1油槍點(diǎn)火概述

油槍點(diǎn)火系統(tǒng)是在鍋爐本體上設(shè)置的啟動燃燒器及輔助燃燒器以油槍點(diǎn)火燃燒為主要的燃燒方式、通過其燃油管線上的控制閥組進(jìn)行邏輯控制、電氣儀表實時監(jiān)控、助燃風(fēng)控制系統(tǒng)操作,便于鍋爐正常升溫、投產(chǎn)并聯(lián)鎖控制的系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用0#輕柴油為燃料,主要包含油管線、燃燒設(shè)備、變頻配風(fēng)設(shè)備、爐膛監(jiān)控系統(tǒng)、點(diǎn)火及火焰檢測設(shè)備、流量壓力及調(diào)控設(shè)備、PLC控制柜。

1.1啟動燃燒器

主要控制功能為:爐膛初次投入前期的升溫烘爐,干燥、烘焙耐火材料:爐膛投入垃圾前,按照啟動曲線控制爐膛緩慢升溫。

1.2輔助燃燒器

主要控制功能為:爐膛初次投入前期的高溫烘爐升溫:爐膛投入垃圾前為滿足850℃/2s指標(biāo)的工況升溫:爐膛投入垃圾過程中,為提高二英的高溫分解效率,為使?fàn)t膛保持高溫而機(jī)動性提升溫度。

2燃油管線

2.1主供油及回油管線

主供油管線是4套油槍給油管線,給油管線主要含油泵、手動球閥三閥組、過濾器、調(diào)節(jié)閥、壓力變送、流量計、壓力開關(guān)等。油泵控制含熱繼保護(hù)及就地/遠(yuǎn)程控制,油泵配置基本是一用一備。主供油管線基本是采用周循環(huán)方式,一根管線分別到達(dá)4個點(diǎn)火油槍處,再循環(huán)到回油管線,最后油流入油罐。設(shè)計中主供油管線通徑大些,有利于減少4只油槍間隙運(yùn)行/停止產(chǎn)生回壓波動,對燃燒穩(wěn)定起到一定作用?；赜凸芫€配置了4~20mA氣動調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)性能好、動作靈敏、無火花。調(diào)節(jié)閥同樣配置手動球閥三閥組,便于緊急情況時調(diào)節(jié)閥的維修,可通過旁路對整個油管線調(diào)壓。

2.2油槍管線

油槍管線根據(jù)油槍功能配置,油槍按霧化方式可分為機(jī)械霧化、空氣霧化、蒸汽霧化等,本文以空氣霧化油槍為例,空氣霧化油槍管線含油角閥供油管路、吹掃管路、壓縮空氣管路,如圖1所示,3個管路均含氣動快關(guān)閥、手動截止閥、止回閥等。氣動快關(guān)閥是根據(jù)設(shè)計要求,由程序發(fā)出可使燃燒設(shè)備快速切斷一切燃料的主要元件。氣動快關(guān)閥閥體以球閥為主,結(jié)構(gòu)簡單,流體阻力小,密封性能好,開閉迅速,便于電氣控制。止回閥設(shè)置在吹掃及壓縮空氣管路后端,阻止油路向氣路回油。手動截止閥是使用和關(guān)閉油路及氣路管線的手動操作部件,對于調(diào)節(jié)流量仍然起到很大的作用。

3燃燒設(shè)備及配風(fēng)系統(tǒng)

3.1燃燒設(shè)備

燃燒器主要包括燃燒器本體、配風(fēng)擋板、前面板、觀察孔、安裝法蘭、支吊架組件、點(diǎn)火燃燒器套筒、耐熱鋼制作的燃燒噴嘴及平流式穩(wěn)燃罩裝置。燃燒器與外部配風(fēng)系統(tǒng)、油槍冷卻風(fēng)入口、吹掃空氣入口等采用法蘭式金屬軟連接。燃燒器作為系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)的集成,匯集了點(diǎn)火裝置、火焰檢測裝置、推進(jìn)裝置、配風(fēng)系統(tǒng)裝置等,為油槍點(diǎn)火、穩(wěn)定燃燒提供可靠的保障。

