1、燃氫鍋爐的結構特點

燃氫鍋爐裝置由鍋爐本體、燃燒器系統、供氣系統、給水及水處理系統等組成。

（1）鍋爐本體。

鍋爐本體由上下鍋筒、膜式水冷壁、對流管束、鋼架、護板、保溫層等組成。鍋爐右部為爐膛，其四周均以膜式水冷壁包圍，受熱面及燃燒空間充裕。對流管束設置在鍋爐左部，四周以膜式壁結構完全密封，對流管束采用順列式單回程布置，受熱面積大，煙氣流速設計合理，最大程度上優化了鍋爐對流區域的傳熱。為降低排煙溫度，提高節能效果，鍋爐尾部配置有節能器。鍋爐后墻設有觀火孔、爐膛出口煙溫測點和爐膛壓力測點。為確保安全，在鍋爐頂部設置了防爆門。保溫層主要為硅酸鋁纖維。鍋爐外護板采用以自攻螺釘固定的可拆卸的壓制成型護板。

（2）燃燒器系統。

燃燒器系統由燃燒器、點火變壓器、紫外線火焰探測器、風門執行機構、點火閥等組成。燃燒器是鍋爐上的主要設備，它是強制鼓風式燃氣燃燒器，是一種外置式混合燃燒器，氣體燃料與助燃空氣在燃氣噴嘴口混合后立即燃燒。點火變壓器安裝于燃燒器中，通過輸出10 kV的高壓電，在點火棒形成電弧，引燃天然氣，形成火焰。紫外線火焰探測器安裝于燃燒器中，用于檢測火焰是否存在或穩定。風門執行機構安裝在燃燒器中，它與風門擋板、燃氣碟閥，由連桿組成，燃氣與空氣的比例調節、風量與耗氣量均由風門執行機構預設。

（3）供氣系統。

燃氣系統由過濾器、穩壓閥、安全閥、檢漏裝置、風機等組成。燃氣最大的不安全因素是燃氣泄漏，檢漏裝置可靠是燃氣供應系統的關鍵部分。為保證燃氣清潔，系統設置有過濾器。為確保穩定的燃氣壓力，系統設置了穩壓閥。安全閥的設置可以在燃氣超壓的情況下，通過排放管將燃氣排至安全區域。風機用于給燃燒器提供助燃空氣，有專門的風通道連接燃燒器。風通道不能泄漏，否則會影響風壓，從而影響火焰。

（4）給水及水處理系統。

給水及水處理系統由除氧裝置、給水泵、加藥系統等組成。水質會影響鍋爐的熱效率和使用壽命，做好鍋爐水處理工作是保證鍋爐安全經濟運行的重要環節之一。為防止供水中的溶解氧對管道和爐體造成腐蝕，設置了除氧裝置。給水泵一開一備，用于給鍋爐補水。加藥系統用于給爐水添加磷酸鹽阻垢劑，防止鍋爐結垢、腐蝕。

2、燃氫鍋爐工藝流程

來自氫氣處理工序的氫氣通過管道輸送至氫氣鍋爐界區，經手閥、孔板流量計、過濾器、減壓閥、氣動切斷閥后進入氫氣鍋爐燃燒器的燃燒室；空氣經助燃風機加壓后，經自動調節閥后也進入氫氣鍋爐燃燒器的燃燒室。空氣與氫氣按一定比例混合燃燒，在爐膛內放出大量熱量并生成高溫煙氣，加熱鍋爐內除氧水產生飽和蒸汽。高溫煙氣經鍋爐及節能器換熱后直接從煙囪放空。

來自脫鹽水站的脫鹽水首先進入脫鹽水箱，后經除氧水泵送至除氧器進行加熱除氧，除氧后的脫鹽水由鍋爐給水泵經節能器送至鍋爐上鍋筒進行加熱產生飽和蒸汽。生成的飽和蒸汽經汽水分離后送至低壓蒸汽管網，供各裝置使用。

3、燃氫鍋爐安全控制措施

氫氣與天然氣、城市煤氣、液化石油氣等常規氣體燃料相比，易爆是其最大的特點，氫氣爆炸極限為4%～75.6%。因此，無論從本體結構、燃燒系統、自動控制還是安裝、運行操作上都提出了更高的要求。

3.1 安全設施

（1）爐體特殊設計

    爐膛尾部斜向收窄設計，減小四角位置，防止氫氣聚集爆燃；爐體煙氣出口上置，煙氣可外排干凈，未燃盡氫氣不會再爐體煙道內聚集， 排除氫氣在煙道內聚集，造成爆燃風險。

（2）雙重切斷閥。

氫氣管路上裝有兩個相同的切斷閥，前一個稱為安全閥，后一個稱為主氣閥，起到雙重保護作用。當氫氣送至安全閥處后，在接到指令后，安全閥與主氣閥同時工作，氫氣進入燃燒器噴嘴，進行燃燒；故障時，同時關閉這兩個切斷閥切斷氫氣，該閥為氣動控制。

