| 标准编号 | GB/T 43676-2024 (GB/T43676-2024) | | 中文名称 | 水冷预混低氮燃烧器通用技术要求 | | 英文名称 | General technical requirements for water-cooled premixed low NOx burner | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F04 | | 国际标准分类 | 27.010 | | 字数估计 | 26,253 | | 发布日期 | 2024-03-15 | | 实施日期 | 2024-07-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 43676-2024: 水冷预混低氮燃烧器通用技术要求
ICS 27.010
CCSF04
中华人民共和国国家标准
水冷预混低氮燃烧器通用技术要求
2024-03-15发布
2024-07-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 分类和型号 2
4.1 分类 2
4.2 型号编制方法 2
5 要求 5
5.1 外观和组成 5
5.2 空气动力性能 5
5.3 运行控制 5
5.4 安全保护 5
5.5 启动条件验证 8
5.6 燃料流量稳定性 8
5.7 空气流量稳定性 8
5.8 预混室与预混度 8
5.9 燃烧性能 9
5.10 自振动 9
5.11 运行可靠性 9
5.12 电气外壳防护等级 10
5.13 环境适应性 10
6 检验与试验方法 10
6.1 试验条件 10
6.2 外观和组成 10
6.3 空气动力性能 10
6.4 运行控制 11
6.5 安全保护 11
6.6 启动条件验证 13
6.7 燃料流量稳定性 14
6.8 空气流量稳定性 14
6.9 预混室与预混度 14
6.10 燃烧性能 15
6.11 自振动 16
6.12 运行可靠性 16
6.13 电气外壳防护等级 16
6.14 环境适应性 16
7 检验与试验规则 17
7.1 检验与试验分类 17
7.2 出厂检验 17
7.3 型式试验 18
8 技术文件与标识 19
9 包装、运输和贮存 19
附录A(资料性) 水冷预混低氮燃烧器基本配置简图 20
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国燃烧节能净化标准化技术委员会(SAC/TC441)提出并归口。
本文件起草单位:浙江大学、浙江力聚热能装备股份有限公司、合肥顺昌分布式能源综合应用技术
有限公司、湖州市特种设备检测研究院、安徽省凤形新材料科技有限公司、中国科学技术大学、安徽交通
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验研究院。
本文件主要起草人:程乐鸣、林其钊、郑成航、赵荣新、沈茂林、邱坤赞、张海涛、王永强、张维国、
邱周春、沈炳元、邱尔鹏、戴金鹏、郭跃峰、王宏、鲍刘虎、孟柯生、徐咏梅、俞凯、杨必应、张家顺、李小民、
程文强。
水冷预混低氮燃烧器通用技术要求
1 范围
本文件规定了水冷预混低氮燃烧器的分类和型号,要求,检验与试验方法,检验与试验规则,技术文
件与标识,包装、运输和贮存。
本文件适用于集成输出功率小于140MW(单个燃烧器功率小于7MW)的水冷预混低氮燃烧器
(以下简称“燃烧器”)的设计、制造和验收。
本文件不适用于自然通风的非电力驱动和控制的燃烧器。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 151-2014 热交换器
GB/T 1236-2017 工业通风机 用标准化风道性能试验
GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温
GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温
GB/T 2423.3 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验
