氢气锅炉的仪表控制系统及主要故障分析

丁杰　邵卿

【摘要】氢气锅炉在氯碱行业应用广泛，目前的氢气锅炉自动化控制程度非常高，从点炉到正常运行再到停炉，均实现自动控制。仪表控制系统在这里起到了关键作用，一旦仪表系统中的某一部分出现故障，有可能造成无法成功点炉，也有可能在运行过程中发生停炉事故，将会对整个锅炉的正常运行造成的很大的影响。仪表控制系统的结构原理常见故障被分析的透彻，才能避免故障的发生或者在故障发生后迅速找到原因，使生产损失降到最低。

【关键词】氢气锅炉；仪表系统；故障分析；氯碱；自动控制

1、氢气锅炉的基本情况

1.1氢气锅炉的结构

本单位使用的为10t/h的立式锅炉，其主要构成部分有锅炉本体、燃烧器、助燃风机、给排水系统。

1.2氢气锅炉的基本工艺流程

1.2.1蒸汽锅炉汽水系统

节能器

↑↓

纯水：纯水→纯水箱→除氧器→给水泵→锅炉

汽：炉内蒸汽→锅炉汽水分离器→蒸汽管网

1.2.2蒸汽锅炉燃烧系统

正常燃烧：压缩氢气→氢气过滤器→减压阀→阻火器 燃烧器

点火：液化石油汽→燃烧器点火枪→锅炉炉膛

2、仪表控制系统

氢气锅炉正常生产中最重要的控制为燃烧系统控制，锅炉压力控制，锅炉水位控制。这三个部分是经常出现故障的部分，也是造成锅炉无法点炉或者事故停炉的直接原因。

2.1燃烧系统

2.1.1燃烧系统的构成

燃烧系统主要由氢气输送管路、助燃空气系统、点火系统以及火焰喷嘴部分构成。其中氢气管路构成依次为氢气通过过滤器到达减压阀，降到符合锅炉燃烧的压力，再依次通过两个切断阀，前一个称为安全阀，后一个称为主气阀，最后通过阻火器以及气量调节蝶阀进入炉膛。其中安全阀前设置有燃气低开关，在燃气输送压力过低时，保护连锁停炉；主气阀后设置有燃气高开关，在管道压力高时连锁停炉，防止回火引起管路压力升高，避免事故。在安全阀与主气阀中间设置有压力开关以及放空气动阀，压力开关用于检漏，放空阀在停炉时常开，万一安全阀有泄漏，氢气就可以从放空管中排放。在启动燃烧器后，放空阀处于关闭状态。

2.1.2燃烧系统控制原理

当锅炉启动时，助燃系统风门开至满负荷，开始检测风压，正常后检测风门位置，确认正常开始对炉膛进行预吹扫，结束后关至点火位置。与此同时，氢气系统开始检漏，首先放空阀关闭，开始检测安全阀，正常后开启安全阀，氢气进入，关闭安全阀，开始对主气阀进行检漏，检漏通过后开始检测风门位置。一切正常开点火变压器点火阀点火，开安全阀主气阀，氢气进入，检测到火焰则点火成功关闭点火变压器点火阀，正常燃烧。

2.1.3燃烧系统的仪表系统故障分析

在实际生产中，这部分系统最常见的故障是在点火时出现检漏失败报警，而往往气动阀本身并无泄漏，主要由于气动阀不动作，压力开关损坏或者PLC控制模块损坏造成的。若发生检漏失败故障，则首先根据燃烧器在点火时检漏程序中的控制原理，判断各气动阀动作是否正常，若有阀门不动作，则初步判断为由阀门故障造成的，第一时间排除阀门故障。若各气动阀动作正常，则检查检漏压力开关，是否损坏或者设置是否正常，若损坏则立即更换，排除故障。若压力开关正常，则检查控制柜内接线以及控制模块，检查控制模块是否损坏或者用备用模块更换，测试原模块是否损坏，若备用模块可以正常点火则说明原模块已经损坏。

2.2锅炉压力控制系统

2.2.1压力控制系统的构成

锅炉压力控制系统主要由电接点压力表、压力传感器以及控制模块构成。其具备压力高报警以及超高报警停炉的功能。

2.2.2压力控制系统的原理

锅炉现场设置有电接点压力表，压力传感器两路信号控制，电接点压力表通过220V电源将信号传送至控制模块。压力传感器通过24V控制电源将信号传送至控制模块，由控制模块将信号传送至显示面板实时显示。两路信号都可根据系统内设置的高报值以及超高报值，当压力达到设定值时，控制系统会作出相应动作。

2.2.3压力控制系统故障分析

压力系统常见故障为压力值大范围波动，或者冬季压力值陡然上升造成停炉事故。若出现显示压力值大范围波动，则应首先检查现场压变是否损坏，若损坏则更换新的，若无损坏则检查接线是否松动，控制模块输出是否正常。冬季若出现压力陡然上升造成压力连锁停炉故障的，应首先去现场查看是否由于天气寒冷造成管路上冻，致使压力表超上限连锁停炉。在较为寒冷的北方，锅炉压力表应加蒸汽伴热，或者将压力表安装在保温箱内，单靠保温棉是不足以达到保温效果的。

2.3锅炉液位控制系统

2.3.1液位控制系统的构成

液位控制系统由两个双色玻璃液位计以及两个压差式液位传感器构成。具备液位高低报警以及超低连锁报警停炉功能。

2.3.2液位控制系统原理

两个双色玻璃液位计用于现场查看确认以防液位传感器出现故障；两个液位传感器将信号传送至控制模块，由控制模块传送至显示屏，分成左右液位控制显示，以其中一个作为控制使用，两个液位控制互为冗余，当一个出现故障则切换至另外一个来控制液位系统。控制系统设置有液位高低报值，超低连锁停炉值，液位最佳值，液位启停泵值，锅炉给水系统根据液位确定补水量。

2.3.3液位控制系統仪表常见故障

液位控制系统仪表方面常见的故障为控制柜屏上显示液位波动较大，液位显示值无变化，或者液位值不显示。若出现液位波动较大的情况时则可能是液位传感器高低压侧引压管道进气堵塞造成的，此时应进行排污排气。若出现液位显示值无变化，则应首先判断为液位传感器故障，对其电路板，高低压侧膜片以及毛细管进行检查，若损坏则更换新的传感器。若出现液位不显示，而玻璃双色液位计是有液位显示，则首先检查接线是否松动，若无松动则对控制柜内压力控制模块进行重点检查，控制模块损坏则信号无法传送到显示屏。

参考文献

[1]孔贤德.氢气锅炉在氯碱生产的运用[J].氯碱工业，2008，44（4）：1-2.

[2]王玉峰.氢气锅炉运行总结[J].氯碱工业，2014，50（4）：1-3.

[3]邓洪龙.氢气锅炉点火控制分析[R].长衫：全国氯碱工业信息中心，2010：2-3.

作者简介

丁杰（1988.7—），男，汉族，安徽滁州人，助理工程师，毕业于安徽理工大学，本科学历，现任河南能源化工焦煤集团开元化工有限责任公司动力分厂技术员，长期从事化工公用工程系统设备生产运行技术研究.