Качественные устройства розжига и контроля пламени – условие надежной и безопасной работы котельных установок – 1
Публикации
Издание: Энергосбережение № 3 .
Год: 2022
07.04.2022
Решение задачи кардинального повышения безопасности работа котельных установок напрямую зависит от качества эксплуатируемого оборудования. В установках для сжигания газа, жидкого или твердого топлива одним из основных параметров, обеспечивающих безопасную работу всей установки, является контроль наличия и погасания пламени. Требования о необходимости контроля пламени и перекрытия подачи топлива, в случае его погасания, изложены в [1]. От правильного выбора устройств контроля пламени (типа датчика пламени в зависимости от вида топлива и излучаемого его факелом спектра, места установки и направленности на объект горения, типа, количества и расположения горелок, совершенства вторичных сигнализирующих приборов) решающим образом зависит надежность работы системы защиты котельной установки в целом. Эти вопросы особенно актуальны для старых котельных, возраст которых составляет несколько десятков лет, автоматика которых физически и морально устарела и требует замены. Неправильный выбор датчика пламени или его некорректная установка могут в итоге привести к несанкционированной остановке котла. Не менее важным является безаварийное проведение одного из самых ответственных этапов работы теплоэнергетических установок – розжига котла или печи, что обеспечивается применением надежных в работе запально-защитных устройств. Поэтому оборудование для этих целей должно быть изготовлено и испытано в соответствии с действующими стандартами и правилами и только на предприятиях, имеющих большой опыт работы в данной отрасли.
Научно-производственное предприятие «ПРОМА», как ведущий российский разработчик и изготовитель котельной автоматики, и Научно-производственная фирма «РАСКО» – как его официальный представитель, более 20-ти лет специализирующийся на комплектных поставках энергосберегающих приборов и газорегуляторного оборудования, совместно предлагают современный комплекс средств котельной автоматики, включающий в себя датчики первичной информации, устройства розжига, приборы контроля пламени и микропроцессорные блоки управления режимами горения.
Отличительной особенностью НПП «ПРОМА» является комплексный подход, заключающийся в разработке и производстве широкого спектра приборов и оборудования, обеспечивающий надежный и безопасный розжиг, контроль пламени и управление режимами горения, от начала проектирования до серийного выпуска и сервисного обслуживания. Серийно выпускаемые приборы контроля факела и новые разработки НПП «ПРОМА» ориентированны именно на котлы и горелки, эксплуатируемые в России и других странах СНГ, и полностью удовлетворяют всем требованиям потребителей различных отраслей промышленности как по видам топлива, спектральным характеристикам, селективности, так и по надежности [2].
Приборы контроля факела включают в себя датчики пламени, сигнализаторы горения и сигнализирующие датчики.
По методу контроля пламени различают фотодатчики, использующие принцип светового излучения, и ионизационные датчики, работающие за счет изменения электрической проводимости пламени. В зависимости от выделяемых из светового излучения спектральных характеристик фотодатчики бывают инфракрасного, видимого и ультрафиолетового спектра излучения. Принцип действия всех фотодатчиков основан на преобразовании светового потока от горения факела в унифицированный электрический токовый сигнал 4-20 мА.
Сигнализаторы горения – это вторичные приборы, принимающие сигнал от датчика пламени и вырабатывающие аналоговый или релейный сигнал о наличии/отсутствии пламени на исполнительное устройство.
Сигнализирующие датчики совмещают в себе функцию датчика пламени и сигнализатора горения, объединенных в одном корпусе.
Спектральные характеристики пламени зависят от вида используемого топлива. Для природного или сжиженного газа преобладают ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК) излучение. Для жидкого топлива (дизельное топливо, мазут, нефть) преобладает ИК-излучение, для твердого топлива (угольная пыль, бурый уголь, дрова) – ИК и видимое излучение.
При выборе фотодатчика следует учитывать фактор фонового излучения, присутствующий в топке и влияющий на надежную работу фотодатчиков. К фоновым излучениям относятся раскаленная топка или раскаленные поверхности материалов, расположенных в топке. Фотодатчики, работающие на ультрафиолетовом спектре, такие как ФДС-03, ФДА-03, ФД-05ГМ, ФДСА-03М не реагируют на раскаленные поверхности, излучающие ИК спектр. Фотодатчики, работающие на инфракрасном спектре, такие как ФДС-01, ФД-02, ФДСА-03М принимают сигнал переменной составляющей факела (мерцание факела) на частоте 10-15Гц. В большинстве случаев это позволяет избежать влияния раскаленных поверхностей.