GB/T 4208-2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 10233-2016 低压成套开关设备和电控设备基本试验方法
GB/T 21434-2022 相变锅炉
GB/T 36699-2018 锅炉用液体和气体燃料燃烧器技术条件
GB/T 37499 燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置 特殊要求 自动和半自动阀
GB/T 37650 燃烧方式 术语和定义
GB/T 38919 多孔介质燃烧器通用技术要求
HJ/T 398 固定污染源排放 烟气黑度的测定 林格曼烟气黑度图法
TSG11-2020 锅炉安全技术规程
3 术语和定义
GB/T 37650和GB/T 38919界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
能将燃气和助燃气经预混后通过以水为介质的间壁式换热管束后燃烧转化为热能且烟气中氮氧化
物(NOx)含量较低的设备。
3.2
预混度 premixeddegree
燃气和助燃气的混合程度。
注:以相同温度、压力条件下预混室出口截面不同位置的燃气浓度最大值与最小值之差与预混室平均燃气浓度的
比值表示。
[来源:GB/T 38919-2020,3.5,有修改]
3.3
水冷管束 water-cooledtubebundle
具有间壁式水冷却系统的燃烧部件。
注:由管束或管屏组成。
3.4
预混风机 premixfan
设置于燃气和助燃气混合段入口前的风机。
3.5
等压室 isobaricchamber
气体压力实现均衡的空间。
3.6
均匀分配燃气或助燃气或可燃混合气的装置。
3.7
管程水冷 watercooledintube
冷却水在水冷管束冷却管内流动的冷却方式。
3.8
冷却水在水冷管束冷却管外流动的冷却方式。
3.9
水冷管束气流出口横截面圆形喷嘴内径或矩形狭缝最小宽度。
3.10
水冷管束中冷却水冷却气流的行程长度。
3.11
主火焰 mainflame
在主水冷管束上燃烧的火焰。
3.12
点火火焰 ignitionflame
为点燃主火焰而首先点燃的火焰。
4 分类和型号
4.1 分类
根据水冷冷却方式,燃烧器分为管程燃烧器和壳程燃烧器两类。
4.2 型号编制方法
4.2.1 燃烧器的型号表示方法如下:
产品特征或序号
控制方式代号
额定功率
水冷方式代号
燃料种类代号
水冷预混低氮燃烧器
4.2.2 燃料种类代号见表1。
表1 燃料种类代号
序号 燃料种类 燃料代号
1 天然气 T
2 液化石油气 Y
3 焦炉煤气 J
4 混合城市煤气 H
5 低热值气a D
6 沼气 Z
a 低热值气热值一般小于6.28MJ/m3,包括高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气和生物质热解/气化气等。
4.2.3 水冷方式代号见表2。
表2 水冷方式代号
序号 水冷方式 代号
1 管程水冷 GC
2 壳程水冷 QC
4.2.4 额定功率宜按表3选取。额定功率也可用燃料流量的型式表示,关系如式(1)所示。
P0=2.78×10-4Qq (1)
式中:
P0---额定功率,单位为兆瓦(MW);
Q ---燃气流量,单位为立方米每时(m3/h);
q ---燃气低位发热量,单位为兆焦每立方米(MJ/m3)。
表3 额定功率推荐表
单位为兆瓦
序号 额定功率
1 0.03
2 0.05
表3 额定功率推荐表 (续)
单位为兆瓦
序号 额定功率
3 0.10
4 0.20
5 0.35
6 0.70
7 1.05
8 1.40
9 2.10
10 2.80
11 4.20
12 5.60
13 7.00
14 10.50
15 14.00
16 21.00
17 29.00
18 35.00
19 46.00
20 58.00
21 70.00
22 91.00
23 116.00
24 140.00
4.2.5 控制方式代号见表4。
表4 控制方式代号
序号 控制方式 代号
1 自动控制 ZD
2 手动控制 SD
3 机械连续调节 JL
4 电子连续调节 DL
4.2.6 产品特征或序号由制造厂自行编制。
