談百得燃燒器油嘴技術在石化系統的應用

楊再忠

【摘 要】百得燃燒器油嘴（以下簡稱油嘴）從開始使用時，它能把燃油均勻地霧化后噴出并經火焰擴散盤風壓的二次霧化送到加熱爐燃燒室內燃燒，到逐漸出現燃油燃燒不完和加熱爐輻射管結焦的這個過程，在最初形成時是很難被發現和引起重視的。通過對油嘴的結構、有關技術要求和特性參數的分析，以便找出這一過程產生的原因及解決的辦法，并引起使用單位的重視，同時提出正確維護和使用油嘴的方法。

【關鍵詞】加熱爐；燃燒器；油嘴；油嘴特性參；保養周期；汽蝕；結焦；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）生產的重油燃燒器，共有兩個系列：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化程度高、安全性好、節能效果明顯等特點，這些都在使用過程中得到驗證，實樣見（圖1圖2）。在2007年至2009年這兩年期間，石化管道儀長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口，購置費用高，因此引起所在單位有關部門和技術人員的重視，開始著手研究百得燃燒器有關使用和技術問題。

油嘴是安裝在燃燒器上的一個重要部件，在石化管道系統每年都有數以萬噸的原油通過這個油嘴完成燃燒，以滿足加熱爐供熱需要，因此進一步研究油嘴技術對安全、低耗輸油具有重要的意義。

1 油嘴結構及有關技術要求

1.1 油嘴結構與使用前的檢查

油嘴是由連接體、噴嘴、旋轉室、回油管和密封圈五個零部件組成的（見圖3）。從油嘴分解實樣圖看結構并不復雜，但每個零部件加工精度和配合公差要求較高，因此有必要對油嘴的結構有一個大致的了解，這樣能幫助我們在今后正確地拆裝油嘴。油嘴組件在出廠時就已經裝配好了，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室錐面是否完全接觸。油嘴在出廠時涂了一層防銹油，當連接體螺母與回油管螺栓（見圖3）擰緊后，噴嘴與旋轉室兩錐面之間的防銹油被擠出，在一定的時間內兩個錐面就形成壓痕，通過壓痕就能大致判斷是否完全接觸。如果兩個錐不能完全接觸就會出現油嘴霧化不良，燃燒不完全，加熱爐輻射管結焦等現象。

1.2 嘴油有關技術要求

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

2 噴嘴特性參數

在石化管道系統中所有熱輸泵站的加熱爐上使用的都是回油油嘴，它用于比例調節式燃燒器上。這種燃燒器可是根據加熱爐的供熱需要不斷地調節它的耗油量。它在流量最小時啟動，然后通過鍋爐的自動控溫儀器或壓力探頭自動升到最大流量；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，送油量也相應發生變化。

這種油嘴特性參數有三個，在出廠時廠家把它用激光打標機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，這是因為使用的是回油噴嘴，它在滿足加熱爐供熱需要的同時將部分原油通過回油管返回。在石化管道系統中熱輸泵站使用的加熱爐主要有三種型號GW2500KW、GW5000KW、GW8000KW，分別使用輸油量為200-275㎏/h、500-600㎏/h、800-900㎏/h這三個系列的油嘴。使用單位應根根所使用的加熱爐功率和供熱要求在對應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，還會導致回油壓力調節過高，增壓泵負荷增加；使用輸油量過大的油嘴，則導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而且長，使用噴射角大的油嘴情況正好相反，使用單位應根據實際情況選用。

2.3 輸油比

輸油比就是油嘴的噴油孔數與進油口數之比。因為一支油嘴只有一個噴油孔，所以這個數只能是一個為1的常數，而進油口數是噴嘴錐面與旋轉室錐面重合形成的進油口數，這個數是由旋轉室進油槽的個數所決定的，如圖5所示的是一個有5個進油槽口的旋轉室，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，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重要特性參數，它還決定了霧化燃油從噴嘴噴出油流的螺旋線的條數。通過觀察爐膛燃燒就會發現火焰是呈螺旋狀的，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入燃燒室火焰穩定、方向性好的原因。

3 油嘴出現霧化燃油不良和燃燒不完全的檢查和保養

當油嘴在連續使用時，噴嘴120°錐面和旋轉室進油槽的三個面（見圖5）中任意一個或兩個以上的面就會發生結焦或磨損，這時油嘴開始出現霧化燃油不良和燃燒不完全的情況，發現這種情況最好的辦法就是在油嘴使用到一定時間后進行定期檢查和保養。

3.1 油嘴維護保養周期

油嘴維護保養周期主要取決于所用燃油的物性，其關系見表1。

表1 原油物性與油嘴保養周期

從表1原油物性與油嘴保養周期分析，油嘴保養周期與粘度的關系不大，主要取決于原油中的膠質+瀝青含量，當膠質+瀝青含量>10﹪時，油嘴的保養周期會更短，使用單位應根據具體情況確定油嘴的保養周期。油嘴結焦分為內外兩個部份，在這里討論的是油嘴內部結焦對燃油霧化的影響。油嘴是安裝在火焰擴散盤中心處的，它盡管有火焰擴散盤均勻分配的風量和噴出的燃油及回油冷卻，但它的表面溫度仍然可達到400℃以上，油嘴內具備了結焦的溫度條件。由于使用的是回油油嘴，所以油嘴內會產生汽蝕，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焦與磨損要嚴重得多，由于從2009年10月以后在石化管系統不再使用煤焦油，所以在這里不詳細介紹。

3.2 油嘴的維護保養

當油嘴使用到保養周期后，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 噴嘴的維護保養

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

3.2.2 旋轉室的維護保養

檢查旋轉室進油槽（圖5）的三個面結焦和蜂窩狀損壞程度，先用刀片清除進油槽面上的結焦，再用1800號砂紙打磨槽面，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 回油管維護保養

回油管（見圖5）一般不會出現結焦，磨損程度也較輕，但要檢查回油管內孔的三條螺旋線并清洗干凈，以避免原油中膠質附著在螺旋線上，使通過回油管進入槍體的回油產生氣阻而導致回油不暢的現象發生。

對以上三個零部件保養完以后，按圖4順序組裝后即可以使用。經過保養后的油嘴與新油嘴的性能一樣，但這樣的保養最好不要超過四次，這是由于噴嘴和旋轉室其它燃油和回油通過的工作面不易修復，所以當油嘴使用到這種程度時應及時報廢。

4 結 語

百得燃燒器技術含量較高，油嘴僅僅是它的一個重要部件，還應對它各個系統的結構、性能和原理有一個了解，這樣才能應用所掌握的油嘴技術安全、經濟、節能地使用油嘴。雖然一支油嘴在連續使用5000小時以上時不會出現明顯的結焦和燃燒不完全的現象，但在石化管道系統所使用的大功率加熱爐上能及早發現這一現象，及時并采取措施，節能效果還是比較明顯的，在發展低碳經濟的今天具有重要的意義。

[責任編輯：張濤]