小油點火系統(tǒng)運行及故障分析

王尚禹?郭旗?毛麗姝

摘要：通過對小油點火系統(tǒng)的介紹及項目實際運行中存在的問題進(jìn)行分析，提出了針對性的解決方案，項目實施后，系統(tǒng)故障率大幅度降低，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；并為同行在運行和維護(hù)中提供了參考與案例分享。

關(guān)鍵詞：小油點火系統(tǒng)；低負(fù)荷穩(wěn)燃；鍋爐；節(jié)能降耗

作者簡介：王尚禹（1974-），男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)發(fā)電廠，助理工程師；郭旗（1970-），男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)發(fā)電廠，助理工程師。（內(nèi)蒙古 豐鎮(zhèn) 012100）

中圖分類號：TK227.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0261-02

一、小油點火系統(tǒng)介紹

小油點火是一種將燃料油（輕油、重油、渣油、奧立油等）進(jìn)行霧化，使燃料油成為UM級顆粒，通過配風(fēng)及引燃，使燃料油充分燃燒。主要用于燃煤窯爐（燃煤鍋爐、回轉(zhuǎn)窯等）設(shè)備的點火引燃。火力發(fā)電廠采用的油槍由于廠家不同，運行效果也不同。煤粉鍋爐在啟動時，首先點燃主油槍給爐膛加熱，待爐膛溫度達(dá)到一定溫度時再投入煤粉繼續(xù)升溫升壓，一直到鍋爐的負(fù)荷達(dá)到60%以上時才能撤除主油槍。鍋爐在低負(fù)荷運行時也必須投入主油槍助燃才能保證煤粉鍋爐的穩(wěn)定燃燒，因此油槍系統(tǒng)的選擇直接關(guān)系到火電廠運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

小油點火技術(shù)的原理是通過提高空氣氣流速度、使氣流旋轉(zhuǎn)，加強(qiáng)擾動及深度補(bǔ)氧等節(jié)省燃油，其獨特的燃燒器結(jié)構(gòu)讓燃油在著火前、著火過程中及燃燒后期都有氧氣補(bǔ)充，并強(qiáng)烈混合，燃料在燃燒筒內(nèi)進(jìn)行富氧燃燒。通過小油點火技術(shù)的應(yīng)用，使煤粉在點火初期就盡可能充分燃燒，達(dá)到煤粉鍋爐點火啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的，從而可以節(jié)約大量燃油。

具體原理：根據(jù)分級燃燒原理設(shè)計的小油燃燒器，在較小燃油量時獲得一個剛性較強(qiáng)、溫度達(dá)1300～1600℃的穩(wěn)定火炬，當(dāng)煤粉通過火炬時很快受熱，并破裂粉碎，迅速被點燃，達(dá)到點火初期大量使用煤粉、節(jié)約燃油的目的。

小油點火系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)。主要是由煤粉燃燒器、一次風(fēng)粉系統(tǒng)、小油槍燃燒裝置、輔助系統(tǒng)及參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)等部分組成（見圖1、圖2）。

二、運行情況分析

由于火力發(fā)電廠的負(fù)荷是隨時變化的，特別是白天和晚上的負(fù)荷差別很大。白天負(fù)荷率高，不用投運小油槍系統(tǒng)，但是晚上由于負(fù)荷率下降很大，必須投運小油槍系統(tǒng)來維持發(fā)電廠的運行。電力系統(tǒng)的運行方式造成小油槍系統(tǒng)頻繁啟動和停止，一定程度上增加了小油槍系統(tǒng)的故障率。

#2～#6爐小油點火系統(tǒng)是豐鎮(zhèn)發(fā)電廠節(jié)能降耗的重要舉措，節(jié)能效果明顯，但是投運初期故障頻繁。針對該問題，生產(chǎn)部提出指令性目標(biāo)，要求把小油系統(tǒng)故障率降到15%以下。通過對該系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)××年8月到12月#2～#6爐小油點火系統(tǒng)的故障率平均達(dá)到60%。較高的故障率直接導(dǎo)致小油槍投運不及時，在緊急情況下，容易造成鍋爐滅火。通過對小油槍投運時間運用平均值極差控制圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有五組點子出現(xiàn)了越界，說明該過程已經(jīng)處于非受控狀態(tài)。