示例:燃料为天然气,采用自动控制,额定功率为0.35MW的管程水冷预混低氮燃烧器的型号为:
WCPB-T/GC/0.35-ZD-(制造厂自行编制的产品特征或序号)。
5 要求
5.1 外观和组成
5.1.1 外观
5.1.1.1 燃烧器壳体表面应涂覆与工作条件相适应的防护装饰涂层,涂层应完整、均匀、光洁,不应有划
伤、起泡或脱落。
5.1.1.2 水冷管束间隙畅通无异物。
5.1.2 组成
燃烧器由燃烧器本体、供风系统、燃气系统、预混系统、点火系统、安全保护系统和负荷调节系统组
成(见附录A),各系统又由以下组成:
a) 燃烧器本体由水冷管束和壳体组成;
b) 供风系统由风机、风道、空气阀组、空气过滤装置与空气流量调节装置组成;
c) 燃气系统由燃气手动快速切断阀、燃气过滤装置、燃气压力监测装置、燃气压力调节阀、自动安
全切断阀、燃气流量调节阀和燃气连接管路组成;
d) 预混系统由预混室(等压室)和均流装置组成;
e) 点火系统由点火变压器、点火电极、点火火焰监测装置和主火焰监测装置组成;
f) 安全保护系统由燃气自动检漏装置、燃气高低压检测与保护装置、空气压力监测装置、空气燃
气联动调节装置、点火燃气阀安全切断装置、火焰监测装置、吹扫系统组成;
g) 负荷调节系统由控制器、空气燃气调节执行器、空气燃气联动调节装置组成。
燃烧器各系统主要组成部件[见b)~g)]应符合GB/T 36699-2018中8.3的要求。
5.2 空气动力性能
当燃烧器出口压力达到配套炉炉膛压力的1.1倍时,燃烧器出口空气量应能满足燃烧器负荷调节
范围内最大流量燃料正常燃烧的要求。
5.3 运行控制
燃烧器在自动或手动操作下应能正常运行。
点火顺序应为:上电→启动条件验证→风门开到吹扫位置→水冷系统开启→风机启动→前吹扫→
风机到点火转速,风门、点火燃气调节阀到点火位置→开启空气、燃气主阀V1→高压打火→点火火焰点
火→关闭点火变压器→点火火焰监测→点火火焰监测有火→开启燃气主阀V2→主火焰监测→关闭点
火火焰→主火焰监测有火→正常燃烧(自动或手动调节燃烧负荷)→停供燃气后吹扫→停机。
燃烧器重新启动按GB/T 36699-2018中7.1.8的规定执行。
点火程序结束后可进行负荷调节运行。运行过程中火焰故障应连锁保护并停机。
注1:水冷系统开启时,若水冷系统水压不足,则先吹扫,再停机,检查水冷系统正常后重启。
注2:若点火火焰监测无火,则后吹扫,再重启。重启二次失败后报警。
注3:正常燃烧过程中,若主火焰监测信号丢失、风压低于设定压力、水冷系统断水,则关闭燃气阀组。
5.4 安全保护
5.4.1 燃气、空气清洁性
应设置燃气和空气过滤装置,过滤装置孔隙应不大于水冷管束最小间隙。燃气、空气、可燃混合气
通过的管道、混合装置、水冷管束等接触面应采取可靠的防腐措施,保证流道畅通持续性。
5.4.2 燃气管路密封性
从燃气阀组入口到预混室入口的燃气管路,在燃气压力达到1.5倍设计压力且不低于4kPa后,
15min内管路内的压降应符合如下要求:
a) 额定功率不大于2MW的燃烧器不大于50Pa;
b) 额定功率大于2MW的燃烧器不大于25Pa。
5.4.3 燃烧器密封性
从燃烧器预混室入口到燃烧器出口的各燃气和可燃混合气通过部件,在燃气压力达到1.5倍设计
压力且不低于4kPa后,15min内管路内的压降应符合如下要求:
a) 额定功率不大于2MW的燃烧器不大于50Pa;
b) 额定功率大于2MW的燃烧器不大于25Pa。
5.4.4 主燃气控制阀系统
5.4.4.1 配置两只串联的自动安全切断阀或者组合阀。
5.4.4.2 自动安全切断阀的配置应符合GB/T 36699-2018中5.2.3规定的两个A级阀门加阀门检漏
装置的要求。A级阀门应符合GB/T 37499的要求。
5.4.4.3 主燃气控制阀应设置阀门检漏装置。
5.4.4.4 第一自动安全切断阀上游至少设置一只压力控制装置。
5.4.4.5 点火火焰点燃并应经点火火焰监测装置验证后,主燃气控制阀才能开启,点燃主火焰。
5.4.5 点火燃气控制阀系统
5.4.5.1 点火燃气从两只主燃气控制阀之间引出,进入燃烧器之前设置点火自动安全切断阀;在点火火
焰点燃并经火焰监测装置验证之前,下游主燃气自动安全切断阀不应通电。
