燃气锅炉燃烧调培训课件

燃气锅炉燃烧调节培训课件第一章燃气锅炉燃烧基础概述燃烧的基本原理化学反应本质燃烧产物分析燃烧是燃料与助燃剂主要是空气中的氧完全燃烧的主要产物包括二氧化碳气之间发生的剧烈氧化反应这个过程CO₂、水蒸气H₂O和氮气N₂这些需要三个基本要素:可燃物、助燃剂和点产物通过烟囱排入大气,其中CO₂是主要火源,缺一不可的温室气体理论空气量是指完全燃烧单位质量燃料所需的最少空气量实际运行中需要提供过量空气以确保燃烧完全,过量空气系数通常控制在

1.05-

1.20之间燃气燃烧的特点天然气成分高热值优势水蒸气作用主要成分为甲烷CH₄,占比通常在90-98%天然气低位热值约为

35.6MJ/m³,高位热值燃烧产生大量水蒸气,约占烟气体积的10-燃烧反应式:约为

39.8MJ/m³燃烧效率可达92-98%,远12%水蒸气携带大量潜热,冷凝回收这部分高于固体燃料热量可显著提高锅炉效率CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O+热量燃气燃烧速度快、火焰温度高,易于调节和控制,是清洁高效的优质燃料还含有少量乙烷、丙烷等烷烃以及氮气、二氧化碳等惰性气体燃烧不完全及污染物排放一氧化碳CO生成氮氧化物NOx生成CO是不完全燃烧的主要产物,产生原因包括:NOx主要在高温条件下由空气中的氮气氧化生成,分为热力型NOx和燃料型NOx火焰温度•空气供应不足,氧气含量低超过1300℃时NOx生成量急剧增加•燃气与空气混合不均匀影响因素:•火焰温度过低•燃烧温度越高,NOx生成越多•燃烧时间不够充分•过量空气系数越大,NOx生成越多CO浓度应控制在100ppm以下,过高表明燃烧不完全,造成能源浪费和安全隐患•高温区停留时间越长,NOx生成越多低氮燃烧技术降低NOx排放的主要技术措施:分级燃烧:将燃料或空气分段送入,降低局部温度烟气再循环:用低温烟气稀释燃烧,降低火焰温度贫燃预混燃烧:采用较大过量空气系数,降低火焰温度第二章燃气锅炉燃烧器结构与类型燃烧器的基本组成燃气喷嘴空气风机与风门点火与检测装置燃气喷嘴负责将燃气雾化或喷射成细流,与空气风机提供燃烧所需的空气动力,风门调节空气流点火装置通常采用高压电火花或小火点火方式,充分混合喷嘴的孔径、数量和布置方式直接影量现代燃烧器多采用变频风机,可根据负荷精在燃气进入后迅速点燃混合气响混合质量和火焰形状确调节风量常见类型包括单孔喷嘴、多孔喷嘴和旋流喷嘴风门包括一次风门和二次风门,通过调节开度控喷嘴设计需要平衡混合效果与防止回火的要求制燃气与空气的混合比例,确保不同负荷下都能保持良好燃烧状态常见燃气燃烧器类型单段燃烧器多段燃烧器调节型燃烧器只有开和关两种状态,负具有2-3个固定火力档位,可在较大范围内连续调节荷调节范围窄,通常为如高火、低火或高-中-低火力,调节比可达1:5甚至1:1火,调节范围约1:2-1:31:10优点:优点:优点:•结构简单•适应负荷变化•精确负荷