海上油氣田熱媒介質鍋爐點火程序優化實踐

符家寬　殷立云　蔡德純

摘 要：根據油田熱介質鍋爐運行過程中出現的典型啟動故障，對熱介質鍋爐的控制程序進行了深入分析，指出燃料氣和空氣比、燃燒器狀態、點火閥門開啟、火焰檢測等原因造成鍋爐點火失常。據此分析結果，對鍋爐啟爐過程中的點火程序進行了優化改進，提高鍋爐運行燃燒經濟性和運行安全性均有積極的意義，取得了良好效果。

關鍵詞：熱介質鍋爐;點火程序;優化實踐

1 引言

海上油氣田熱介質鍋爐主要為生產過程中油氣水處理提供所需的熱量，使各熱用戶達到一定的溫度，以滿足工藝處理的要求，其運行的穩定性和可靠性直接關系到油田的正常生產，而正常的生產過程中出現的典型啟動故障，特別是故障停爐后或者較長時間停爐后啟動過程中出現點火失敗等給正常生產提出了較大的挑戰。

2 熱媒系統簡介

熱介質鍋爐（又稱熱媒爐）由德國AURA GMBH公司提供，燃料為天然氣或柴油，正常生產時以伴生天然氣為燃料，燃料氣供氣故障時以柴油作燃料。系統選用性質穩定的合成烴混合物--熱油55（THERMINOL 55）作為熱介質，其攜熱能力強，難揮發，不易燃，可循環使用。

熱介質鍋爐以天然氣或柴油為燃料，通過燃燒器馬達提供助燃空氣，噴入爐膛內燃燒，爐管盤成圓筒型形成受熱面，燃燒火焰產生的熱量通過輻射和對流的形式將熱能傳遞給盤管內的導熱油，由熱油循環泵建立導熱油加熱系統的循環，被加熱的導熱油在熱用戶處與用熱工質進行換熱，從而將燃料燃燒產生的熱量，間接傳給用熱工質，完成加熱目的。換熱后的導熱油再返回到熱介質鍋爐里進行再次加熱，如此循環往復，實現連續加熱。

燃燒器采用威索RGL70油氣兩用一體式燃燒器，燃燒器配備有風門驅動裝置、燃氣減壓閥組、燃油/燃氣自動控制裝置，可以保證燃料燃燒充分，提高熱效率。燃油供應系統包括：球閥、離合器、油泵及燃料油閥、油槍電磁閥等組成。

3 鍋爐啟動過程介紹

天然氣、柴油雙燃料燃燒器有兩套燃料供應系統，其中燃氣供應系統由燃氣系統過來的燃料氣體經過手動球閥、燃氣過濾器、燃氣減壓閥減壓至燃燒器工作壓力后送至燃燒器電磁閥。燃燒中所需要的空氣，由燃燒器風機送入爐膛輔助燃燒，產生的高溫煙氣經內外盤管換熱后經煙道送入煙囪進行排放。使用柴油作為燃料時，風機通過離合器帶動燃料油泵運行，當伺服馬達到底點火位置時，點火變壓器上電，點火電極打火，同時打開兩臺燃料油閥和油槍電磁閥，通過壓力霧化把柴油噴射到爐膛內，霧化柴油被點火電極點燃點火成功。

4 點爐失敗原因分析

熱介質鍋爐點火工作過程：當點火程序執行到爐膛大風吹掃結束，風門開始關小到點火位時，點火變壓器通電，電極打火。延時4S后點火電磁閥通電打開，同時燃氣安全閥上電打開，燃燒頭點火火焰燃燒，UV紫外線探測探頭監視到火焰，但是未進入監測狀態，點火正常后5S，火焰探頭開始進入判斷火焰邏輯，如果火焰正常，則說明點火成功，若探測不到火焰，燃燒器停爐顯示火焰故障停爐。火焰探頭正常后1S，點火變壓器失電，火焰探測器持續探測。點火變壓器失電后，火焰探測器探測火焰正常，說明點火電極點火正常，點火成功，持續1S鐘后，燃氣主閥打開，主火焰建立，火焰探頭持續探測火焰，火焰正常則啟爐成功。

4.1 點火電極不能正常點燃

燃燒器、鍋爐本體及附屬件等原因都可以導致鍋爐點火過程中失敗。其中比較典型的點火失敗主要集中在在燃燒器上，燃燒器主要包括風機、火焰監測裝置、限制裝置，伺服調節機構以及其他安全裝置故障導致不能正常點火。

