談百得燃燒器油嘴技術(shù)在石化系統(tǒng)的應(yīng)用

楊再忠

【摘 要】百得燃燒器油嘴（以下簡(jiǎn)稱油嘴）從開始使用時(shí)，它能把燃油均勻地霧化后噴出并經(jīng)火焰擴(kuò)散盤風(fēng)壓的二次霧化送到加熱爐燃燒室內(nèi)燃燒，到逐漸出現(xiàn)燃油燃燒不完和加熱爐輻射管結(jié)焦的這個(gè)過程，在最初形成時(shí)是很難被發(fā)現(xiàn)和引起重視的。通過對(duì)油嘴的結(jié)構(gòu)、有關(guān)技術(shù)要求和特性參數(shù)的分析，以便找出這一過程產(chǎn)生的原因及解決的辦法，并引起使用單位的重視，同時(shí)提出正確維護(hù)和使用油嘴的方法。

【關(guān)鍵詞】加熱爐；燃燒器；油嘴；油嘴特性參；保養(yǎng)周期；汽蝕；結(jié)焦；磨損

【Abstract】BALTUR nipple （below called nipple for short） from the very beginning of using it， it can pulverise fuel oil evenly and then eject， through the 2nd pulverized by flame diffusion disk wind pressure to flow to burn chamber of the heating furnace to burn until the oil can't burn thoroughly and radiant tube of heating oven coke， the very beginning of this problem is difficult to discover and attract attention. In order to find the reason for this problem and solution， nipple structure， related technical requirement and property are analysed. In addition， to attract user's attention，meanwhile， the right maintenance and using method are given.

【Key words】Heating oven； Burner； Nipple； Nipple property parameter； Maintenance cycle； Cavitation； Coking； Abrasion

在石化管道系統(tǒng)中所有熱輸泵站的加熱爐上使用的都是由意大利BALTURS.P.A（百得公司）生產(chǎn)的重油燃燒器，共有兩個(gè)系列：一種是BT75-250DSPN-D系列，另一種是TB0-4N-D系列。這種燃燒器具有自動(dòng)化程度高、安全性好、節(jié)能效果明顯等特點(diǎn)，這些都在使用過程中得到驗(yàn)證，實(shí)樣見（圖1圖2）。在2007年至2009年這兩年期間，石化管道儀長(zhǎng)線所有熱輸泵站的加熱爐由原油改換燒煤焦油以后，百得燃燒器的油嘴、增壓泵、槍體組件磨損嚴(yán)重，使用壽命壽命縮短，由于百得燃燒器所有易損件完全依賴進(jìn)口，購置費(fèi)用高，因此引起所在單位有關(guān)部門和技術(shù)人員的重視，開始著手研究百得燃燒器有關(guān)使用和技術(shù)問題。

油嘴是安裝在燃燒器上的一個(gè)重要部件，在石化管道系統(tǒng)每年都有數(shù)以萬噸的原油通過這個(gè)油嘴完成燃燒，以滿足加熱爐供熱需要，因此進(jìn)一步研究油嘴技術(shù)對(duì)安全、低耗輸油具有重要的意義。

1 油嘴結(jié)構(gòu)及有關(guān)技術(shù)要求

1.1 油嘴結(jié)構(gòu)與使用前的檢查

油嘴是由連接體、噴嘴、旋轉(zhuǎn)室、回油管和密封圈五個(gè)零部件組成的（見圖3）。從油嘴分解實(shí)樣圖看結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但每個(gè)零部件加工精度和配合公差要求較高，因此有必要對(duì)油嘴的結(jié)構(gòu)有一個(gè)大致的了解，這樣能幫助我們?cè)诮窈笳_地拆裝油嘴。油嘴組件在出廠時(shí)就已經(jīng)裝配好了，用戶只需直接安裝使用即可，但最好還是要把油嘴拆開檢查，主要是檢查噴嘴錐面與旋轉(zhuǎn)室錐面是否完全接觸。油嘴在出廠時(shí)涂了一層防銹油，當(dāng)連接體螺母與回油管螺栓（見圖3）擰緊后，噴嘴與旋轉(zhuǎn)室兩錐面之間的防銹油被擠出，在一定的時(shí)間內(nèi)兩個(gè)錐面就形成壓痕，通過壓痕就能大致判斷是否完全接觸。如果兩個(gè)錐不能完全接觸就會(huì)出現(xiàn)油嘴霧化不良，燃燒不完全，加熱爐輻射管結(jié)焦等現(xiàn)象。