為了把握異常問題造成的直接后果，通過對各臺爐小油槍在低負(fù)荷穩(wěn)燃投入時發(fā)生的故障，及投運大油槍的記錄進(jìn)行統(tǒng)計和分析得出，由于小油槍故障造成多耗燃油量，單臺爐平均達(dá)到13.8噸。小油點火系統(tǒng)沒有完全發(fā)揮出節(jié)油的最大功效。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小油槍燃燒裝置故障占故障總數(shù)的82.6%，是問題的主要癥結(jié)所在。由于豐鎮(zhèn)發(fā)電廠是北方電力較早引進(jìn)小油槍的企業(yè)，在同行中沒有可以參考的單位，借鑒資料相對較少。通過技術(shù)組的仔細(xì)分析和認(rèn)真研究，并將大小油槍的點火裝置性能進(jìn)行對比，結(jié)果顯示，大小油槍的點火裝置完全有可比性，而大油槍經(jīng)過多年運行改造，故障率僅為6%，如能將存在問題的小油槍燃燒裝置的故障率降到大油槍的標(biāo)準(zhǔn)，而其他設(shè)備故障能夠保持穩(wěn)定，經(jīng)計算可使小油點火系統(tǒng)的故障率由60%降到14%。

通過以上分析確定了八條末端因素（見表1）。 通過對八條可能出現(xiàn)的末端因素進(jìn)行逐一確認(rèn)，從而找出了小油槍系統(tǒng)存在問題的主要原因。

確認(rèn)一：油壓表指示不準(zhǔn)。檢查就地壓力表，校驗合格在合格范圍之內(nèi)，測壓范圍在0～4MPa，滿足小油壓的要求，非主因。

確認(rèn)二：減壓閥建壓時間長，減壓閥是將主油管油壓30MPa在≤3s的時間內(nèi)，降低到小油槍需要的油壓范圍0.8～1.5MPa。調(diào)查發(fā)現(xiàn)小油槍減壓閥平均建壓時間為10.2s，無法滿足3s的要求，為主因。

確認(rèn)三：油閥與吹掃閥無控制互鎖，由于油壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓縮空氣的壓力，油閥與吹掃閥不允許同時打開，經(jīng)確認(rèn)油閥與吹掃閥之間無控制互鎖，可以同時打開，并出現(xiàn)漏油事件，為主因。

確認(rèn)四：可見光火檢探頭污染，可見光火檢探頭維護(hù)制度完善，結(jié)果可查，非主因。

確認(rèn)五：參數(shù)值給定范圍大，小油槍點火過程需要將各種運行參數(shù)調(diào)節(jié)在一定的范圍，而廠家提供的參數(shù)給定范圍大，運行中需要反復(fù)調(diào)整，造成投油故障，為主因。

確認(rèn)六：濾網(wǎng)過濾效果差，運用散布圖對小油槍頭的堵塞面積與火焰強(qiáng)度進(jìn)行分析，二者是強(qiáng)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，說明濾網(wǎng)的過濾效果直接決定著火焰強(qiáng)度的大小，為主因。

確認(rèn)七：配風(fēng)罩出風(fēng)孔堵塞，經(jīng)確定配風(fēng)罩定期清理，有通知單可查，非主因。

確認(rèn)八：壓縮空氣壓力不夠，壓縮空氣母管壓力為0.6MPa，滿足小油槍霧化所需的0.25～0.45MPa的要求，非主因。

通過以上確認(rèn)找到四條主要原因分別是：減壓閥建壓時間長、油閥吹掃閥無控制互鎖、參數(shù)值給定范圍大、濾網(wǎng)過濾效果差。

三、解決方案

經(jīng)過技術(shù)組成員的深入分析以及理論指導(dǎo)和現(xiàn)場摸索實踐，針對主因制定出了相應(yīng)的對策措施，并進(jìn)行了具體實施。

