稀氧燃烧使用手册.doc
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普莱克斯（中国）投资有限公司
版本号：
B-07017-01
日期:
2009/08/08
铜陵金隆铜业阳极炉
稀氧燃烧系统
设备使用及维护手册
版权声明
本手册中所包含的各种图片及信息资料的版权归普莱克斯所有。
未经版权人许可，任何公司与个人不得复制与转载或通过其他形式发表用于商业谋利。
对不遵守本声明或其他违法、恶意使用本手册内容者，普莱克斯保留追究其法律责任的权利。
Copyright©2009,PraxairChina,Inc.
Allrightsreserved
普莱克斯版权所有
50
目录
第一章安全 4
1.1基本安全规范 4
1.2常见危害 5
1.3氧清洗 7
1.4窑炉安全 8
1.5气体安全 8
第二章设备描述 10
2.1性能特点 10
2.2控制系统描述 11
2.3系统控制 11
2.4安全连锁 12
2.5系统电气输入输出分布 13
第三章安装 14
3.1 规格说明 15
3.2 系统元件 18
3.3 管路 19
3.4烧嘴安装 20
3.5接线 21
第四章操作 22
4.1 操作面板介绍 23
4.2 阀架设定 23
4.3 点火 24
4.4运行 25
4.5停止 25
第五章维护与维修 26
5.1 烧嘴及烧嘴砖枪孔清理 26
5.2 检查 26
5.3 测试流程 27
5.4 故障处理 30
5.5备件 31
第六章附件
管路仪表图；
系统电气图；
MSDS；
元器件说明书；
请阅读以下操作规程
本操作手册针对PRAXAIRÒ稀氧燃烧系统编写。
请于操作前仔细阅读手册中的安全注意事项，理解并安全操作设备。
危险,警告,小心,和注意
危险,警告,小心,和注意，这些标识会在本手册中反复出现，其含义如下所述：
危险提醒您此危害会立刻导致严重的受伤甚至人员伤亡，需要采取特别防护。
警告提醒您此潜在危害在一定条件下会导致严重的受伤甚至人员伤亡。
小心提醒您具有潜在危害或不安全的操作会导致轻度人身危害，或对设备造成损坏或数据丢失。
注意提醒或强调非常重要的信息。
1 安全
本章节包含了一些在操作与维护设备中提高安全性的信息。
但并不意味着更替、复制或取代任何由官方提供与发行的安全操作文件。
警告：
在未阅读和理解本手册中有关设备的操作、维护以及安全指导内容之前，请勿擅自操作该设备。
只有经过培训的人员及负责人才能操作或配合操作此设备。
请穿戴合适的个人防护用具。
警告：
为防止发生严重事故，请在使用之前阅读标于设备、钢瓶、容器和箱子上的安全标牌。
请勿擅自取下或隐藏标签。
如果标牌遗失或字迹模糊，请及时更换。
请仔细阅读和理解安全数据表（MSDS）。
在此设备周围工作的所有人员必须阅读、理解此表中的所有安全信息，以符合政府章程和设备安全操作准则。
1.1 基本安全规范
·防止不安全环境的形成――确保合适的场地通风以及大气监测系统的安装与使用。
把有可能发生的不安全环境控制在最小范围内。
一旦检测出危险气体，请立即撤离现场。
直至恢复安全，才能返回该区域。
·通风的工作环境――防止泄漏气体的浓度升高。
把所有气体排放至安全区域，远离人群和火源。
在重启设备之前，确保所有部件恢复其良好的性能，所有的管路没有泄漏。
·防止受伤――在对设备进行操作时，请带好安全眼镜以及其他个人安全防具。
确保所有工具的使用性能良好。
请注意，通风口和安全阀可能会排放高流速气体。
