[實用新型]一種基于燃燒室壓力保護的浸沒燃燒安全控制系統

有效

• 申請號: 201921515903.8
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN210951880U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 劉蓉;史永征;王浩
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: F24H7/04
• 分類號: F24H7/04;F24H9/20;F23J15/06;B01L7/02
• 代理公司: 北京國電智臻知識產權代理事務所(普通合伙) 11580
• 代理人: 吳紅飛

本實用新型提供了一種基于燃燒室壓力保護的浸沒燃燒安全控制系統，包括燃燒控制器、燃氣壓力傳感器、空氣壓力傳感器、電磁閥、火焰監測器、燃燒室、煙管、水浴箱，其中，燃燒室和換熱器都浸沒在水浴箱中，燃燒生成的高溫煙氣通過浸沒在水浴箱的水浴下的鼓泡管鼓出，與水浴進行熱質交換，水浴再與換熱器進行換熱，加熱流經換熱器的天然氣，如果水浴箱的水位深度下降，燃燒室壓力隨之下降，導致進入燃燒室的空氣與燃氣比例改變，因此可通過水位深度對空燃比的影響，在達到水位下限時，使空燃比大于燃氣的爆炸濃度下限，終止燃燒，達到安全控制的目的。

技術領域

本實用新型涉及新能源技術領域，具體為一種基于燃燒室壓力保護的浸沒燃燒安全控制系統。

背景技術

浸沒燃燒加熱裝置熱效率高，結構緊湊，很適合用于液體加熱。比如采用水浴加熱的液化天然氣(LNG)氣化、場站防凍的天然氣加熱等。浸沒燃燒式天然氣加熱裝置，其天然氣換熱管置于水浴中，燃燒的高溫煙氣直接噴入水里，熱量通過水浴傳遞給天然氣換熱管，可實現高效的換熱。但是，天然氣是易燃易爆的，在天然氣場站采用燃燒加熱的方式，必須做到安全可靠。浸沒燃燒的水浴是低溫煙氣(低于100℃)排放的保障。如果因為天然氣泄漏，特別是高壓天然氣泄漏而導致水浴急速下降時，可能會使高溫煙氣接觸到泄漏的天然氣。因此，如果水位異常下降，需要燃燒器停止工作。

目前一般采用的措施是基于火焰感測的熄火控制系統，當火焰熄滅時通過火焰感測器發出的電信號切斷燃氣供應，從而防止燃氣泄漏。但該系統只在火焰熄滅后切斷燃氣，無法保證水浴下降后火焰會熄滅。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于燃燒室壓力保護的浸沒燃燒安全控制系統，具體的技術方案為：

包括傳感器單元、進風單元、燃燒單元、水浴單元及熱交換單元，其中，傳感器單元包括燃燒控制器、空氣壓力傳感器、燃氣壓力傳感器、電磁閥和火焰監測器；進風單元包括空氣噴孔、燃氣噴孔、鼓風機；

空氣壓力傳感器設置在所述鼓風機的出風口處，電磁閥設置在燃氣噴孔的燃氣進口處，燃氣壓力傳感器設置在燃氣噴孔的燃氣進口處并與電磁閥電連接，火焰檢測器設置在空氣噴孔的空氣進口處并與電磁閥電連接，電磁閥設置在燃氣進氣口端，燃燒控制器分別與空氣壓力傳感器、燃氣壓力傳感器、電磁閥和火焰監測器電連接；

進風單元的空氣噴孔、燃氣噴孔與燃燒單元連接，燃燒單元與熱交換單元分別浸沒在水浴單元中；

進一步的，燃燒單元包括燃燒室、煙管和煙氣噴孔，空氣噴孔的空氣出風口和燃氣噴孔的燃氣出風口均伸入燃燒室中；

進一步的，水浴單元為水浴箱，在水浴箱的上部開設有煙囪；

進一步的，熱交換單元為換熱器，換熱器中通入冷天然氣；

進一步的，燃燒控制器設定的空燃比為β₀，火焰監測器的熄火空燃比為β′，水浴箱正常運行時的水位所產生的燃燒室壓力為則熄火工況與設定工況參數的關系如下述公式所示：

其中，

β₀、β′為設計體積空燃比、熄火空燃比，Pa；

為正常運行設定水浴水位所產生的燃燒室壓力，Pa；

p_b′為安全保護設定的最低水浴水位所產生的燃燒室壓力，Pa；

p_g為燃氣壓力，Pa；

p_a為空氣壓力，Pa；

進一步的，空氣壓力p_a比所述燃燒室壓力高2000Pa；

進一步的，燃氣壓力p_g比所述空氣壓力p_a高2000Pa；