5.4.5.2 点火燃气自动安全切断阀的配置应符合GB/T 36699-2018中5.2.3规定的两个A级阀门的
要求。
5.4.5.3 当点火功率大于1.2MW时应设置具有阀门检漏功能的装置。
5.4.5.4 除阀门检漏装置外,在点火装置通电前点火自动安全切断阀不应通电。
5.4.6 火焰监测装置
火焰监测装置应符合GB/T 36699-2018中5.2.4和8.3.8的要求。
5.4.7 预混风机
5.4.7.1 燃烧器额定功率大于2MW时,预混室应设于风机出口后续管路上。
5.4.7.2 当预混室设于风机入口时,风机应采取防爆和防漏措施。
5.4.8 熄火保护
燃烧器应设置可靠熄火保护装置,当检测到火焰熄灭时,应及时切断燃气供给,火焰熄灭安全时间
应不大于1s。
5.4.9 水冷系统与水冷管束
5.4.9.1 水冷系统与水冷管束额定工作压力不大于0.1MPa时,安全运行水压应为额定工作压力的
1.4倍。
5.4.9.2 水冷系统与水冷管束属于常压锅炉的一部分,水冷应采用强制循环。
5.4.9.3 水冷系统与水冷管束属于锅炉的一部分,且额定工作压力不小于0.1MPa时,应符合TSG11-
2020的要求。
5.4.9.4 水冷系统与水冷管束额定工作压力小于0.1MPa,且属于相变锅炉一部分时,应符合GB/T 21434-
2022的要求。
5.4.9.5 水冷系统与水冷管束应符合GB/T 151-2014第6章、第7章的要求。
5.4.10 介电强度和绝缘电阻
5.4.10.1 控制箱不同极性的导电部件之间和所有导电部件与壳体之间的绝缘应能承受表5所列介电
强度电压,不应有大于10mA击穿电流,1min内不应有击穿或闪络现象。
5.4.10.2 控制箱在承受介电强度电压前的绝缘电阻应不小于10MΩ,在承受介电强度电压后的绝缘
电阻应不小于1MΩ。
表5 介电强度电压
单位为伏特
额定电压 介电强度电压
≤60 500
>60 2000
5.4.11 吹扫
燃烧器在自动或者手动操作条件下,在点火前应能进行定时前吹扫,熄火后进行定时后吹扫。前、
后吹扫时间不小于20s且能保证送风量为炉膛及烟道容积的4倍以上。吹扫时风门处于调节位置最
大位。
5.4.12 点火
5.4.12.1 主火焰应设立独立点火燃烧器(引导火)。在进入点火程序前,应确保空气、燃气调节装置的
开度均处于其调节范围的最低点,水冷系统工作正常,否则不应进入点火程序。
5.4.12.2 主火焰启动功率应不大于2MW,每次点燃的独立点火火焰功率应小于2MW;当不小于
2MW 时,应采用多面或分块燃烧等方法逐步点燃主火焰。
5.4.12.3 点火火焰建立安全时间、主火火焰建立安全时间和火焰熄灭安全时间的设定值应不大于表6
所列限值。
表6 点火安全时间限值
主燃烧器额定功率(P0)/MW 点火火焰建立安全时间/s 主火火焰建立安全时间/s 火焰熄灭安全时间/s
P0≤0.07 ≤5 ≤5 ≤1
0.07< P0≤0.12 ≤5 ≤3 ≤1
P0 >0.12 ≤3 ≤3 ≤1
5.4.13 安全联锁和报警
5.4.13.1 燃烧器在工作状态下,具备以下安全联锁和报警功能:
a) 发生点火失败或在正常燃烧后发生火焰故障,应进入联锁保护状态并报警;
b) 工作中意外断电后未完成关闭程序,重新上电时应进入启动条件验证;
c) 火焰监测装置发生故障时应报警;
d) 燃气控制阀被检测为泄漏时应报警;
e) 当燃气压力或者空气压力不满足启动条件、高于或低于保护信号时,应切断燃气供给、停机并
报警;
f) 燃气流量、空气流量出现故障信号时应停机并报警;
g) 水冷系统中冷却介质中断,压力、温度超限,应切断燃气供给、进入联锁保护状态并报警;
h) 燃烧器主燃气控制阀应设置为常闭式,控制阀与点火器及火焰检测联锁。
5.4.13.2 燃烧器进入锁定状态后,未经人工复位,不应重新启动。
5.4.14 防回火
5.4.14.1 预混室后设置防回火装置。在燃烧器最低功率条件下,通过防回火装置各喷嘴的最小气流速
度大于可燃混合气火焰传播速度的2倍。
5.4.14.2 水冷管束出口特征尺寸不大于1.2mm,水冷管束水冷特征长度不小于18mm。
5.4.14.3 水冷管束中水冷管间距尺寸变化小于0.1mm。
5.4.14.4 水冷管束的压降(ΔPst)不小于水冷管束出口到整个燃烧装置出口的压降(ΔPl)+50Pa,即