4.2 主火焰不能正常點燃

主火焰不能順利點燃的原因，火焰形成，但在切換到主火焰時燃燒器故障，過濾器太臟堵塞，調節閥入口壓力低，燃氣供給不足導致主火焰熄滅;穩壓閥動作遲緩，燃氣閥打開瞬間，燃氣流量需求較大，穩壓閥動作遲緩導致燃氣量不夠;燃氣流量計損壞或供氣管道中積水造成在燃氣主閥打開過程中壓力波動大導致燃燒器異常停爐;火焰監測器臟火焰監測器是監測火焰是否正常燃燒的儀器，火焰監測器臟無法監測到運行的火焰，以致監測器認為火焰熄滅引起誤報停爐。

5 采取措施

造成鍋爐啟動失敗的原因較多，有時可能是設備的原因，有時可能是設計時鍋爐啟動過程中的程序缺陷造成經常性的啟爐故障。查找啟動過程中出現故障的關鍵是根據現象仔細分析判斷出影響因素，以采取相應的措施，為保持鍋爐的平穩運行和正常啟動鍋爐。

5.1 鍋爐硬件優化措施

保持各轉動部件潤滑良好，防止風門葉片卡阻。燃燒器風門卡阻和主風門關閉不嚴，這些問題產生的主要原因是風門轉動部分潤滑不好，葉片開關不能到位。調節好燃燒器燃氣與空氣混合比，特別是燃燒器處于點火位時風門開度及風量大小直接影響鍋爐正常啟動，提高點爐成功率，同時有利于控制煙氣中氧含量，提高爐效率。及時清理火焰監測器，防止儀表檢測不到火焰或者誤報引起停爐，及時清理火焰監測器，使火焰監測器始終保持干凈狀態，保證監測器正常運行。

5.2 鍋爐控制軟件的優化措施

調整爐膛大風吹掃時間設定，由原來的60秒延長至10min。當點火程序執行到爐膛大風吹掃結束，風門開始關小到點火位時，點火變壓器通電，電極打火，同時打開燃氣安全閥。延時4S后點火電磁閥通電打開，燃燒頭點火火焰燃燒，UV紫外線探測探頭監視到火焰，5S后點火變壓器失電，進入第一火焰安全時間，2S后火焰探測器介入，火焰探測正常，火焰探頭開始進入判斷火焰邏輯，如果火焰正常，則說明點火成功，若探測不到火焰，燃燒器停爐顯示火焰故障停爐?；鹧嫣筋^正常后4S，火焰探測器持續探測?；鹧嫣綔y器探測火焰正常，說明點火電極點火正常，持續4S鐘后，燃氣主閥打開，主火焰建立，火焰探頭持續探測火焰，進入第二火焰安全時間，火焰正常3S后，關閉點火電磁閥，火焰正常則啟爐成功。

調整燃氣安全閥打開時間，燃氣撿漏通過后到點火位時，點火變壓器上電的同時打開燃氣安全閥，為點火槍的正常點火做好準備，避免點火電磁閥和燃氣安全閥同時打開造成燃氣壓力瞬間波動引起點火失敗。通過調整燃氣主閥和燃氣安全閥打開時間后，解決了鍋爐啟動過程中經常性的點火失敗及燃燒器故障停爐問題，大大提高了鍋爐安全啟動的效率，減少了對燃氣主閥的沖擊，延長了設備的使用壽命。

6 優化后效果分析

提高點火成功率，降低設備損耗。調整燃氣安全閥打開時間，燃氣撿漏通過后到點火位時，點火變壓器上電的同時打開燃氣安全閥，為點火電極的正常點火做好準備，避免點火電磁閥和燃氣安全閥同時打開造成燃氣壓力瞬間波動引起點火失敗。通過調整燃氣主閥和燃氣安全閥打開時間后，解決了鍋爐啟動過程中經常性的點火失敗及燃燒器故障停爐問題，大大提高了鍋爐安全啟動的效率，減少了對燃氣主閥的沖擊，延長了設備的使用壽命。

快速排除點火故障。通過點火程序的優化，把火焰檢測介入時間點放在點火變壓器退出時間點之后，成功避開點火電極打火造成的假火焰信號的干擾。通過第一穩焰時間、第二穩焰時間的設定，對點火過程、點火電極燃燒過程、主火焰建立過程等三個時間段有效界定，通過報警功能，直觀顯示在觸摸屏上，為故障排除提供了準確直觀的信息。

7 應用效果

3套熱介質鍋爐點火程序優化以來，效果明顯。燃燒器設備無論是硬件還是程序啟爐過程中基本上一次點火成功，提高了設備啟動的安全性，與往年相比維修費用及人力大大減少。避免了因鍋爐故障檢修時間過長及次數多對下游熱用戶造成的生產影響，間接減少生產損失效果顯著。