3.2配風(fēng)系統(tǒng)

配風(fēng)系統(tǒng)主要由變頻風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)管線、風(fēng)管流量計、風(fēng)管壓力變送器等組成。配風(fēng)主要工作狀態(tài)為點(diǎn)火前的吹掃,點(diǎn)火進(jìn)行中的配風(fēng),爐膛運(yùn)行中燃燒器風(fēng)冷。配風(fēng)系統(tǒng)功能主要是為油槍點(diǎn)火燃燒提供充足的氧含量使其充分燃燒,改善火焰形狀、長度和強(qiáng)度:對燃燒器本體提供風(fēng)冷,隔斷爐膛正壓時熱風(fēng)對燃燒器附近設(shè)備儀表的熱輻射危害。

4火焰檢測及爐膛監(jiān)測系統(tǒng)

4.1火焰檢測設(shè)備

可見光火焰檢測設(shè)備以下簡稱"火檢",適用于油燃燒后產(chǎn)生的可見光光譜范圍?；饳z是啟動及輔助燃燒設(shè)備從點(diǎn)火到運(yùn)行,判斷油槍在整個燃燒過程中是否被引燃的重要依據(jù)?；饳z強(qiáng)度以4~20mA信號反饋給上位機(jī)系統(tǒng),以便更加有效地判斷火焰變化。程序控制的配風(fēng)比例會導(dǎo)致油槍火焰閃爍,根據(jù)火檢強(qiáng)度能夠更有效地進(jìn)行把控,對程序判斷油槍是否滅火并及時切斷油燃料閥起著重要作用。火檢系統(tǒng)由火檢冷卻風(fēng)機(jī)、冷卻管線和閥組組成。

4.2爐膛監(jiān)測系統(tǒng)

爐膛監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱"爐膛工業(yè)電視")是通過屏幕監(jiān)測燃燒鍋爐內(nèi)油槍燃燒狀態(tài)的電視監(jiān)視系統(tǒng)。操作者可在集控室的大屏上直觀地看到爐膛內(nèi)油槍點(diǎn)火、正常燃燒和熄火的工作狀態(tài),如圖2所示。

火焰檢測設(shè)備及爐膛監(jiān)測系統(tǒng)在鍋爐燃燒控制領(lǐng)域已廣泛投入使用,在鍋爐的FSSS系統(tǒng)中起到安全保障作用。

5燃燒器控制管理

5.1燃燒器控制

點(diǎn)火燃燒器單元包括啟動燃燒器2臺、輔助燃燒器2臺,分別布置在爐后墻及爐上側(cè)部,以使?fàn)t膛均勻受熱。單臺燃燒器點(diǎn)火控制步驟大致如下:變頻風(fēng)機(jī)準(zhǔn)備好二變頻風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)二開變頻風(fēng)機(jī)二設(shè)定變頻風(fēng)機(jī)頻率二設(shè)定助燃風(fēng)調(diào)節(jié)閥開度二進(jìn)入吹掃5min二吹掃完成二設(shè)定變頻風(fēng)機(jī)頻率二設(shè)定油調(diào)節(jié)閥開度二進(jìn)點(diǎn)火槍二進(jìn)油槍二開壓縮氣閥二開點(diǎn)火器二開油閥二火檢判斷,火檢判斷有火后會在操作畫面上顯示火焰圖標(biāo)。點(diǎn)火成功后,火檢顯示有火,燃燒器顯示運(yùn)行。點(diǎn)火失敗后,吹掃閥吹掃一定時間后自動關(guān)閉,油槍退出。控制系統(tǒng)可通過自動狀態(tài)中一鍵自動點(diǎn)火或遠(yuǎn)程DCs一鍵點(diǎn)火方式進(jìn)行點(diǎn)火,前提是手動試驗點(diǎn)火成功后數(shù)據(jù)參數(shù)已經(jīng)定義。燃燒器點(diǎn)燃與否通過可見光火焰檢測儀進(jìn)行判斷或通過工業(yè)電視進(jìn)行觀測,現(xiàn)場燃燒狀態(tài)及報警等信號遠(yuǎn)程傳給DCs。