ΔPst≥ΔPl+50Pa。
5.4.14.5 燃烧器火焰在调节范围内没有飘忽的火焰产生。
5.5 启动条件验证
燃烧器上电后应进行程序控制装置自检测,燃气阀组控制继电器安全检测,燃气高、低气压信号检
测,燃气阀组检漏,燃气调节阀、风门归零,火焰监测系统安全检测,风压开关信号安全检测,自动巡检验
证,具体包括:
a) 启动开关处于开启时,应报警并锁定;
b) 冷却水系统水压不足时,应报警并锁定;
c) 火焰监测异常时,应报警;
d) 启动条件验证程序中,应包括对燃气控制阀的自动检漏程序;
e) 启动条件验证程序中,应包括对冷却水系统的自动检查程序。
5.6 燃料流量稳定性
在给定的负荷调节范围内,当任一工况下参与燃烧的燃料流量符合负荷功率要求时,流量的波动范
围为±5%。
5.7 空气流量稳定性
5.7.1 燃烧器应安装空气监测装置,空气监测装置应通过压力监测、流量监测和其他能反映供风状态
的测量方法监测空气流量。在给定的负荷调节范围内,当任一工况下参与燃烧的空气流量符合要求
时,流量的波动范围为±5%。
5.7.2 额定功率大于2MW的燃烧器应采用监测空气与燃气流量的方式闭环控制空燃比。
5.8 预混室与预混度
5.8.1 单个预混室单位热功率体积应不大于0.3m3/MW,且最大体积不大于1.5m3。
5.8.2 预混室应保证气密性,保证其出口燃气与助燃气混合均匀。
5.8.3 预混室出口截面压力分布均匀,额定功率下最大压力与最小压力差小于100Pa。
5.8.4 燃烧器出口燃烧火焰长度均匀,没有明显的黄色或红色火焰。
5.8.5 额定功率下预混室出口预混气的预混度应不大于10%。
5.8.6 如预混室外安装有保护壳,则在保护壳外设置燃气泄漏报警装置。
5.9 燃烧性能
5.9.1 燃烧稳定性
燃烧器在其负荷调节范围内燃料正常燃烧时,烟气中CO2 含量(体积分数)的变化应不超过平均值
的±1.5%。
5.9.2 燃烧充分性
正常工况下稳定运行时,烟气中O2 含量(体积分数)应不大于6%,烟气中按含氧量3.5%折算出的
CO含量应不大于95mg/m3,烟气黑度不大于林格曼1级。
5.9.3 氮氧化物(NOx)生成量
正常工况下稳定运行时,燃气为天然气和液化石油气,烟气中O2 含量(体积分数)应不大于6%。
a) 对周围布置水冷热交换面的水冷炉膛,烟气中按含氧量3.5%折算出的氮氧化物(NOx)含量
应不大于30mg/m3。
b) 对四周敷设耐火层、较少吸收燃烧气体热量的绝热炉膛,烟气中按含氧量3.5%折算出的氮氧
化物(NOx)含量应不大于50mg/m3。
对于天然气和液化石油气以外的气体燃料,NOx 的原始排放浓度不作限值规定。
5.9.4 负荷调节
在负荷调节范围内变换燃烧负荷时,火焰变换应稳定,无回火、脱火、熄火、冒黑烟发生。
5.9.5 结焦和积炭
负荷调节范围内连续运行时,燃烧器火焰出口的结焦和积炭不应影响正常燃烧。
5.9.6 燃烧噪声
额定功率不大于0.4MW的燃烧器,其运行噪声(A计权)应不大于80dB;额定功率大于0.4MW
的燃烧器,其运行噪声(A计权)应不大于85dB。
5.9.7 燃烧器部件表面温度
5.9.7.1 燃烧器配套的调节装置、控制装置与安全装置的实际工作温度在其允许范围内,并且工作
可靠。
5.9.7.2 燃烧器上被操纵的按钮和拉杆的表面温升,对于金属材料应不大于35℃,对于陶瓷或类似材
料应不大于45℃,对于塑料或类似材料应不大于60℃。
5.10 自振动
燃烧器在最大燃烧负荷下运行时,其振动速度应不大于6.3mm/s。
5.11 运行可靠性
燃烧器按“启动运行-停止燃烧”连续进行不少于10个周期(每个周期不少于5min)的运行和不
少于48h的连续燃烧运行后,各系统应无异常现象。
5.12 电气外壳防护等级
控制箱、电机等装置外壳防护等级应不低于GB/T 4208-2017中规定的IP22要求,接线盒、开关
等装置的外壳防护等级应不低于GB/T 4208-2017中规定的IP44要求。
5.13 环境适应性
5.13.1 低温
按GB/T 2423.1的规定,试验严酷等级对电控设备为-5℃、16h......
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