由于燃氣自身的特性，易燃、易爆、易擴散，燃氣鍋爐與燃煤鍋爐相比危險性大，對控制系統的產品質量和安全性能要求嚴格。本文僅就中、小型燃氣鍋爐的安全問題作初步討論。

　　2 安全裝置

　　“安全是燃氣行業的生命。”沒有安全就沒有效益、沒有發展。

　　為了保證燃氣鍋爐安全經濟運行，保證人身安全，勞動部根據《鍋爐壓力容器安全監察暫行條例》的有關規定，于1996年、1997年先后頒布了《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》和《熱水鍋爐安全技術監察規程》(以下簡稱《規程》)。它適用于燃氣鍋爐及鍋爐范圍內管道的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理和改造。

　　《規程》中明確規定了燃氣鍋爐必須或應該設置的安全保護裝置。安全裝置的功能是保證燃氣鍋爐安全經濟運行，保證人身安全。因此，從安全的角度考慮，安全裝置可分為兩種類型：預防事故的和減輕破壞的。

　　2．1 預防事故的安全裝置

　　2．11自動報警裝置

　　燃氣鍋爐運行時，鍋爐內水、汽的溫度、壓力，以及蒸汽鍋爐中的水位，是保證其安全運行的監控參數，當這些參數出現異常時，自動報警裝置應發出聲光信號。

　　2．1．1．1超溫報警

　　《規程》規定：燃氣熱水鍋爐額定出口熱水溫度高于或等于120℃以及額定出口熱水溫度低于120℃但額定功率大于或等于4．2MW時，應該設超溫報警裝置，并有聯鎖保護，對于中小型燃氣鍋爐，一般由熱水出口上的溫度變送器將標準信號輸出到可編程邏輯控制器(PLC)，標準值經與給定值比較，一旦超溫PLC立即進行緊急停爐。

　　2．1．1．2超壓報警

　　蒸汽鍋爐額定蒸發量大于或等于6t／h時，應裝有蒸汽超壓報警，并設聯鎖保護超壓報警同時關閉電磁閥，切斷燃氣氣源，引風機仍運行，鍋爐蒸汽壓力一般由壓力控制器進行自動控制。

　　2．1．1．3水位報警

　　蒸汽鍋爐額定蒸發量大于或等于2t／h時，應裝設高低水位報警，高低水位報警信號要能區分，發生低水位報警時，關閉電磁閥，切斷燃氣氣源，鼓風機30s后停機，引風機仍運行。

　　2．1．1．4流量報警

　　直流鍋爐應裝設給水流量低于啟動流量時的報警裝置。

　　2．1. 2切斷裝置

　　燃氣鍋爐應裝有聯鎖裝置。在鍋爐運行中一旦出現(1)至(5)所述情況，能夠自動切斷燃氣供應；對裝設鼓風燃燒器的鍋爐，能夠自動切斷給風氣源。

　　(1)熱水鍋爐壓力降低到會發生汽化或水溫升高到超過規定值；

　　(2)蒸汽鍋爐壓力超過規定值或水位低到最低值；

　　(3)當燃氣壓力過高時，還會出現脫火現象，甚至在爐膛內發生爆炸，因此燃燒器必須在設計的燃氣壓力下運行，超高或過低均應啟動切斷裝置。目前，國內與燃氣鍋爐配套的均為進口燃燒器，自動化程度較高，不但配有燃氣高低壓控制器，而且配有自動檢漏控制器(在點火前，爐膛吹掃過程中，檢漏控制器自動對燃氣閥組系統進行檢漏)；