·定期维保证设备安全－－至少每年自行做一次安全检查，或者通过当地政府与生产商进行检查。
做好安全阀门的维护，请勿忽视对安全设施的检查，更不要对超过使用寿命的设备进行操作。
·防止火灾和爆炸－－在对设备进行检修时，消除所有火源。
对设备小心轻放，不允许放置于明火和火源附近。
勿携带点燃的火柴、香烟等靠近含有可燃气体的设备。
在使用可燃设备时，请使用防火防爆工具。
·确保安全维护及维修－－只有具有资质的操作人员才能维修设备。
在维护维修过程中使用规范的隔离标识并锁定设备，防止发生意外触电、启动和能量释放所造成人员伤害事故。
危险：
不当的放置设备、电气系统和管道会导致窒息、火灾和爆炸。
进行维修工作前，请正确放置设备，隔绝气体和工艺材料。
切勿仅关闭阀门，线路和管道也必须封锁或断开。
1.2 常见危害
危险：
应用设备里通过的气体处理不当，可能会造成危害。
确定可能碰到的危险，并做好解决的准备。
参见MSDS中的气体列表，以及所有政府或工业规定的安全标准。
1.2.1 窒息
危险：
长期吸入某种气体或蒸气会导致窒息。
请参照MSDS进行安全操作。
事实上除去氧气，空气中的任何一种气体都能作为窒息物。
为防止严重的人员伤亡，在工艺气体容易堆积处须提供必要的通风系统。
必须充分考虑到在用氮气或其它气体进行压力测试和清洗设备时所可能发生窒息的潜在危险。
1.2.2 触电
危险：
电击可能造成死亡。
在修理或操作此设备时要格外注意。
不要忽略安全保险设备。
触电死亡危险在设备断电后也会发生。
地方标准资格工作人员才可以接线。
遵守以下准则可以预防可能发生的触电死亡：
·擅自修改或使用未经批准的组件会损害设备的安全。
请使用经工厂批准的组件维修。
·在开启设备、检查或替换元器件前关闭电源。
应使用专用的电气工具。
·严格按照所有危险工作许可和设备锁定和隔离标识程序执行机器操作。
·切勿碰触设备中正在运行的电子元件；控制电路中由电压造成的电击是致命的。
1.2.3 压力
危险:
对加压的设备或气罐处理不当可能导致死亡、严重的伤害,或财产损害。
处理加压的设备和气缸时要极度注意，并根据制造商指导进行操作。
此设备中都是受压气体。
突然释放或不加控制地释放受压气体可能造成严重的伤害。
气体或气体推动的物体会以高速撞击工作人员。
通过仔细检查和适当处理设备和气缸来避免高压危险。
随设备供应的用于保护压力过度的减压设备（即,安全阀,放散阀）必须时常维护以保证正常运作。
注意高压气体存在的方位，以及处理这些气体的设备的操作或维护准则。
1.2.4 气体处理设备和火灾
危险：
气体处理设备中或周围的火源可能导致被处理气体的释放。
根据气体释放程度的不同,受影响的人员可能会窒息、中毒、自燃,并且/或者爆炸。
必须充分考虑气体处理潜在的危害并制定紧急应对计划。
1.2.5 易燃事故
危险：
易燃气体能够与空气形成爆炸混合物。
当其在一工作区域内聚集到一定程度时，便容易引起爆炸。
请提供良好的通风系统。
含有易燃气体的设备应远离火源和爆炸危险。
封闭区域良好的通风系统、安全的生产工序以及监测能够预防易燃气体的堆积。
检测潜在危险火源。
确保易燃气体的电气设备符合国际电气设计规范。
1.2.6 密闭容器
危险：
诸如储槽、器皿、冷箱、贮水槽、洗涤器、输送管等密闭容器能够容纳危险气体。
密闭容器内存放危险气体，必须由气体监测仪检测其为安全。
进行相关操作时，须穿戴合适的个人防护用具。
当进入密闭空间内，必须严格依照政府相关法规和制定的工作程序。
始终确保在进入密闭空间之前，清除所有非空气类气体及其他有害物质。