Устройства контроля пламени серии ФДСА-03М и фотодатчики ФДС-03-С-Ех являются результатом последовательно проводимых работ по совершенствованию приборов данного типа. Чем же они отличаются от своих предшественников?
Устройство ФДСА-03М имеет цифровой индикатор интенсивности пламени, предупредительную и основную сигнализацию о погасании пламени, систему самодиагностики, цифровой и аналоговый выходы, возможность работы в 2-х режимах: с учетом фонового излучения от других горелок и без него. Прибор обеспечивает контроль факела по двум каналам, что позволяет контролировать наличие факела, использующего в качестве топлива газ, уголь, жидкое топливо, а также контролировать одновременно или по отдельности факел на двух видах топлива: газ-мазут, газ-уголь, мазут-уголь. Кроме того, ФДСА-03М обеспечивает селективный контроль факела основной горелки в многогорелочных топках с встречным или плотным расположением горелок, где затруднен индивидуальный контроль факела горелки, а также для контроля факела в топке газомазутных или пылеугольных котлов. Для достижения повышенной селективности прибора введено измерение характеристик фонового факела непосредственно с возмущающей горелки, а также применена фильтрация узкого спектра ультрафиолетового и видимого излучения.
Устройство контроля пламени в исполнении ФДСА-03М-01-IP65 выполнено в моноблочном высокопрочном металлическом корпусе и имеет следующие особенности: подсоединение кабеля с помощью надежной клеммной колодки, температура окружающей среды от минус 60 до плюс 65 0С, кратковременно до плюс 75 0С, встроенная сигнализация от перегрева. Электронные компоненты выполнены на самой современной элементной базе, что является залогом для стабильной и безаварийной работы в тяжелых условиях эксплуатации.
Фотодатчик ФДС-03-С-Ех реализован на основе новейшего высокочувствительного фотоприемника последнего поколения, что обеспечивает эксплуатационный ресурс в 7-10 раз выше, чем у ранее применявшихся колбовых, фоторезистивных и фотодиодных приемников. Диапазон допустимых температур окружающей среды от – 50 до 60 °С. Прочный антивандальный корпус со степенью защиты IP65 позволяют использовать датчик в самых тяжелых и неблагоприятных климатических и эксплуатационных условиях, в том числе на нефтехимических производствах.
По своим техническим и эксплуатационным характеристикам приборы ФДС-03-С-Ех и ФДСА-03М-01-С-IP65 не имеют аналогов не только в России, но и среди производимой зарубежными изготовителями подобной продукции. Внешний вид семейства этих приборов показан на рис.1.
Типы основных датчиков пламени, в т.ч. сигнализирующих, и их основные характеристики:
Возможность применения датчиков пламени совместно с блоками розжига и сигнализаторами горения:
Для розжига горелок различных котлоагрегатов, печей, технологических установок, работающих на газообразном и жидком топливах, разработана и серийно выпускается линейка запально-сигнализирующих устройств, различающихся своим назначением и мощностью. Следует отметить универсальные запально-сигнализирующие устройства серии ЗСУ-ПИ-60, ЗСУ-ПИ-45 и ЗСУ-ПИ-38. Самое мощное из них ЗСУ-ПИ-60 предназначено для розжига мазутных и газовых горелок котлов большой производительности, работающих как под наддувом, так и под разрежением. От предыдущих конструкций данное устройство отличается более мощным и устойчивым факелом, надежным розжигом на различных режимах давления газа. Наличие эжекторов на торцевом срезе запальника позволяет избежать проскоков пламени и горения внутри запальника. Запально-защитное устройство ЗЗУ разработано специально для горелок ГМ и ГМГ котлов ДЕ и ДКВр. Для дистанционного розжига котлов средней и малой мощности выпускаются электрозапальники ЭЗ и ЭЗГ-МК. Кроме того, для нефтехимических производств разработана и запущена в производство новая серия специализированных запально-сигнализирующих устройств ЗСУ-ПИ-38-IP65 и ЗСУ Пи-45-IP56, способных работать в тяжелых условиях эксплуатации, а также ЗСУ-ПИ – ЕХD для работы во взрывоопасных условиях. Внешний вид ЗСУ-ПИ – ЕХD – рис. 2.
