1油槍點火概述

油槍點火系統(tǒng)是在鍋爐本體上設置的啟動燃燒器及輔助燃燒器以油槍點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行邏輯控制、電氣儀表實時監(jiān)控、助燃風控制系統(tǒng)操作,便于鍋爐正常升溫、投產并聯(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、燃燒設備、變頻配風設備、爐膛監(jiān)控系統(tǒng)、點火及火焰檢測設備、流量壓力及調控設備、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,為使爐膛保持高溫而機動性提升溫度。

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、調節(jié)閥、壓力變送、流量計、壓力開關等。油泵控制含熱繼保護及就地/遠程控制,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4個點火油槍處,再循環(huán)到回油管線,最后油流入油罐。設計中主供油管線通徑大些,有利于減少4只油槍間隙運行/停止產生回壓波動,對燃燒穩(wěn)定起到一定作用?；赜凸芫€配置了4~20mA氣動調節(jié)閥,調節(jié)性能好、動作靈敏、無火花。調節(jié)閥同樣配置手動球閥三閥組,便于緊急情況時調節(jié)閥的維修,可通過旁路對整個油管線調壓。

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閥、手動截止閥、止回閥等。氣動快關閥是根據(jù)設計要求,由程序發(fā)出可使燃燒設備快速切斷一切燃料的主要元件。氣動快關閥閥體以球閥為主,結構簡單,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閉油路及氣路管線的手動操作部件,對于調節(jié)流量仍然起到很大的作用。

3燃燒設備及配風系統(tǒng)

3.1燃燒設備

燃燒器主要包括燃燒器本體、配風擋板、前面板、觀察孔、安裝法蘭、支吊架組件、點火燃燒器套筒、耐熱鋼制作的燃燒噴嘴及平流式穩(wěn)燃罩裝置。燃燒器與外部配風系統(tǒng)、油槍冷卻風入口、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)整體框架結構的集成,匯集了點火裝置、火焰檢測裝置、推進裝置、配風系統(tǒng)裝置等,為油槍點火、穩(wěn)定燃燒提供可靠的保障。

3.2配風系統(tǒng)

配風系統(tǒng)主要由變頻風機、調節(jié)風門、風管線、風管流量計、風管壓力變送器等組成。配風主要工作狀態(tài)為點火前的吹掃,點火進行中的配風,爐膛運行中燃燒器風冷。配風系統(tǒng)功能主要是為油槍點火燃燒提供充足的氧含量使其充分燃燒,改善火焰形狀、長度和強度:對燃燒器本體提供風冷,隔斷爐膛正壓時熱風對燃燒器附近設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火焰檢測設備

可見光火焰檢測設備以下簡稱"火檢",適用于油燃燒后產生的可見光光譜范圍。火檢是啟動及輔助燃燒設備從點火到運行,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強度以4~20mA信號反饋給上位機系統(tǒng),以便更加有效地判斷火焰變化。程序控制的配風比例會導致油槍火焰閃爍,根據(jù)火檢強度能夠更有效地進行把控,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?；饳z系統(tǒng)由火檢冷卻風機、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油槍點火、正常燃燒和熄火的工作狀態(tài),如圖2所示。

火焰檢測設備及爐膛監(jiān)測系統(tǒng)在鍋爐燃燒控制領域已廣泛投入使用,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部,以使爐膛均勻受熱。單臺燃燒器點火控制步驟大致如下:變頻風機準備好二變頻風機遠程狀態(tài)二開變頻風機二設定變頻風機頻率二設定助燃風調節(jié)閥開度二進入吹掃5min二吹掃完成二設定變頻風機頻率二設定油調節(jié)閥開度二進點火槍二進油槍二開壓縮氣閥二開點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。點火成功后,火檢顯示有火,燃燒器顯示運行。點火失敗后,吹掃閥吹掃一定時間后自動關閉,油槍退出。控制系統(tǒng)可通過自動狀態(tài)中一鍵自動點火或遠程DCs一鍵點火方式進行點火,前提是手動試驗點火成功后數(shù)據(jù)參數(shù)已經定義。燃燒器點燃與否通過可見光火焰檢測儀進行判斷或通過工業(yè)電視進行觀測,現(xiàn)場燃燒狀態(tài)及報警等信號遠程傳給DCs。

燃燒器程控柜為系統(tǒng)控制核心,內部裝有PLC邏輯控制單元。燃燒器程控柜還設置觸摸屏提供點火系統(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。被控設備主要由閥門、火檢、高能點火裝置、推進器、過程儀表組成,過程儀表中壓力變送器、壓力開關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:主要用于點火、控制方式、設備狀態(tài)、報警顯示,如圖3所示。

手動控制畫面:主要用于點火器、閥門、變頻器風機控制及參數(shù)設置。

自動控制畫面:主要用于油調節(jié)閥參數(shù)、吹掃時間及比例設定參數(shù)設置。

故障報警畫面:主要用于低點報警參數(shù)設定,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、風機頻率、助燃風調節(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。