1.2 嘴油有關(guān)技術(shù)要求

油嘴連接體、旋轉(zhuǎn)室和回油管選用的材料均為中碳合金鋼，調(diào)質(zhì)硬度為HB240～280；噴嘴選用的馬氏體鋼，淬火硬度為HRC57～62。旋轉(zhuǎn)室進(jìn)油槽（見圖3圖5）三個(gè)面的粗糙度與噴嘴120°錐面的粗糙度應(yīng)相同，以保證燃油通過進(jìn)油槽四個(gè)表面的流速度相同。

2 噴嘴特性參數(shù)

在石化管道系統(tǒng)中所有熱輸泵站的加熱爐上使用的都是回油油嘴，它用于比例調(diào)節(jié)式燃燒器上。這種燃燒器可是根據(jù)加熱爐的供熱需要不斷地調(diào)節(jié)它的耗油量。它在流量最小時(shí)啟動(dòng)，然后通過鍋爐的自動(dòng)控溫儀器或壓力探頭自動(dòng)升到最大流量；然后，按照同樣的原理又回落到最小流量。

這種油嘴不是把到達(dá)油嘴的油全部噴射出去，而是將其中一部分通過回油管返回。

這種類型的燃燒器的油泵壓力是一定的，所以噴嘴的送油壓力也是一定的。如果改變了回油壓力，送油量也相應(yīng)發(fā)生變化。

這種油嘴特性參數(shù)有三個(gè)，在出廠時(shí)廠家把它用激光打標(biāo)機(jī)分別打在油嘴連接體六角螺母的平面上（見圖4）

2.1 輸油量

輸油量是指油嘴最大額定的噴油量。在實(shí)際使用中油嘴的噴油量只有額定輸油量的二分之一左右，這是因?yàn)槭褂玫氖腔赜蛧娮欤跐M足加熱爐供熱需要的同時(shí)將部分原油通過回油管返回。在石化管道系統(tǒng)中熱輸泵站使用的加熱爐主要有三種型號(hào)GW2500KW、GW5000KW、GW8000KW，分別使用輸油量為200-275㎏/h、500-600㎏/h、800-900㎏/h這三個(gè)系列的油嘴。使用單位應(yīng)根根所使用的加熱爐功率和供熱要求在對(duì)應(yīng)的系列中合理地選用油嘴。使用輸油量過小的油嘴滿足不了加熱爐供熱需要，還會(huì)導(dǎo)致回油壓力調(diào)節(jié)過高，增壓泵負(fù)荷增加；使用輸油量過大的油嘴，則導(dǎo)致加熱爐排煙溫度高、爐效降低、能耗增加。

2.2 噴射角

噴射角是燃油從噴嘴（見圖3）噴出的角度。油嘴噴射角度為30°～45°～80°，一般使用噴射角為45°的油嘴。使用噴射角度小的油嘴，被霧化噴射出的燃油不但細(xì)而且長(zhǎng)，使用噴射角大的油嘴情況正好相反，使用單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。

2.3 輸油比

輸油比就是油嘴的噴油孔數(shù)與進(jìn)油口數(shù)之比。因?yàn)橐恢в妥熘挥幸粋€(gè)噴油孔，所以這個(gè)數(shù)只能是一個(gè)為1的常數(shù)，而進(jìn)油口數(shù)是噴嘴錐面與旋轉(zhuǎn)室錐面重合形成的進(jìn)油口數(shù)，這個(gè)數(shù)是由旋轉(zhuǎn)室進(jìn)油槽的個(gè)數(shù)所決定的，如圖5所示的是一個(gè)有5個(gè)進(jìn)油槽口的旋轉(zhuǎn)室，即輸油比為1/5=B5。輸油比范圍為1/3=B3～1/5=B5。油嘴輸油比值越大輸油量越高，火焰也就越長(zhǎng)，輸油比大的油嘴用于輸出功率大的加熱爐。

輸油比是油嘴的一個(gè)重要特性參數(shù)，它還決定了霧化燃油從噴嘴噴出油流的螺旋線的條數(shù)。通過觀察爐膛燃燒就會(huì)發(fā)現(xiàn)火焰是呈螺旋狀的，如果輸油比是B5就有5條螺旋燃燒的火焰線，這就是霧化燃油從噴嘴噴出進(jìn)入燃燒室火焰穩(wěn)定、方向性好的原因。

3 油嘴出現(xiàn)霧化燃油不良和燃燒不完全的檢查和保養(yǎng)