假如无法确保安全的呼吸环境，则必须自带呼吸设备。
在维修工作之前，确保设备中无任何气体和工艺材料。
仅仅关闭阀门是不够的，线路和管道也必须封锁或断开。
如果危险物体无法移出或维护、维修必须在此区域进行，请使用适当的监测系统。
确保具有紧急救援时的措施。
1.3 氧清洗
警告：
所有用于氧气服务的设备必须彻底清洗。
污染可能导致设备组件的突发燃烧,包括会释放巨大能量的金属、熔融金属,以及其他导致工作人员受伤的可能因素。
许多通常不在空气里燃烧的材料在氧气高聚集区极易燃烧。
氧气设备中的污物很容易点燃，这将导致设备材料的燃烧。
由氧气带出的微粒可能冲击到设备的内部。
这种冲击的能量也可能引燃设备材料。
因此，系统的清洁和材料的选择，对于氧气系统操作是至关重要的。
只能使用普莱克斯指定的配件。
确保所有替换件是与氧气兼容并符合氧气服务的清洁标准。
把配件安置在清洁，密封的塑料袋中备用。
使用清洁的氧气服务的工具。
在保养期间采取额外预防措施以不让污秽物进入氧气设备。
所有使用、操作或者存放氧气和氧气设备的所有区域必须保持干净以防止燃烧。
因为即使是正常的工业灰尘和煤灰都可能支持燃烧，所有用于氧气服务的设备的外在表面必须保持清洁。
使用适当的清洁标准确保设备完好应用。
不要让保洁工在被清洗的表面留下有机洗涤剂。
请去除手上的油污或戴干净的手套接触氧气设备。
仔细地检查所有清洗的部件。
如果发现任何部分被污染,要进行重新清洗
参照《氧气服务的清洁》（CGA出版，G－4.1）了解氧气服务的清洁方法以及与氧气兼容的材料的信息。
1.4 窑炉安全
在使用燃料燃烧加热的窑炉中，可能会存在未燃烧的易燃气体。
请务必保证安全操作。
不当的操作会引起熔炉内生成易燃气体，并与空气或氧气形成爆炸混合物。
·在开始使用燃烧系统之前，须排除熔炉内的可燃气体。
勿让易燃气体或液体进入窑炉，除非温度超过760摄氏度或者窑炉门充分打开，以使密闭空间内没有易燃气体和空气/氧气的混合气体。
在低于760摄氏度的环境下，熔炉中易燃气体的集聚会导致爆炸。
·在普莱克斯规定的流量范围内，开启燃料。
请按时检查燃料管路系统并维护好相应的设置。
·请勿改变窑炉的排烟口、烟道闸板开度，以免影响熔炉气氛。
·保持良好的通风。
监测窑炉的一氧化碳含量以保证空气质量达到安全标准。
一氧化碳是一种无色无味，在低浓度下就具有毒性的气体。
尽管在正常情况，周围环境中不会含有太多一氧化碳，但还是应对周围工作环境做定期监测。
·炉子在没有用足够的空气吹扫或用可靠的气体分析仪测量前，请不要进入炉腔。
进入前需断开所有管路，身上系有安全绳，并准备呼吸器以备急用。
·在冷炉点火之前，需以5倍于炉膛体积的空气或惰性气体对炉膛进行吹扫。
·若连续点火失败3次，需以5倍于炉膛体积的空气或惰性气体对炉膛进行吹扫后，方可再次点火。
1.5 气体安全
1.5.1 氧气
危险：
氧气能够加速燃烧。
在空气中不易燃烧的材料会在富氧环境下燃烧。
请使用压缩气钢瓶、容器和其他氧气专用仪器。
请在通风环境下使用氧气，以防形成富氧环境。
万一发生泄漏，请立即将所有人员撤离事故现场，关闭主要的氧气气源。
气体钢瓶一般至少含有300立方英寸氧气。
请安全关闭钢瓶，如不能，请保持区域的通风状态并撤空所有人员。
当空气中氧气含量达标时（19.5%与23.5%之间），方可进入该区域。
如衣服上沾有氧气，请立即脱下并挂于通风处，穿着30分钟以上极不安全，衣服会容易被点燃或可能自燃。
有可能的话，普莱克斯建议储槽和汽化器的现场安装位置应该减少与氧气有关的潜在危险。