燃燒器程控柜為系統(tǒng)控制核心,內(nèi)部裝有PLC邏輯控制單元。燃燒器程控柜還設(shè)置觸摸屏提供點(diǎn)火系統(tǒng)的監(jiān)視和操作界面,系統(tǒng)的所有監(jiān)視與操作可在觸摸屏上完成。被控設(shè)備主要由閥門、火檢、高能點(diǎn)火裝置、推進(jìn)器、過程儀表組成,過程儀表中壓力變送器、壓力開關(guān)用來檢測管線壓力高低,流量計用于檢測管線流量等。

5.2燃燒器管理

工藝操作畫面:主要用于點(diǎn)火、控制方式、設(shè)備狀態(tài)、報警顯示,如圖3所示。

手動控制畫面:主要用于點(diǎn)火器、閥門、變頻器風(fēng)機(jī)控制及參數(shù)設(shè)置。

自動控制畫面:主要用于油調(diào)節(jié)閥參數(shù)、吹掃時間及比例設(shè)定參數(shù)設(shè)置。

故障報警畫面:主要用于低點(diǎn)報警參數(shù)設(shè)定,部分報警投入確定。

曲線顯示畫面:主要用于油流量、油閥開度、風(fēng)機(jī)頻率、助燃風(fēng)調(diào)節(jié)閥開度顯示。

附屏顯示畫面:控制主頁畫面右下角,用于急停狀態(tài)控制。

管理單元中的重點(diǎn)是油管支路閥門的管理,燃燒器油閥門控制,包括遠(yuǎn)程操作/就地手動啟停。燃料投入燃燒器點(diǎn)火成功后,操作員根據(jù)各管理單元參數(shù)判斷燃燒穩(wěn)定狀況,燃燒器投入是否已經(jīng)正常運(yùn)行。燃燒器油槍支管油閥參與MFT跳閘聯(lián)鎖[3],當(dāng)火檢無火或出現(xiàn)MFT跳閘信號,油槍支管油閥自動關(guān)閉。

6油槍部分問題總結(jié)及注意事項

6.1油槍堵塞問題處理

油槍堵塞問題主要分布在投運(yùn)前、中、后三個階段。在燃燒器投運(yùn)前,為了防止油槍堵塞,主要對燃油管線、霧化氣管線進(jìn)行吹掃,目的是清除管線中焊渣及灰塵。吹掃完成后對管線進(jìn)行密封試驗,在所有管線上的閥組氣密性檢驗滿足要求后,方可進(jìn)入點(diǎn)火狀態(tài)。密封試驗?zāi)康氖欠乐裹c(diǎn)火前管線及閥組油外漏或油內(nèi)漏結(jié)焦。燃燒器投運(yùn)中,為防止油槍結(jié)焦堵塞,燃燒器的配風(fēng)是重點(diǎn),配風(fēng)是跟隨油槍中油投入的流量增減,如果爐膛溫度過高而配風(fēng)少則容易積炭結(jié)焦。其次,油槍霧化氣管線壓力減小或者油槍霧化效果不良,油槍低溫燃燒不充分,也會產(chǎn)生燃燒冒黑煙積炭結(jié)焦現(xiàn)象,要根據(jù)油槍特點(diǎn)把霧化氣管線壓力調(diào)節(jié)到油槍正常使用范圍:燃燒器投運(yùn)結(jié)束后(油槍停止使用),如果不使用吹掃管線對油槍進(jìn)行吹掃,油槍支管線上的閥門關(guān)閉后,油槍管內(nèi)仍殘留油,這時如果爐膛高溫運(yùn)行一段時間,油槍管內(nèi)的油就會高溫烘烤結(jié)焦,直接影響下次投入使用。所以油槍投運(yùn)結(jié)束后,要及時對油槍內(nèi)部再次進(jìn)行吹掃點(diǎn)燃,油槍投運(yùn)結(jié)束后吹掃時間可設(shè)定在60s范圍內(nèi),吹掃的同時再投入點(diǎn)火槍工作一次,點(diǎn)燃?xì)埩舻挠?燃燒器油槍吹掃完成后恢復(fù)到初始點(diǎn)火準(zhǔn)備投入狀態(tài)。