當(dāng)油嘴在連續(xù)使用時(shí)，噴嘴120°錐面和旋轉(zhuǎn)室進(jìn)油槽的三個(gè)面（見圖5）中任意一個(gè)或兩個(gè)以上的面就會(huì)發(fā)生結(jié)焦或磨損，這時(shí)油嘴開始出現(xiàn)霧化燃油不良和燃燒不完全的情況，發(fā)現(xiàn)這種情況最好的辦法就是在油嘴使用到一定時(shí)間后進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng)。

3.1 油嘴維護(hù)保養(yǎng)周期

油嘴維護(hù)保養(yǎng)周期主要取決于所用燃油的物性，其關(guān)系見表1。

表1 原油物性與油嘴保養(yǎng)周期

從表1原油物性與油嘴保養(yǎng)周期分析，油嘴保養(yǎng)周期與粘度的關(guān)系不大，主要取決于原油中的膠質(zhì)+瀝青含量，當(dāng)膠質(zhì)+瀝青含量>10﹪時(shí)，油嘴的保養(yǎng)周期會(huì)更短，使用單位應(yīng)根據(jù)具體情況確定油嘴的保養(yǎng)周期。油嘴結(jié)焦分為內(nèi)外兩個(gè)部份，在這里討論的是油嘴內(nèi)部結(jié)焦對(duì)燃油霧化的影響。油嘴是安裝在火焰擴(kuò)散盤中心處的，它盡管有火焰擴(kuò)散盤均勻分配的風(fēng)量和噴出的燃油及回油冷卻，但它的表面溫度仍然可達(dá)到400℃以上，油嘴內(nèi)具備了結(jié)焦的溫度條件。由于使用的是回油油嘴，所以油嘴內(nèi)會(huì)產(chǎn)生汽蝕，愛到汽蝕的金屬表面呈蜂窩狀損壞。

使用煤焦油的油嘴比原油結(jié)焦與磨損要嚴(yán)重得多，由于從2009年10月以后在石化管系統(tǒng)不再使用煤焦油，所以在這里不詳細(xì)介紹。

3.2 油嘴的維護(hù)保養(yǎng)

當(dāng)油嘴使用到保養(yǎng)周期后，將其從燃燒器上拆下，按圖3所示順序分解，用汽油將這些零部件清洗干凈擦干。

3.2.1 噴嘴的維護(hù)保養(yǎng)

首先加工三個(gè)上錐體直經(jīng)為￠14㎜、下錐體直經(jīng)為￠1.2㎜、錐度為120°、表面粗糙度為Ra0.4錐頭，然后用前兩個(gè)錐頭加研磨砂研磨噴嘴120°的錐面，直到錐面內(nèi)結(jié)焦和受損面被磨平為止，再用第三個(gè)錐頭加拋光粉拋光。

3.2.2 旋轉(zhuǎn)室的維護(hù)保養(yǎng)

檢查旋轉(zhuǎn)室進(jìn)油槽（圖5）的三個(gè)面結(jié)焦和蜂窩狀損壞程度，先用刀片清除進(jìn)油槽面上的結(jié)焦，再用1800號(hào)砂紙打磨槽面，直到槽面的粗糙度與噴嘴錐面的粗糙度大致相同為止。

3.2.3 回油管維護(hù)保養(yǎng)

回油管（見圖5）一般不會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦，磨損程度也較輕，但要檢查回油管內(nèi)孔的三條螺旋線并清洗干凈，以避免原油中膠質(zhì)附著在螺旋線上，使通過回油管進(jìn)入槍體的回油產(chǎn)生氣阻而導(dǎo)致回油不暢的現(xiàn)象發(fā)生。

對(duì)以上三個(gè)零部件保養(yǎng)完以后，按圖4順序組裝后即可以使用。經(jīng)過保養(yǎng)后的油嘴與新油嘴的性能一樣，但這樣的保養(yǎng)最好不要超過四次，這是由于噴嘴和旋轉(zhuǎn)室其它燃油和回油通過的工作面不易修復(fù)，所以當(dāng)油嘴使用到這種程度時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)廢。

4 結(jié) 語

百得燃燒器技術(shù)含量較高，油嘴僅僅是它的一個(gè)重要部件，還應(yīng)對(duì)它各個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能和原理有一個(gè)了解，這樣才能應(yīng)用所掌握的油嘴技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能地使用油嘴。雖然一支油嘴在連續(xù)使用5000小時(shí)以上時(shí)不會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)焦和燃燒不完全的現(xiàn)象，但在石化管道系統(tǒng)所使用的大功率加熱爐上能及早發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，及時(shí)并采取措施，節(jié)能效果還是比較明顯的，在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的今天具有重要的意義。

[責(zé)任編輯：張濤]