普莱克斯同样建议安装位置附近应摆放安全屏障，以防止储槽和喷雾器附近发生交通事故。
请勿替代推荐的设备。
许多对于其他气体适用的材料，在与氧气接触后，会变得容易燃烧。
请确认所有替换部件不会与氧气发生反应并保持工作服的清洁和使用专用氧清洁设备。
警告：
慢慢打开氧气调压阀与阀门。
快速打开会导致管道系统内着火，其中包括由于氧气瞬间压缩而产生的热量导致金属部件快速损耗。
此外，金属微粒在氧气高速速率的释放与携带下，与管道壁内碰撞，产生火花，最终导致起火。
氧气系统火灾的潜在危险是由氧气的迅速压缩或者高速率微粒引起的。
通过以下手段可以将危险降低至最低，仔细挑选材料、管道尺寸、过滤器选位以及在管道和设备充入氧气前，先进行零部件的氧清洗工作。
在有需要时，保护氧气阀门和管道部件远离热源。
管道部件发热更容易导致火灾。
氧气阀门、管道、管道阀架需要适当的保护和绝缘，防止直接接触热源。
请勿将氧气作为空气的替代品。
在提及氧气时，勿将其认为是空气。
警告：
用于氧气的所有设备都必须进行彻底的清洗。
设备中的残留物具有燃烧危险。
所有设备中的残留物必须全部清除掉。
所有使用或储存氧气的设备都必须经过清洁防止有残留物。
即使是普通工业灰尘、烟灰都会产生燃烧，保持氧气设备的外部清洁。
使用适当的清洁保证设备的安全性。
请勿使用会使有机残留物残留在设备表面的清洁剂。
在使用氧气设备时，应穿戴清洁手套，双手没有油渍。
仔细检查各个清洁部件，发现有残留物，请再次清洗。
经过氧清洗的设备在使用之前，请将其放入适当的塑料包和密封袋中。
请勿将氧气设备放置沥青表面，勿在设备附近留有油脂。
请不要用油、油脂及其他未经允许的润滑剂润滑氧气设备。
1.5.2 甲烷
危险：
甲烷是一种易燃、无色无味、无毒的气体。
是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。
甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
一旦与空气混合，会形成爆炸混合物，与氧气接触则更加致命。
请勿在无防护的情况下，暴露在甲烷环境中。
如发生甲烷污染，请立即将所有人员撤离危险区域。
未穿戴呼吸设备和防护衣的情况下，禁止进入该区域。
必须在存有潜在危险的区域安装监测系统以确保甲烷含量在安全范围之内。
假如伤员在缺氧情况下停止呼吸，请立即采取抢救措施并将其转移至良好的通风情况下，进行人工呼吸急救。
请求医护协助并且将所有人员撤离气体泄漏现场。
甲烷燃烧时，请勿扑灭火焰。
因为此做法会引起易燃、有毒蒸气的扩散，一旦复燃，会导致爆炸。
2设备描述
本章节对安装于安徽铜陵金隆铜业的普莱克斯稀氧燃烧系统（DOC）的每个元件进行说明。
此稀氧燃烧系统同时集成天然气和重油燃烧系统，可在必要时进行切换。
这个系统由三部分组成：
1.配气系统：
阀门，管件，仪器仪表，阀架电控箱。
2.操作站：
控制显示面板，人机控制界面（客户）
3.烧嘴：
天然气J-L烧嘴，重油J-L烧嘴，点火枪，火焰探测器，枪前软管附件，阀门，管件
2.1 性能特点
2.1.1 氧气配送系统
DOC的氧气配送系统设计遵循CGA（美国压缩气体协会）标准G-4.4。
氧气流量的计算和管道尺寸的确定基于以下的系统要求：
·氧气压力（阀架进口）：
1.5bar
·氧气温度（阀架进口）：
20°C
·设计氧气最大流量：
1000Nm^3/hL枪端
·设计氧气最大流量：
400Nm^3/hJ枪端