匹配•成本低•控制相对简单•启停次数少•维护方便•效率较好•整体效率高适用:负荷稳定的小型锅适用:负荷有一定波动的炉中型锅炉燃烧器的工作原理与调节范围燃气供应空气供应燃气经调压阀稳压后,通过控制阀门进入燃烧器流量由阀门开度和气体风机将空气送入燃烧器,通过风门调节流量空气与燃气的比例需要精确压力共同决定控制混合燃烧热量释放燃气与空气在混合室充分混合,形成可燃混合气,经点火后形成稳定火焰燃烧产生的高温烟气将热量传递给锅炉水,烟气温度逐渐降低后排出燃烧范围与负荷适应性:第三章燃烧调节的关键参数与仪表关键调节参数123燃气压力与流量空气流量与风压烟气氧含量₂O压力:燃气供应压力通常在10-30kPa范围,空气流量:决定燃烧的过量空气系数,是影响烟气中的氧含量是判断燃烧状态的最直接指需保持稳定压力波动会影响燃气流量和燃燃烧效率和排放的关键参数标,反映了过量空气系数的大小烧稳定性风压:包括风机出口静压和燃烧器入口动压,最佳O₂含量:燃气锅炉通常控制在3-5%,既流量:燃气流量直接决定锅炉热负荷流量反映空气供应能力风压过低会导致空气供保证完全燃烧,又避免过多空气带走热量测量可采用孔板流量计、涡街流量计或质量应不足,过高则增加风机能耗O₂含量过低2%表明空气不足,可能产生流量计,需要根据负荷需求实时调节空气流量通常通过风门开度和风机转速联合CO;过高7%表明空气过量,降低燃烧效率压力和流量的关系遵循流体力学原理,在固调节变频风机可实现精确的流量控制,节并增加NOx排放定阀门开度下,流量与压力的平方根成正能效果显著比常用燃烧检测仪表氧分析仪烟气分析仪压力表与流量计采用氧化锆或电化学传感可同时测量O₂、CO、压力表监测燃气管道压力器,实时测量烟气中O₂含CO₂、NOx等多种成分,和炉膛压力,确保系统安全量响应速度快,精度高,全面反映燃烧状态和排放运行是燃烧调节的核心仪表水平流量计测量燃气和空气流功能特点:量,为热量平衡和负荷控制安装要点:提供数据•多参数测量•位于烟道出口前•自动计算效率常用类型:•避免高温和积灰•数据记录存储•差压式流量计•定期校准•涡街流量计便携式烟气分析仪适用于现场调试和定期检测燃烧效率与排放监测燃烧效率计算方法燃烧效率反映了燃料化学能转化为有效热能的程度,是评价锅炉运行经济性的重要指标正平衡法:效率=有效利用热量/燃料输入热量×100%反平衡法:效率=100%-排烟热损失+其他热损失排烟热损失是最大的热损失项,占总损失的70-80%降低排烟温度和减少过量空气是提高效率的主要途径实际运行中,可通过烟气分析仪测量O₂、CO₂和烟气温度,利用内置公式自动计算燃烧效率,通常可达92-98%NOx和CO排放监测监测的重要意义:环保合规:满足日益严格的排放标准,避免超标处罚燃烧优化:NOx和CO排放水平直接反映燃烧质量设备保护:CO浓度异常升高可能预示燃烧器故障健康安全:CO是剧毒气体,必须严格控制排放控制目标:NOx排放应控制在30-80mg/m³标准状态,干烟气,

