhù)天然氣的廣泛應用,燃氣鍋爐的大量使用,我們十分有必要了解鍋爐的工作情況,通曉鍋爐的基本控制,這也更有利于燃氣鍋爐的發(fā)展和燃氣鍋爐技術(shù)的提高。
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