CGA标准规定，在不锈钢管道系统中，压力小于等于150psig（10.34bar）时，氧气的最大流速不能超过150ft/sec（45.7m/s）。
2.1.2 天然气配送系统
·天然气压力（阀架进口）：
4bar
·天然气温度（阀架进口）：
20°C
·设计天然气最大流量：
500Nm3/h
为了安全因素考虑，天然气进入阀架后通过减压阀降为0.5bar
2.1.3 重油配送系统
重油配送系统延用客户原系统。
·要求重油供应压力：
4.5bar
·要求重油温度：
115°C
·要求重油最大流量：
400kg/h
·要求蒸汽吹扫压力：
2bar
2.2 控制系统描述
过程控制室的工作站（人机界面）可以完成流量调节，状态监控等功能且操作只需由鼠标来实现。
控制系统集成于客户原有AB系统，由客户自行完成系统整合。
普莱克斯提供按钮操作面板，放置于控制室，实现火焰状态监控，系统起停，系统切换（天然气/重油），报警复位等功能。
所有信号,离散信号24VDC，模拟量信号4~20mA,由阀架控制箱直接接入客户PLC。
2.3 系统控制
这一节描述了DOC系统的控制部分。
可参考附录中的管路仪表图和系统电气图。
2.3.1 硬件控制
DOC系统遵循了CGA关于工业氧气配送的标准。
每条管路上配置一个安全切断阀，基本以常闭阀为主，带位置开关。
而放空回路，吹扫，冷却回路恰相反，配置常开切断阀，在断电情况下能保证排空，吹扫冷却，保护管道和烧嘴。
2.3.2 安全切断阀
氧气安全切断阀FV-101，FV-102，天然气安全切断阀FV-201，FV-202，在正常运行情况下为开启状态。
每个阀门都配有：
·给执行器提供气压的先导电磁阀
·带弹簧执行器掉电自动复位
·阀位显示
常闭阀门在先导电磁阀失电情况下阀门关断，阀位显示关断状态。
电信号触发先导阀打开，导入仪表气驱动执行器打开阀门。
阀位显示转动至打开状态。
常开阀门在先导电磁阀失电情况下阀门开启，阀位显示开启状态。
电信号触发先导阀打开，导入仪表气驱动执行器关断阀门。
阀位显示转动至关闭状态。
2.3.3 紧急停止
DOC系统在阀架控制柜及控制室操作面板上配有急停开关，能够直接切断输出回路，关闭氧气，天然气并放空吹扫。
2.3.4 流量控制
系统在正常情况下采取自动模式运行。
在自动模式下，流量控制采用了比例-积分-微分（PID）控制。
流量控制的参数可通过人机界面调节。
从工艺执行的角度分为加热模式和还愿模式。
在加热模式下，操作员可对燃料流量进行调节，氧气流量将按照预先设定的比例自动进行跟踪调节；在还原模式下，操作员可分别对燃料流量和L氧气流量进行调节，J氧气流量将按照预先设定的比例自动进行跟踪调节。
系统也可以进入手动控制模式，直接控制阀门开度来控制流量（须具有管理员权限）。
每路控制中有一个过程变量（PV），为孔板流量计测得的流量值，且经过压力补偿。
2.4 安全联锁
无论在哪个控制模式或运行步骤下，系统的控制逻辑永远确保安全和操作需要。
总的来说，2.4.1－2.4.5节中列出了保护人身安全和设备的安全连锁，不管是机械故障还是操作错误。
为了避免瞬时干扰引起的误报警，出现现场报警后延时触发安全连锁警报。
2.4.1 安全切断阀故障或失效
当安全切断阀（氧气，天然气）在接收到信号后未完全关断或未完全打开，HMI会显示系统报警。
2.4.2 氧气，天然气，压缩空气或仪表气压力低
在气源压力低的情况下，系统不能启动。
系统启动前就开始自检气源压力，压力低则系统报警。
系统运行时若出现压力低报警，则系统自动切换至低流量运行状态。
2.4.3 启动或运行时无火焰