　　(4)送風機、引風機、以及熱水鍋爐的循環水泵突然停電或停止運行或發生變頻故障、接觸點故障等故障時啟動切斷裝置；

　　(5)煙溫保護裝置啟動：煙溫的情況也反應了鍋爐的運行正常與否，一旦煙溫超過設定值就應啟動切斷裝置，目前，國產燃氣鍋爐普遍采用煙溫變送器，煙溫變送器將一次儀表(Ptl00、Cu50)的測量值轉換為標準值并輸出到PLC，一旦超溫，立刻緊急停爐，同時發出聲光報警，并在觸摸屏或計算機顯示屏上顯示超溫故障。造成煙溫升高的原因有以下幾種：①經水處理后的水質不符合要求，使煙管或水管的管壁上結垢，影響了煙氣向介質傳熱，這時管壁溫度和煙氣溫度升高，若結垢嚴重，還會使管子溫度過高而爆裂；②由于液位控制裝置失靈使爐內缺水；③每組對流管束間串氣，煙氣未按規定的行程流動，而形成煙氣“短路”，這種情況會使鍋爐達不到額定出力。

　　2．1．3噴淋裝置

　　蒸汽鍋爐裝有再熱器時，應裝有自動噴淋裝置。當再熱器出口蒸汽溫度達到最高允許值時，能夠自動投入事故噴水降溫。

　　2．1．4點火控制系統和熄火保護裝置

　　燃氣鍋爐相對與燃煤鍋爐，其防爆性要求非常高，尤其是天然氣，天然氣的爆炸極限為5％-15％，如果發生泄露極易產生爆炸，可燃混合氣體在密閉容積內爆炸時，所產生壓力，對于不同的燃氣大約為0．75MPa一1．65MPa。這對于一般的鍋爐爐膛和煙氣通道是難以承受的。因此，如發生爆炸，輕則造成鍋爐爆燃熄火，重則使爐膛、煙道爆裂、鼓(引)風機損壞、鍋爐房受損等，甚至造成人員傷亡。因此，燃氣鍋爐點火前，必須仔細吹掃爐膛和煙道，排除爐內可能積存的可燃氣體，可靠的點火程序控制和熄火保護是燃氣鍋爐必不可少的安全保護裝置。

　　一個合理的點火程序控制系統，應對點火過程進行自動控制，只有當風機完成清爐任務之后，才能進行點火；只有當點火火焰已建立起來(經火焰探測器證實)，并經過預定的時間后，主燃燒器的控制閥門才能打開；點火火焰在預定的時間后能夠自動熄滅；當主火焰未能在預定的時間內被點燃時，主燃燒器能在點火火焰熄滅的同時自動快速關閉，燃氣鍋爐的點火程序一般由程序控制器進行監測和控制。

　　在點火程序控制中，點火前的總通風量應不小于3倍的從爐膛到到煙囪人口總容積，且通風時間不小于表1中規定值。

　　表 1

　　鍋爐類型 最小通風時間（秒）

　　鍋殼鍋爐 20

　　水管鍋爐 60

　　燃氣鍋爐為防止在低負荷運行時風量過大而造成熄火，應在每臺鍋爐上裝設燃燒自動調節裝置，對燃氣鍋爐的進風量和燃氣供應量進行聯動控制。熄火保護裝置是由火焰探測器及電磁閥等組成，當電磁閥(不防爆)不宜直接與燃氣接觸時，熄火保護裝置尚應包括一個由電磁閥控制的氣動閥，火焰監測器是熄火保護裝置的關鍵設備，其工作原理是：當鍋爐爐膛熄火時，火焰強度的變化會改變光和熱的輻射頻率，利用安裝在爐膛上的監測元件，可以把光輻射的頻率變化轉化為電能，并通過電氣回路控制燃氣的供應。火焰監測器檢測燃燒器是否燃燒，一旦出現熄火現象就立即切斷電磁閥，防止燃氣向爐內泄露，因此要求其必須反應靈敏，其響應速度必須符合規定要求，動作穩定可靠，能適應鍋爐燃燒器的特性，并發出相關的訊號。