（3）燃氣低壓開關。

氫氣壓力過低時，燃燒火焰不穩定，風量與氫氣量不匹配。燃氣低壓開關安裝于氫氣管道上，在安全閥的前面。當氫氣壓力低于設定值時停爐，防止風量與氫氣量不匹配而發生事故。

(4)燃氣高壓開關。

燃氣高壓開關安裝于氫氣管路上，在主氣閥的后部。在燃燒過程中，氫氣壓力高于設定壓力時停爐，防止回火引起管路壓力升高，避免事故。

（5）氫氣檢漏裝置。

氫氣檢漏裝置可以檢測各氫氣切斷閥是否工作正常, 以及氫氣切斷閥之后有無氫氣泄漏點, 這是對氫氣管道上各連接點和設備安全運行的有力保障。

（6）紫外線火焰檢測器。

紫外線火焰檢測器安裝于燃燒器中，它是檢測火焰是否存在或穩定。當主氣閥與安全閥打開時，火焰檢測器在3 s內檢測火焰是否形成，如檢測到火焰，則將電流信號傳輸到程控器，始終檢測火焰是否穩定存在。

（7）雙差壓液位變送器。

氫氣鍋爐的水位檢測采用雙水位檢測，在兩邊同時安裝差壓液位變送器，對鍋爐水位進行檢測。

3.2 控制系統

（1）水位控制與報警。

氫氣鍋爐采用雙水位檢測，在兩邊同時安裝差壓液位變送器，對鍋爐水位進行檢測。依據鍋內液位自動控制鍋爐給水泵的啟停，鍋爐給水泵的控制可手動與自動切換。

設置了雙超低水位報警功能。報警時，燃燒器連鎖停機，鍋爐給水泵連鎖停機，給水三通調節閥主路全關。必須手動啟動鍋爐給水泵并手動調節給水三通調節閥主路開度以補水。鍋爐再次運行必須手動啟動。

設置了超高水位報警功能。報警時，燃燒器不連鎖停機，鍋爐給水泵連鎖停機，給水三通調節閥主路全關。待鍋內水位下降至停泵液位時，鍋爐給水泵與給水三通調節閥方可按控制方式設置投入運行。

（2）壓力控制與報警。

燃氫鍋爐運行期間，可依據鍋內蒸汽壓力自動控制燃燒器啟停。

設置了蒸汽壓力超高報警功能。報警時，燃燒器連鎖停機，鍋爐給水泵與給水三通調節閥依據控制方式設置照常運行。鍋爐自動運行的啟停點與蒸汽壓力超高報警點的壓力設置數值可現場隨時更改。

（3）燃燒控制與報警。

鍋爐自動運行期間，可依據鍋內蒸汽壓力自動調節燃燒器負荷；鍋爐手動運行期間，可手動調節燃燒器負荷。依據程序指令，自動控制液化氣氣動切斷閥（即自動控制點火燃料與主燃料的切換）、燃燒器伺服馬達、兩級氫氣氣動切斷閥、氫氣檢漏裝置、自動點火裝置、氫氣流量調節閥、風箱擋板依序自動運行。燃燒故障報警時，燃燒器連鎖停機，鍋爐給水泵與給水三通調節閥依據控制方式設置照常運行。

（4）系統控制與報警。

①脫鹽水箱設置了低液位報警功能。報警時除氧器給水泵連鎖停機。待脫鹽水位升至正常液位時，除氧給水泵可依據控制方式設置投入運行。

②依據脫鹽水箱內液位相對于正常水位的高低自動控制純水進水切斷電磁閥自動閉啟。

③除氧器設置了低液位報警功能。報警時，鍋爐給水泵連鎖停機。待除氧器液位升至除氧器給水泵啟動液位時，鍋爐水泵可依據控制方式設置投入運行。

④依據燃燒器的運行狀態，自動控制兩級氫氣切斷閥間放空閥啟閉。

⑤設置鍋爐排煙溫度超高報警。報警點的溫度設置數值可在現場隨時更改

4、燃氫鍋爐運行注意事項

鍋爐正常運行要求做到：鍋筒內水位正常，蒸汽壓力穩定，司爐人員要做好交接班工作，當班人員必須加強對各機械設備和儀表的監視，確保鍋爐安全可靠地運行，防止事故的發生。

（1）鍋爐水位。

鍋爐的水位穩定通過給水自動控制系統來實現，應定期檢查水位控制及報警器的靈敏度及可靠性。

（2）水位表。

應保持水位表玻璃板清潔，確保水位表可視部分清晰，水位正確可靠，如果發現玻璃墊圈漏水或漏汽時，應及時緊固或更換墊料。

（3）壓力表。

應定期檢驗壓力表是否工作正常，如發現壓力表損壞或失靈，應立即停爐檢修或更換。為保證壓力表的正確性，每半年至少校驗一次。

（4）壓力（溫度）控制器和壓力（溫度）傳感器。

應定期校驗壓力（溫度）控制器的靈敏度及可靠性，司爐人員可通過對照壓力（溫度）傳感器與現場壓力（溫度）表顯示數據來初步確定壓力（溫度）傳感器的可靠性。

（5）安全閥。

檢查安全閥的作用是否正常。為了防止安全閥的閥盤和閥座粘連，應定期拉動安全閥提升手柄，做排汽試驗，校驗安全閥的可靠性。

（6）排污。

一般給水中含有多種礦物質，給水進入鍋爐受熱汽化后，將析出這些物質，當爐水濃縮到一定程度時，這些物質就會在鍋內沉積而形成水垢，蒸發量越大，持續運行時間越長，沉積物就越多。為了防止由于水垢、水渣引起的鍋爐事故，必須保證給水質量，降低爐水的堿度。通常當爐水堿度大于20 mmol/L時，應進行排污。