油槍堵塞的其他外圍原因分析:油槍噴頭結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致霧化效果不好、霧化角度不合理;提供柴油品質(zhì)不達(dá)標(biāo);油管線過濾器濾網(wǎng)選型不正確導(dǎo)致雜質(zhì)阻塞;現(xiàn)場環(huán)境溫度過低導(dǎo)致燃油流通性不穩(wěn)等等。本文不再過多敘述。

6.2避免油槍冒黑煙現(xiàn)象

油槍點(diǎn)火運(yùn)行中油槍霧化效果不好、燃燒不充分、火焰發(fā)黃且配風(fēng)不合理產(chǎn)生大量黑煙,原因分析如下:正常投運(yùn)時爐膛溫度并沒有達(dá)到輔助燃燒器投入要求,為了提高爐膛溫度上升速度而沒有按溫升曲線投入了大流量油槍運(yùn)行,爐膛負(fù)壓沒有跟進(jìn),空氣含氧量減少,導(dǎo)致幾根油槍燃燒不充分冒黑煙。解決方式:先逐步運(yùn)行啟動燃燒器,使?fàn)t膛根據(jù)鍋爐溫升曲線升溫,到達(dá)爐溫要求后,控制引風(fēng)機(jī)頻率及爐膛負(fù)壓、控制燃燒器給風(fēng)系統(tǒng),等爐膛溫度穩(wěn)定后再引燃一側(cè)或另一側(cè)輔助燃燒器(輔助燃燒器油槍流量1t/h),燃燒穩(wěn)定后再次選擇性投入另一側(cè)輔助燃燒器,直到爐膛溫度調(diào)節(jié)穩(wěn)定。通過觀火孔或爐膛工業(yè)電視可以看出油槍燃燒效果,如果配風(fēng)不好、火焰亮度不夠,火焰明顯強(qiáng)度也不夠,爐膛工業(yè)電視大屏畫面會顯示爐膛比較灰暗,不是很明朗,可以判斷冒黑煙。圖4是從燃燒器觀測孔及工業(yè)爐側(cè)墻觀測孔拍攝燃燒對比畫面,燃燒比較明亮說明配風(fēng)正好、燃燒充分,冒黑煙很少。

6.3油槍火焰穩(wěn)定性處理

油槍投入使用后火焰燃燒不穩(wěn)定,火焰燃燒一小會兒就滅掉。首先檢查鍋爐爐膛負(fù)壓是否過低,低于-100Pa。正?？刂圃?80~-50Pa(此參數(shù)適用于本次爐況,僅供參考),檢查現(xiàn)場油路壓力在0.7~1.1MPa,現(xiàn)場壓縮空氣壓力0.6~0.8MPa是否滿足,變頻風(fēng)機(jī)控制及反饋信號是否正常,火檢信號是否正確。排查完成、現(xiàn)場工況一切正常后,首先通過試點(diǎn)火調(diào)試總結(jié)分析如下:當(dāng)空氣霧化油槍油壓高于氣壓一定區(qū)間時油顆粒明顯增多,爐膛工業(yè)電視目測爐膛變暗且有黑煙產(chǎn)生,雖然增加配風(fēng)有所改善,但風(fēng)開大了油槍反而容易脫火。當(dāng)油槍油壓低于氣壓一定區(qū)間時就發(fā)現(xiàn)油槍油量明顯減少,火焰出現(xiàn)頻率性閃爍、不穩(wěn)定,然后就滅掉。爐膛出現(xiàn)以上兩種現(xiàn)象時就很容易判斷火焰不穩(wěn)定的主要原因仍然是沒有有效掌握油槍的配比參數(shù)、配風(fēng)參數(shù),所以應(yīng)對現(xiàn)場油壓及氣壓做適當(dāng)調(diào)節(jié),及時記錄油槍油供給壓力、氣供給壓力、助燃風(fēng)參數(shù)、爐膛負(fù)壓參數(shù)等。進(jìn)行第二次點(diǎn)火運(yùn)行后根據(jù)參數(shù)再次點(diǎn)燃油槍,油槍燃燒不穩(wěn)定將會有很大改善。其次,試驗證明,油槍定位也起到很重要的作用。如圖5所示,油槍伸出過短,火焰強(qiáng)度雖然不錯,但油槍頭處霧化油一直在穩(wěn)燃罩上燃燒,對穩(wěn)燃罩及油槍頭帶來很大的高溫?fù)p傷,時間一長還會焦化變形、不好拔出。油槍伸出過長,火焰強(qiáng)度因為與燃燒口處配風(fēng)沒有有效結(jié)合而變?nèi)?而且配風(fēng)角度也不對,會產(chǎn)生黑煙,很容易脫火。油槍適當(dāng)?shù)亩ㄎ粚τ蜆尫€(wěn)定燃燒起到保障作用,有利于延長燃燒器使用壽命,油槍適當(dāng)?shù)亩ㄎ灰彩窃O(shè)計人員設(shè)計的重要組成部分。油槍投運(yùn)、穩(wěn)定燃燒過程中,要在現(xiàn)場及時觀測判斷、記錄參數(shù),在出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定時,根據(jù)記錄及時處理。