DOC系统配有火焰探测器实时监测火焰状态，系统启动时无火焰，则无法启动并报警，运行时无火焰，系统停止并报警。
2.4.4氧燃比失调
无论系统处于哪种运行状态，氧气和天然气/重油流量都应按照一定比例传输，若超出比例范围则自动转入低流量运行状态，并报警，若在低流量运行状态下仍旧报警，则系统停止。
2.4.5 雾化空气流量低
切换至重油系统时，需手动开启雾化空气，若流量低于30Nm3/h，则系统报警，无法启动，若运行时报警，则系统停止。
2.4.6运行准备确认
枪前安装有运行准备确认按钮，只有当确认烧嘴安装完毕，启动条件满足后，确认并按下此按钮，系统方可启动。
2.5 系统电气输入输出分布
2.5.1 模拟量I/O说明
模拟量I/O描述
标号
描述
类型
量程/单位
FT-101
L氧气流量
AI4～20mA
0~1000Nm^3/h
FT-102
J氧气流量
AI4～20mA
0~400Nm^3/h
FT-201
天然气气流量
AI4～20mA
0~500Nm^3/h
FCV-101
L氧气流量控制阀
AO4～20mA
0~100%
FCV-102
J氧气流量控制阀
AO4～20mA
0~100%
FCV-201
天然气流量控制阀
AO4～20mA
0~100%
2.5.2 数字量I/O说明
数字量I/O描述
标号
描述
类型
初始状态
ESTOP
紧急停止
DI24VDC
OFF
UV
火焰探测器
DI24VDC
有火焰时ON
FSL-301
雾化流量低
DI24VDC
流量低时ON
PSL-101
氧气压力低
DI24VDC
压力低时ON
PSL-201
天然气压力低
DI24VDC
压力低时ON
PSL-301
仪表气压力低
DI24VDC
压力低时ON
PSL-302
压缩空气压力低
DI24VDC
压力低时ON
ZSC-101
L氧气阀关
DI24VDC
OFF
ZSO-101
L氧气阀开
DI24VDC
OFF
ZSC-102
J氧气阀关
DI24VDC
OFF
ZSO-102
J氧气阀开
DI24VDC
OFF
ZSC-201
天然气阀A关
DI24VDC
OFF
ZSO-201
天然气阀A开
DI24VDC
OFF
ZSC-202
天然气阀B关
DI24VDC
OFF
ZSO-202
天然气阀B开
DI24VDC
OFF
START
启动
DI24VDC
OFF
STOP
停止
DI24VDC
OFF
RESET
复位
DI24VDC
OFF
MODE
天然气/重油选择
DI24VDC
重油时ON
READY
枪前准备信号
DI24VDC
OFF
D3,D4
运行中
DO24VDC
OFF
PV-101
L氧气阀
DO24VDC
OFF
PV-102
J氧气阀
DO24VDC
OFF
PV-201
天然气阀A
DO24VDC
OFF
PV-202
天然气阀B
DO24VDC
OFF
SV-201
天然气放空阀
DO24VDC
OFF
SV-301
天然气吹扫阀
DO24VDC
OFF
SV-501
重油吹扫阀
DO24VDC
OFF
ALARM
报警灯
DO24VDC
OFF
READYPL
枪前准备完毕灯
DO24VDC
OFF
3安装
警告：
普莱克斯稀氧燃烧系统（DOC）可能会对人身造成伤害。
只有经培训读过本手册的合格人员可安装此设备。
安装时，请穿戴防护用品，尽可能在安装，维护，调试时关掉电源。
用户负责获得所有管道，电气安装所需的许可资质。
警告：
在
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