摘要：介绍了WNS系列燃油燃气锅炉燃烧风压系统的设计与改造，电路部分包括启动电路、压力控制电路、煤气调节阀及风门控制以及煤气气动阀中断保护电路，通过改造后结构及电路的工业锅炉适合应用于民用低压煤气。
关键词：低压小管径 燃烧机 负压燃烧 电路设计
柳钢医院是下属于柳钢（集团）公司的一所大型国家二级甲等综合医院，担负着整个柳北片的近十万人的卫生保健工作，近年来在集团公司的大力扶持下，医疗业务飞速的发展，医院原有的一台1吨手动炉，医院的食堂、洗衣房、消毒等医疗用气无法供应，经常出现供汽不足的现象，严重影响医疗业务的正常开展，为此医院决定购买一台三吨的燃气锅炉解决现存的问题，招标湘潭锅炉产品WNS-3到货后在现场小管径低压民用煤气条件下厂家虽做了改进仍无法正常运行。主要原因是国产WNS系列燃油燃气锅炉为正压燃烧状态，以3吨炉为例，每小时燃气量大约在300至500立方米，压力要求5-15KPa左右，供气管径150mm。对于工业区或生产区域不论压力或管径都不存在问题，但现城市煤气压力考虑安全因素设计在1Kpa。分布到各商业和生活区终端用户的支管直径是50-80mm。而医院基本分布在商业和生活区，必须使用3吨以上锅炉才能达到要求。经咨询多家知名国内外品牌燃烧机供应商均无法提供可用的燃烧机，后供销双方经友好协商达成共同设计开发低压煤气工业锅炉的协议，要进一步改造才能达到要求。
1、燃烧风压系统的设计与改造
原炉膛压为正压燃烧，采用前鼓风方式，喷嘴火焰长约0.2m，焰色为亮蓝色，烟道温为120℃，测前风压1KPa。
2、电路改造设计及说明
2.1 启动电路
启动电路由基本自锁启动电路组成，整个电路的供电由空开引自炉体控制电路，当启动钮按下信号经启动开关J2点火阀常闭点送到启动继电器线圈J启得电，J启常开点自锁，燃烧机启动。本电路设计要点是引入了由J2点火阀继电器常闭点及风门调节阀零位信号微动开关组成的风门零位检测电路，因为在燃气炉点火瞬间如果风门与主调节阀处于非零位状态会导致大量的煤气涌入炉膛发生爆炸，所以点火瞬间必须保证主阀和风门的零位，从电路上看如果点火时，J2常闭点打开，如果阀位不在零位，则整个启动电路失锁保护，实践证明，现场曾发生多次电动阀故障该电路均灵敏的进行了保护，当点火过程完成，J2闭合，电动阀可以切入调节功能。
压力控制电路设计到蒸汽压力控制和风压的控制。蒸汽压力控制电路设计在风机主回路中，原机是利用炉体上的压力控制器控制，现改为在J启启动继电器常开点后串入，到压值为0.8MPa，重启炉值为0.7MPa，利用了智能数字式蒸汽表的AL2上上限触点，优点是每次到压停止后，回压0.7MPa再启动可以完成所有风机重要保护点的测试。风压是燃烧机正常燃烧的重要保障，如果负风压不够，导致燃烧不完全，如果无风压则会导致无氧熄火后煤气进入炉膛引起爆炸；或在燃烧机喷嘴处燃烧造成燃烧机烧毁的故障。但风压开关本身的故障和引压管道的堵塞造成虚风压信号是常见问题，因此必须设计一个简单且能实现风压检测开关是否正常的自诊电路，附加功能要包含在风压的正常保护电路中，该电路的附图如上，原理如下：风压检测开关正常的工作过程是启动信号经AL2到风压开关3号中点，经开关L低位送至CJ线线圈，CJ得电自锁风机启动，炉膛产生风压传导至风压开关，风压开关跳至H位，启动信号经风压开关的H位、CJ的闭合触点送到SJ1延时吹扫继电器，燃烧机进入吹扫程序。假设风压引压系统或风压开关故障时的情况，如果风压回路堵塞或风压开关故障，风压开关不能跳到H位则不能启动延时吹电路。同样因堵塞或风压开关故障造成的风压开关在H位不回跳形成的虚假信号，因CJ线圈不能得电自锁，风机电路不能启动，间接的完成了风压传导管路和风压开关的自诊断功能。
煤气调节阀与风门为联动阀，有两个基本功能需要重新设计，一是吹扫时风门最大，小于0.3MPa时与点火时风门关闭到最小，大于0.3MPa时由智能表PID控制风门和负荷，功能的实现是以各条件继电信号的互锁实现的。按流程分析：第一种状态，启炉后由蒸汽压力为零，智能表输出20mA电流，经J2未点火常闭点，至CJ闭合点再到J4常闭点汇到调节阀，调节阀全开，完成全风压吹扫；第二种状态，吹扫结束J4常闭点打开，下支路J3未检到火处于打开状态，调节阀无信号回路，回到零位；第三种状态，点火时刻J2常闭点断开，信号与调节阀断开，调节阀处于零位；第四种状态，点火结束，J4断开，蒸汽压力AL1小于0.3MPa断开，上下支路无电流，调节阀处于零位全炉小火工作；第五种状态，燃烧机正常工作到蒸汽压力大于0.3MPa，AL1闭合电流信号经J2点、CJ点、AL1点、J3点进入调节阀，调节阀受控调节风门及负荷；J3的设立是为了在蒸汽压力大于0.3MPa的状态下，锅炉重启吹扫状态下强迫阀位归零的继电信号。
燃气锅炉最核心的安全保障是一套双冗余的气动双推90度角阀，锅炉的心脏是燃烧机，但燃烧机的心脏是气动主阀，选用气动阀是基于燃气锅炉的多方面要求考虑的，气动阀优点是切断速度快、防爆性能好、结构简单、故障率低、断电时能可靠复位归零。为保证阀门泄漏而导致的爆炸事故，煤气主阀还担负了检漏阀的任务。
（2）加入两路喷嘴温度监测，一路为数字仪表，一路为温度开关，当燃烧机产生爆燃、缺氧燃烧等不正常的燃烧状态时以温度升高的表现形式在喷嘴处体现。当异常状况瞬间主气阀切断阻止事故发生。
（3）炉前位风量监测：本炉原设计为前鼓风机正压燃烧，改为后引风机负压燃烧方式后会出现一个新的问题，就是当炉膛、风门阻塞时，实际炉膛负压值很高，产生虚假信风压号，解决的办法是在燃烧机进风口加一风流量检测器，原风压开关作为冗余设计和风机反相识别使用。
3、结语
按以上要求及电路结构设计对原厂的燃烧机改造后，经短时间的调试，锅炉自2007年全自动正常运行至今。使用单位反映：操作方便、安全高效，在低压煤气管道下达到3吨的出力，满足全院的使用要求。在2009年医院又将另一台1吨的老炉报废，再次由厂家按此设计生产一台，安全使用至今。