管理單元中的重點是油管支路閥門的管理,燃燒器油閥門控制,包括遠程操作/就地手動啟停。燃料投入燃燒器點火成功后,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正常運行。燃燒器油槍支管油閥參與MFT跳閘聯(lián)鎖[3],當火檢無火或出現(xiàn)MFT跳閘信號,油槍支管油閥自動關閉。

6油槍部分問題總結及注意事項

6.1油槍堵塞問題處理

油槍堵塞問題主要分布在投運前、中、后三個階段。在燃燒器投運前,為了防止油槍堵塞,主要對燃油管線、霧化氣管線進行吹掃,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,方可進入點火狀態(tài)。密封試驗目的是防止點火前管線及閥組油外漏或油內漏結焦。燃燒器投運中,為防止油槍結焦堵塞,燃燒器的配風是重點,配風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少則容易積炭結焦。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,也會產生燃燒冒黑煙積炭結焦現(xiàn)象,要根據(jù)油槍特點把霧化氣管線壓力調節(jié)到油槍正常使用范圍:燃燒器投運結束后(油槍停止使用),如果不使用吹掃管線對油槍進行吹掃,油槍支管線上的閥門關閉后,油槍管內仍殘留油,這時如果爐膛高溫運行一段時間,油槍管內的油就會高溫烘烤結焦,直接影響下次投入使用。所以油槍投運結束后,要及時對油槍內部再次進行吹掃點燃,油槍投運結束后吹掃時間可設定在60s范圍內,吹掃的同時再投入點火槍工作一次,點燃殘留的油,燃燒器油槍吹掃完成后恢復到初始點火準備投入狀態(tài)。

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

6.2避免油槍冒黑煙現(xiàn)象

油槍點火運行中油槍霧化效果不好、燃燒不充分、火焰發(fā)黃且配風不合理產生大量黑煙,原因分析如下:正常投運時爐膛溫度并沒有達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行,爐膛負壓沒有跟進,空氣含氧量減少,導致幾根油槍燃燒不充分冒黑煙。解決方式:先逐步運行啟動燃燒器,使爐膛根據(jù)鍋爐溫升曲線升溫,到達爐溫要求后,控制引風機頻率及爐膛負壓、控制燃燒器給風系統(tǒng),等爐膛溫度穩(wěn)定后再引燃一側或另一側輔助燃燒器(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輔助燃燒器,直到爐膛溫度調節(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,如果配風不好、火焰亮度不夠,火焰明顯強度也不夠,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)爐側墻觀測孔拍攝燃燒對比畫面,燃燒比較明亮說明配風正好、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,變頻風機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,首先通過試點火調試總結分析如下:當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生,雖然增加配風有所改善,但風開大了油槍反而容易脫火。當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)、配風參數(shù),所以應對現(xiàn)場油壓及氣壓做適當調節(jié),及時記錄油槍油供給壓力、氣供給壓力、助燃風參數(shù)、爐膛負壓參數(shù)等。進行第二次點火運行后根據(jù)參數(shù)再次點燃油槍,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損傷,時間一長還會焦化變形、不好拔出。油槍伸出過長,火焰強度因為與燃燒口處配風沒有有效結合而變弱,而且配風角度也不對,會產生黑煙,很容易脫火。油槍適當?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?shù)亩ㄎ灰彩窃O計人員設計的重要組成部分。油槍投運、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有點火失敗報警、油閥門打開無火報警、閥門故障報警(保護投入出現(xiàn))、油壓低報警(保護投入出現(xiàn))、壓縮空氣壓低報警(保護投入出現(xiàn))、助燃風壓低報警(保護投入出現(xiàn))、風機故障報警、急停(急停撤銷,按復位鍵后可撤除)等等。油槍點火當中最主要的報警是點火失敗報警,點火失敗報警后不要立刻再次點火,因為爐膛內充滿未點燃的油霧化顆粒,如果快速點火容易發(fā)生爆燃?，F(xiàn)場操作人員出現(xiàn)的重大錯誤操作就是連續(xù)頻繁點火,沒有觀察爐膛內大范圍的油氣,很容易發(fā)生爆燃現(xiàn)象。所以點火失敗報警后一定要進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)電視看到爐膛內部視線清晰后,根據(jù)值長指示再次進行運行操作,不要頻繁點火。為了避免點火頻繁失敗,爐排或灰斗積油,需要對油槍頭進行檢查。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。對點火設備、火檢設備也要同時檢查,排除掉點火指令發(fā)出而實際不點火、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行、是否滿足條件的邏輯判斷,在判斷油槍點不燃、油槍運行不穩(wěn)定時都可以通過報警參數(shù)分析得到答案。

7結語

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