第一，減壓閥建壓時間長，采取的對策是更換減壓閥。首先對廠家提供的兩種型號的減壓閥分別在#5、#3爐進(jìn)行了試驗，分析折線圖，A型減壓閥，平均建壓時間為2s，向上波動率為0，升壓速率為0.1MPa每扣，均好于B型，且調(diào)壓方式為手調(diào)，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性好。實施之后，建壓平均用時由10.2s降低到1.25s，保證了小油槍在緊急情況下可以正常投入，提高了鍋爐處理事故滅火的能力。

第二，油閥與吹掃閥無控制互鎖，解決方法是增加油閥與吹掃閥就地與遠(yuǎn)程雙重控制互鎖。可以通過以下兩種方案增加就地控制互鎖：方案一是利用按鈕開閉接點實現(xiàn)互鎖，單臺爐需配16顆線。方案二是利用繼電器線圈接點轉(zhuǎn)換實現(xiàn)互鎖，單臺爐需配32顆線，從實施和維護(hù)的難度考慮，確定選擇方案一進(jìn)行實施。利用按鈕操作時開接點接通、閉接點斷開的特性，將吹掃閥的控制線接入油閥按鈕的閉接點，再將油閥的控制線接入吹掃閥按鈕的閉接點，從而防止吹掃閥、油閥的控制線同時接通。這樣接線后，油閥與吹掃閥在就地狀態(tài)就無法同時打開。

硬件回路改造后，通過修改程序增加油閥、吹掃閥遠(yuǎn)程控制互鎖功能。在原邏輯圖中，遠(yuǎn)程狀態(tài)下有兩種方式可以打開油閥：一是遠(yuǎn)方投入，二是滅火聯(lián)鎖投入。將“吹掃閥關(guān)位”這一輸入點用“與”的關(guān)系增加到原邏輯，實現(xiàn)的功能是：當(dāng)吹掃閥關(guān)到位時，打開油閥的命令才能發(fā)出。根據(jù)邏輯圖修改搭建LADDER程序。實施之后，油閥與吹掃閥無論是遠(yuǎn)方還是就地都無法同時打開。

第三，參數(shù)值給定范圍大，采取的對策是確定各臺爐各個角的具體參數(shù)值。小油槍要點火成功需要各種運行參數(shù)相互配合。根據(jù)現(xiàn)場實際，小組確定對油壓、風(fēng)速、壓縮空氣壓力、助燃風(fēng)開度四項直接影響小油槍投入成功的因素，逐臺爐逐個角進(jìn)行試驗，以確定最佳參數(shù)配置。

第四，濾網(wǎng)過濾效果差。選擇過濾精度為80um，金屬濾芯可反復(fù)清洗的鑄鐵濾網(wǎng)，安裝在原濾網(wǎng)之后。安裝之后，大大減少了小油槍頭的堵塞情況，完成目標(biāo)。

至此，四項改造全部結(jié)束。通過對實施效果跟蹤調(diào)查，小油槍燃燒裝置的故障率由原來的82.6%降低至5.4%，從而使小油系統(tǒng)的投運故障由60%降低到13%，故障率下降了47%。

四、效益分析

經(jīng)過技術(shù)人員的總結(jié)和項目的完善實施，使小油槍系統(tǒng)的可靠性大幅提高，無論是經(jīng)濟(jì)性還是安全性都得到了很大的提升。

1.經(jīng)濟(jì)效益計算

實施前，小油槍故障率高達(dá)60%，導(dǎo)致××年8到12月份，#2～#6爐在低負(fù)穩(wěn)燃過程中，由于小油槍系統(tǒng)故障后投運大油槍，造成多耗油量，五臺爐達(dá)到69.12噸，單臺爐平均多耗油量為13.824噸。實施后，故障率由60%降低到13%，統(tǒng)計經(jīng)濟(jì)效益如表2所示。

2.社會效益

在當(dāng)前全球能源高度緊張的形勢下，此項改造的意義十分深遠(yuǎn)，通過提高設(shè)備的利用率，使小油槍系統(tǒng)的投入與產(chǎn)出的回報率實現(xiàn)最大化，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時，也實現(xiàn)了節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和節(jié)能減排。

五、總結(jié)

技術(shù)部在攻堅克難之際，通過自身努力，提高了小油槍系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低了發(fā)電成本；并將項目經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，以期為同行電廠提供參考。

（責(zé)任編輯：孫晴）