　　目前主要使用的火焰監測器有兩種：一種是監測火焰中的紫外線，如紫外光敏管；另一種是靠火焰具有導電性來對火焰進行監測，如離子監測針。

　　與紫外光敏管相比，離子監測針的可靠性更高一些。一個原因是因為當火焰不穩定引起火焰強度中心漂移，會使紫外光敏管保護裝置誤操作，當燃燒器結構與燃氣種類和壓力不符時或者燃氣與空氣混合不好、空氣量少或引風機的抽力太大時，會使火焰脫離燃燒頭，造成脫火，有時火焰可能會一下子脫火到爐膛后面，若這時仍有燃氣向爐內供應就會發生爆炸事故。對于脫火現象紫外光敏管是不能做出判斷的，它仍可以檢測到爐內有紫外線，做出正常燃燒的指令；而離子監測針，當火焰脫離燃燒頭，火焰也就脫離了監測針，它的周圍沒有離子產生，因而能做出火焰熄滅的指令，這樣就防止了由于脫火而造成的爆炸事故。

　　離子監測針比紫外光敏管更可靠的另一個原因是：由于電打火的火光中含有紫外光，在點火時，紫外光敏管不能準確判斷小火是否點燃，只有當停止電打火時才能檢測小火是否點燃，而這時由于風量過大或燃氣量小等原因小火未點燃，就會有一部分的燃氣泄露到爐內，形成不安全的隱患。

　　2．2 減輕破壞的安全裝置

　　由于水管鍋爐的爐膛和煙氣通道的承壓能力以及火管鍋爐的轉向煙室的承壓能力均低，因此混合氣體的爆炸會給它們的圍護結構和受熱面結構帶來極大的破壞。常見的爆炸事故輕則造成鍋爐爆燃熄火，重則使爐膛和煙道爆裂，引風機損壞，鍋爐房和煙囪受損，甚至造成人員傷亡。

　　燃氣鍋爐的爆炸事故往往發生在點火過程中，燃氣鍋爐氣源閥門不密封漏氣，使爐膛或煙道內混合氣體達到爆炸極限，點火時又未對爐膛進行有效地吹掃，發生爆炸；還有燃氣鍋爐在燃燒器前由于燃氣壓力或風壓波動太大引起脫火或回火致使熄火引起爆炸；有時，也會因為燃燒器與燃氣種類或鍋爐不匹配，在點火時或運行中發生爆炸。為了減輕爐膛和煙道在混合氣體發生爆炸時的破壞程度，燃煤鍋爐改燒燃氣后必須安裝防爆門，防爆門面積按爐膛和煙道的容積選取并應符合有關規定，一般取0．025m2／m3，防爆門應安裝在容易泄爆的地方，爐膛、煙道尤其是在煙道中難以避免的死角、轉彎處、悶頂等易于聚集可燃氣體的停滯區都是最容易發生爆炸的部位，因此，防爆門通常安裝在燃氣鍋爐的爐膛和煙道以及其他易受到鍋爐爆炸時產生的壓力波沖擊的部位，一旦這些部位發生可燃氣體的爆炸由防爆門泄壓，防止鍋爐本體受損、爐墻倒塌，防止人員傷亡。

　　常采用的防爆門有重力式、破裂式和水封式等類型：

　　(1)重力式防爆門是靠門蓋的自重使其常關。當爐內煙氣壓力大于因自重產生的平衡力時，門蓋被推開，泄出爐內煙氣。待爐內壓力正常后，靠門蓋的自重復位。因其密封性較差，影響其應用。

　　(2)破裂式防爆門把承壓能力遠低于鍋爐爐膛、煙道等圍護結構的防爆膜用法蘭緊固在防爆門框上，當爐內壓力升高到一定值時，防爆膜破裂達到泄壓目的。

　　(3)水封式防爆門裝在燃氣鍋爐的爐膛或煙道上，它是把一個和爐膛或煙道連通的短管插入盛水的水槽中，當爐內壓力升高時，水被沖出而泄壓。這種防爆門結構簡單，密封性好，適于微正壓運行和負壓運行的鍋爐。