Розжиг запально-защитных устройств ЗЗУ и ЗСУ осуществляется в автоматическом режиме с применением источников высокого напряжения (ИВН) и блоков розжига, например, БРЗ-04-М1-2К, которые выпускаются в щитовом или настенном исполнении или аналогичных по назначению.
Блок БРЗ осуществляет:
В последнее время НПП «ПРОМА» освоило выпуск нового поколения микропроцессорных блоков управления (см. рис.2) и шкафов на их основе. Среди них, в первую очередь, стоит отметить блок защиты и контроля котла Сафар-БЗК и автомат горения Сафар-400.
Сафар-БЗК предназначен для автоматизации работы (розжига, регулирования и защиты) водогрейных или паровых котлов, автоматизации теплогенераторов, асфальтобетонных установок, сушилок, печей, а так же других тепловых установок, работающих на газообразном или жидком топливе. Применяется взамен устаревших систем автоматики типа БУК, БУРС, АЛЬФА и других подобных систем. Имеет встроенный дисплей, интерфейс RS-485 Modbus RTU, автомат контроля герметичности, часы реального времени, что позволяет котлоагрегату работать по дневному или недельному графику.
Сафар-400 предназначен для автоматизации розжига, регулирования и защиты котлоагрегатов, теплогенераторов, блочных горелок, работающих на газообразном и жидком топливе. Конструкция автомата горения позволяет значительно расширить функции с применением блока расширения и обеспечить корректный розжиг горелки, поддержание заданного соотношения газ/воздух перед горелкой, контроль аварийных сигналов. В автомате горения может быть активирован регулятор, обеспечивающий поддержание заданного параметра температуры, давления пара и прочее, при помощи плавного регулирования.
Необходимо также отдельно отметить регулятор ПРОМА-РТИ-304. Регулятор предназначен для управления газогорелочными устройствами. Он объединяет в себе несколько регуляторов, обеспечивая одновременно регулирование и поддержание следующих параметров:
Блоки розжига и управления изображены на рис.3.
Наличие в разработанной автоматике большого количества аналоговых и дискретных выходов позволяет работать с различными исполнительными устройствами и механизмами. В качестве запорных устройств используются поставляемые НПФ «РАСКО» электромагнитные клапаны КЭГ, ВН, ВФ и клапанные блоки на их основе. В качестве устройств регулирования расхода газа и разрежения в топке котла используются электроприводные газовые заслонки и частотно-регулируемый привод (ЧРП), обеспечивающий регулирование частоты вращения вентилятора подачи воздуха и дымососа.
Отличительной особенностью продукции НПП «ПРОМА» является ее надежность, простота в обслуживании и наилучшее соотношение цена/качество по сравнению с аналогами.
За более чем двадцатилетний период работы НПП «ПРОМА» проделало путь от производства простейших приборов до изделий, которые получили признание в России и странах СНГ. Некоторые виды продукции, например, интеллектуальные фотодатчики ФДС-03-01-С-Ех, ФДСА-03М, запально-сигнализирующие устройства ЗСУ-ПИ-38-IP65, ЗСУ-ПИ-EXD взрывозащищенного исполнения и ряд других изделий не имеют аналогов в России, находятся на одном уровне с лучшими мировыми производителями, такими как FIREYE и DURAG, вытесняя последние на ТЭЦ, ГРЭС, в нефтехимии и на других объектах в «большой» теплоэнергетике. Применение качественного отечественного оборудования представляется особенно важным в связи с взятым страной курсом на импортозамещение в условиях, когда в результате значительного ослабления курса рубля по отношению к ведущим мировым валютам, цены на импортные аналоги ведущих зарубежных производителей стали близки к запредельным.
НПП «ПРОМА» и его представитель в Москве и Московской области «НПФ «РАСКО» рекомендуют производимые устройства розжига, контроля пламени и управления горением к дальнейшему широкому промышленному внедрению во всех регионах России и странах СНГ, как наилучшие на данный момент технические решения по совокупности показателей «цена/качество».
Литература.
- СВОД ПРАВИЛ СП 89.13330.2022. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. Москва – 2022.
- Системы автоматизации теплоэнергетики. Разработки и производство. ООО НПП «ПРОМА». Каталог продукции – 2022.
Электроды для котлов
Газовый котел – это механизм, состоящий из огромного количества всевозможных простых и сложных деталей и их составляющих. Электроды для котлов – одна из неотъемлемых частей для полноценной работы газового котла.