3.5%O₂,具体限值取决于当地环保要求和锅炉类型CO排放应控制在100ppm以下,理想状态下应低于50ppm第四章燃气锅炉燃烧调节步骤与方法燃烧调节前的准备工作0102检查燃气供应系统确认风机及风门状态确认燃气压力稳定在正常范围通常10-30kPa,检查各管道阀门状态,确保检查风机运转是否正常,轴承无异响,风门开关灵活确认风机变频器参数设无泄漏检查燃气过滤器是否清洁,调压阀工作是否正常置正确,风门位置反馈信号准确0304仪表校准与安全检查记录初始参数校准氧分析仪、压力表等关键仪表,确保测量准确检查火焰检测器、安全记录调节前的各项运行参数,包括燃气流量、空气流量、烟气O₂、排烟温联锁装置工作正常确认炉膛内无积气,通风良好度、燃烧效率等,作为调节对比基准调节步骤详解优化烟气氧含量调节燃气流量与空气量通过烟气分析仪实时监测O₂含量,微调空气初始点火与火焰稳定根据负荷需求调节燃气流量调节原则:燃气流量使其达到最佳值3-5%启动风机进行预吹扫,排除炉膛内可能残留的和空气必须同步调节,保持合理的空燃比调节方法:可燃气体,时间通常为30-60秒•O₂偏高:减小风门开度或降低风机转速开启小火点火程序,确认点火成功后逐渐增加增加负荷时,先增加空气流量,再增加燃气流•O₂偏低:增大风门开度或提高风机转速燃气流量观察火焰颜色和形状,正常火焰应量;降低负荷时,先减少燃气流量,再减少空气呈蓝色锥形,无黄焰、红焰或跳动流量这样可避免瞬时缺氧或富氧,保证燃烧同时监测CO浓度,确保在100ppm以下如安全CO升高,说明空气不足,应增加空气量稳定运行3-5分钟后,检查火焰检测器信号正常,各参数稳定,方可进入调节阶段观察火焰状态和炉膛温度变化,确保燃烧稳在不同负荷点重复调节,建立负荷-风门开度定调节过程应缓慢进行,每次调整后稳定2-对应关系,为自动控制提供依据3分钟再观察效果调节中的安全注意事项防止燃气泄漏与回火火焰监测与自动保护燃气泄漏预防:火焰检测器持续监测燃烧状态,一旦检测不到火焰信号,安全控制系统会在2秒内自动切断燃气供应,防止未燃燃气积聚•定期检查管道接头,使用肥皂水或检漏仪排查泄漏点•安装燃气泄漏报警器,设定在爆炸下限的25%报警保护功能包括:•保持机房通风良好,禁止明火和电气火花•点火失败保护:连续3次点火失败自动锁定回火预防:•熄火保护:运行中熄火立即切断燃气•燃气压力异常保护:压力过高或过低自动停机回火是指火焰向燃烧器内部倒退的现象,极其危险预防措施包括:保证燃气压力足够,避免混合气流速过低;燃烧器设计应有防回火结•风机故障保护:风机停转立即切断燃气构;发现回火立即关闭燃气阀门严禁屏蔽或短接安全保护装置,这是导致事故的主要原因紧急停炉操作流程遇到以下情况必须立即紧急停炉:

1.检测到燃气泄漏

2.火焰异常或熄火

3.炉膛或烟道发生爆燃

4.安全附件失效

5.水位异常或超温超压紧急停炉步骤:

1.立即按下紧急停止按钮

2.关闭燃气主阀门

3.保持风机运行,继续通风3-5分钟

4.通知相关人员,排查故障原因

5.详细记录事故经过燃烧调节流程图清晰展示了从准备、点火、调节到优化的完整过程关键控制点包括:预吹扫确保安全、点火成功确认、负荷-风量同步调节、烟气O₂持续监测、燃烧效率计算验证每个环节都设有安全检查点,确保异常情况下能够及时发现并采取措施流程中特别标注了紧急停炉的触发条件和操作步骤,强调安全始终是第一位的第五章燃烧控制系统与自动化调节现代燃气锅炉广泛采用自动化控制系统,实现燃烧过程的精确调节和优化运行自动控制系统不仅提高了运行效率和安全性,还降低了人工操作强度了解控制系统的组成和工作原理,掌握自动调节技术,是现代锅炉操作人员的必备能力燃烧控制系统组成燃气阀门控制采用电动调节阀或比例阀,根据控制器指令精确调节燃气流量阀门配有位置反馈装置,实现闭环控制双阀组设计:主阀和安全切断阀串联,提高安全性阀门响应速度快,调节精度高,是燃烧控制的执行机构风机变频调速变频器控制风机转速,实现空气流量的连续调节相比传统的风门调节,变频调速节能效果显著,可节省风机电耗30-50%变频控制响应快速,调节平滑,能够精确匹配燃烧所需风量,保证各负荷点的最佳空燃比火焰监测与安全联锁火焰检测器将燃烧状态信号传送给控制器,实现火焰监测和保护功能安全联锁逻辑确保:点火前必须预吹扫、点火失败自动停机、运行中熄火立即切断燃气、任何安全参数异常均触发保护多重联锁构成完整的安全保护体系自动调节技术₂闭环控制系统变负荷燃烧调节策略预热空气与节能措施O通过氧分析仪实时测量烟气O₂含量,控制器根据热负荷需求,控制系统自动调节燃气流量空气预热器利用烟气余热预热燃烧空气,提高根据设定值与实际值的偏差,自动调节空气流和空气流量,保持最佳空燃比空气温度,降低排烟热损失,显著提升锅炉效量,实现O₂含量的精确控制率调节方法:控制策略:采用PID算法,具有比例、积分、节能效果:空气预热温度每提高20℃,燃烧效串级控制:外环为蒸汽压力或水温控制,内环微分作用,响应快速且稳定系统自动补偿负率提高约1%大型锅炉配置空气预热器后,为燃气流量控制荷变化、燃气热值波动、环境温度影响等扰效率可提高3-5%交叉限幅:保证负荷增加时先增风后增气,负动因素荷降低时先减气后减风其他节能措施:O₂闭环控制可使燃烧效率提高1-3%,NOx排前馈-反馈控制:结合负荷前馈和O₂反馈,快速•烟气冷凝余热回收放降低10-20%,是现代燃烧控制的标准配准确响应•变频节能控制置通过优化控制算法,实现负荷跟随快速、燃烧•保温优化减少散热损失稳定、效率最优的目标•定期清灰维持传热效率燃烧管理系统介绍BMS系统架构:BMS采用分层分布式结构,包括现场检测层、控制执行层和监控管理层现场检测层监控管理层各类传感器和检测仪表,实时采集温度、压力、流量、O₂等参数上位机SCADA系统,提供人机界面,实现参数监视、趋势记录、报警管理、报表生成等功能123控制执行层PLC或DCS控制器,执行逻辑控制和调节运算,驱动阀门、风机等执行机构主要功能:自动点火与停炉:按程序自动完成点火和停炉过程远程监控:通过网络实现远程监视和控制负荷自动调节:根据工艺需求自动调节锅炉负荷故障诊断:专家系统辅助故障分析燃烧优化控制:O₂闭环控制、空燃比优化数据管理:历史数据存储、趋势分析、报表输出安全保护联锁:多重安全保护,故障自动停机节能优化:运行数据分析,提供优化建议应用实例:某石化企业采用西门子S7-1500PLC和WinCC SCADA系统构建BMS,实现了5台燃气锅炉的集中监控和优化运行系统投运后,燃烧效率提高

2.5%,NOx排放降低30%,操作人员减少50%,年节约燃气费用超过200万元,18个月收回投资燃烧控制系统示意图展示了完整的信号流和控制环节从底层的传感器采集信号,到中间层的PLC逻辑运算和PID调节,再到上层的SCADA人机界面,各层级协同工作形成闭环控制系统图中清晰标注了主要控制回路:蒸汽压力/水温控制回路、燃气流量控制回路、空气流量控制回路、烟气O₂控制回路,以及各安全联锁信号的逻辑关系整个系统实现了燃烧过程的自动化、智能化管理第六章燃气锅炉燃烧调节实操案例理论知识的学习最终要落实到实际操作中本章通过真实案例分析,展示燃烧调节的具体过程和效果,帮助学员理解调节原理在实践中的应用同时介绍常见故障的排查和处理方法,提高学员解决实际问题的能力案例分析某工业锅炉燃烧调节优化:项目背景:某化工厂使用一台10t/h燃气蒸汽锅炉,运行3年后燃烧效率下降,排放超标,需要进行燃烧调节优化调节效果评估调节实施过程初始状态诊断调节后参数:实施步骤:存在问题:

1.停炉检修,清洁燃气喷嘴,更换损坏的火焰检测器•烟气O₂含量高达8%,过量空气系数过大

2.检查并修复燃气调压阀,确保压力稳定在15kPa•排烟温度230℃,热损失大

3.重新标定氧分析仪,确保测量准确•燃烧效率仅87%,低于设计值93%

4.在不同负荷点30%、50%、70%、100%分别调节空气流量•NOx排放达到150mg/m³,超过当地标准80mg/m³

5.将烟气O₂控制在

3.5-

4.5%范围•火焰发红,燃烧器部分喷嘴堵塞

6.微调二次风配比,优化火焰形状原因分析:燃气喷嘴积碳堵塞,燃气压力不稳,空气过量,燃烧器参数设置不合理

7.调整燃烧器倾角,改善传热效果

8.在各负荷点记录优化后的参数,固化到控制程序整个调节过程历时2天,燃气消耗约500m³常见故障及排查方法火焰不稳定现象:火焰跳动、颜色变化、有时熄火可能原因及处理:燃气压力波动:检查调压阀,清洁过滤器,必要时更换调压阀空气流量不稳:检查风机和风门,清理风道积灰,检查变频器参数燃烧器喷嘴堵塞:停炉清洁喷嘴,检查燃气质量点火电极位置不当:调整电极与喷嘴的相对位置火焰检测器故障:清洁或更换火焰检测器排查时应先检查外部因素,再检查内部部件,从简单到复杂,避免过度拆卸燃气压力异常压力过高现象:火焰拉长,发出呼啸声,可能脱火处理方法:•立即减小燃气阀门开度•检查调压阀设定值,重新调整•检查是否管网压力异常升高,联系燃气供应商压力过低现象:火焰变短,发红,甚至回火处理方法:•检查燃气过滤器是否堵塞,及时清洁•检查管道阀门是否全部打开•检查是否管网压力不足,联系燃气供应商•必要时降低锅炉负荷运行烟气异常排放黑烟或黄烟:表明燃烧不完全,空气不足处理:增加空气流量,检查风机和风道,清洁燃烧器CO浓度过高100ppm:处理:•增加空气流量,提高O₂含量•检查火焰是否正常,调整燃烧器•检查换热面是否积灰,影响传热导致炉温下降NOx排放过高:处理:•降低过量空气系数,减少O₂含量•启用烟气再循环功能如有结语燃烧调节的重要性与持续优化:燃烧调节对锅炉安全与节能的影响持续监测与定期维护的必要性鼓励学员实践与深入学习燃烧调节是锅炉安全经济运行的核心技术良好的燃烧调节可以燃烧调节不是一劳永逸的工作,需要持续关注和定期优化:燃烧调节技术需要理论与实践相结合,书本知识只是起点::日常监测:每班检查燃烧参数,及时发现异常•多观察、多思考,理解每个参数变化的原因和影响保障安全:防止燃气泄漏、爆燃、回火等事故,保护人员和设备安定期校准:每月校准氧分析仪等关键仪表•积极参与实际调节操作,在实践中积累经验全季度调节:根据燃气组分变化、环境温度变化重新调节•虚心向有经验的师傅学习,吸取他们的实战技巧提高效率:优化燃烧过程,减少热损失,燃烧效率可提高3-5%年度维护:全面检修燃烧器、清洁换热面、更换易损件•关注行业新技术、新设备,不断更新知识降低排放:控制NOx、CO等污染物排放,满足环保要求数据分析:利用历史数据分析运行规律,持续改进•参加专业培训和技术交流,拓宽视野延长寿命:稳定的燃烧减少设备热应力和腐蚀,延长使用寿命建立完善的运行记录和维护档案,是持续优化的基础成为一名优秀的锅炉操作人员,需要持续学习和不断实践节约成本:燃料消耗减少直接降低运行成本,经济效益显著掌握燃烧调节技术,是每一位锅炉操作人员的基本职责掌握燃烧,就是掌握安全与效率的钥匙让我们共同努力,成为燃气锅炉燃烧调节的专家!感谢各位学员的认真学习,祝大家在实践中取得优异成绩!。