6.4運(yùn)行中報警分析

燃燒器程控柜PLC邏輯控制單元中報警分類總結(jié)有點(diǎn)火失敗報警、油閥門打開無火報警、閥門故障報警(保護(hù)投入出現(xiàn))、油壓低報警(保護(hù)投入出現(xiàn))、壓縮空氣壓低報警(保護(hù)投入出現(xiàn))、助燃風(fēng)壓低報警(保護(hù)投入出現(xiàn))、風(fēng)機(jī)故障報警、急停(急停撤銷,按復(fù)位鍵后可撤除)等等。油槍點(diǎn)火當(dāng)中最主要的報警是點(diǎn)火失敗報警,點(diǎn)火失敗報警后不要立刻再次點(diǎn)火,因為爐膛內(nèi)充滿未點(diǎn)燃的油霧化顆粒,如果快速點(diǎn)火容易發(fā)生爆燃。現(xiàn)場操作人員出現(xiàn)的重大錯誤操作就是連續(xù)頻繁點(diǎn)火,沒有觀察爐膛內(nèi)大范圍的油氣,很容易發(fā)生爆燃現(xiàn)象。所以點(diǎn)火失敗報警后一定要進(jìn)行爐膛空氣置換幾分鐘,等油霧化顆粒散去,通過燃燒器觀測孔及爐膛工業(yè)電視看到爐膛內(nèi)部視線清晰后,根據(jù)值長指示再次進(jìn)行運(yùn)行操作,不要頻繁點(diǎn)火。為了避免點(diǎn)火頻繁失敗,爐排或灰斗積油,需要對油槍頭進(jìn)行檢查。就地檢查油槍頭是否堵塞,有環(huán)境條件的可以就地檢查油槍的空氣霧化效果。對點(diǎn)火設(shè)備、火檢設(shè)備也要同時檢查,排除掉點(diǎn)火指令發(fā)出而實際不點(diǎn)火、油槍有火而火檢檢測不出火等原因。其他故障報警是對油槍能否正常投入運(yùn)行、是否滿足條件的邏輯判斷,在判斷油槍點(diǎn)不燃、油槍運(yùn)行不穩(wěn)定時都可以通過報警參數(shù)分析得到答案。

7結(jié)語

鍋爐系統(tǒng)中以油燃料為主要介質(zhì)的燃燒器已在各行業(yè)廣泛應(yīng)用,燃燒器中油槍技術(shù)也在生產(chǎn)使用中不斷成熟。本文主要是針對工程現(xiàn)場油槍出現(xiàn)的部分問題做技術(shù)性的經(jīng)驗總結(jié),為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計、操作人員技術(shù)培訓(xùn)、類似工程問題的處理提供參考依據(jù)。相信隨著更先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展融入、較高水平的科技人才隊伍建設(shè),燃燒器油槍在垃圾焚燒、回轉(zhuǎn)爐窯、煤粉熱電等中小型鍋爐上的設(shè)計與使用會更加智能方便、安全可靠。