萬 勇

成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司，四川 成都 610051

UCC萬噸級水泥熟料生產線重油系統(tǒng)的安裝與調試

萬 勇

成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司，四川 成都 610051

UCC10 000 t/d水泥生產線是我國第一條萬噸級水泥生產線出口項目，其煅燒熟料的燃料以重油為主。其重油系統(tǒng)的安裝不僅包括重油卸油泵、重油低壓循環(huán)泵、重油高壓泵、導熱油循環(huán)泵、導熱油鍋爐、膨脹罐、重油加熱器、計量閥組、窯頭窯尾燃燒器等的安裝，還包括重油儲存罐與導熱油罐的制作安裝和重油管道、導熱油管道、伴熱管安裝。在調試中，主要存在管道輸送不暢或輸送設備跳停問題。

重油 配置 安裝 調試

0 引言

UCC10 000 t/d水泥生產線是我國第一條萬噸級水泥生產線出口項目，也是我國第一條擁有核心技術裝備自主知識產權的萬噸級水泥生產線。該項目于2005年4月16日開工建設，于2006年12月建成投產，并于2007年4月26日全面通過考核驗收。該項目原設計采用天然氣作為燃料，后在建設過程中業(yè)主又增加一套燃油重油系統(tǒng)，采用天然氣和重油混燒，在實際操作過程中天然氣只用于點火和作為重油燃燒的輔助燃料，燃料以重油為主。這與我們在國內建設的水泥生產線的燃燒系統(tǒng)是不同的。本文就該系統(tǒng)的安裝與調試進行總結，以資類似項目建設借鑒。

1 系統(tǒng)設備、流程及燃料

1.1 系統(tǒng)設備

該重油系統(tǒng)（主要設備配置見表1）由重油泵房、重油罐區(qū)、鍋爐房、重油輸送循環(huán)管線、導熱油循環(huán)管線、重油計量閥組、燃燒器等組成。

1.2 系統(tǒng)流程

重油卸車經重油泵房低壓卸油泵抽吸送至重油儲存罐儲存；重油儲存罐的重油經預熱達到50～60 ℃時滿足泵送流動要求時，經重油泵房低壓循環(huán)泵送入鍋爐房，在鍋爐房重油分三路，一路經窯頭高壓泵增壓送入雙聯(lián)加熱器加熱，經計量閥組送至窯頭燃燒器，一路經窯尾高壓泵增壓送入雙聯(lián)加熱器加熱，經計量閥組送至窯尾燃燒器，另一路作為煅燒鍋爐燃料流向鍋爐；導熱油作為重油的加熱介質，經鍋爐加熱升溫，經導熱油循環(huán)泵循環(huán)，從重油儲存罐到重油泵房、鍋爐房、計量閥組，一路伴隨重油而行，為重油加熱伴熱。

1.3 燃料

我們常說的重油是以原油加工過程中的常壓油、減壓渣油、裂化渣油、裂化柴油和液化柴油等為原料按一定比例調合而成的油品。其成分主要是碳氫化合物，另外含有部分0.1%～4.0%硫黃及微量的無機化合物。使用重油時，必須選取與其用途相適應的性質，必須重視其粘度、密度、凝固點、閃點、殘?zhí)俊⑺旨半s質、灰分、硫分、發(fā)熱量等性質。在選擇重油時可結合文獻[1][2][3]進行綜合考慮。UCC生產線選用的重油見表2。

2 重油系統(tǒng)的安裝

2.1 主機設備安裝

包括重油卸油泵、重油低壓循環(huán)泵、重油高壓泵、導熱油循環(huán)泵、導熱油鍋爐、膨脹罐、重油加熱器、計量閥組、窯頭窯尾燃燒器等。安裝前應仔細檢查每套設備上的儀表、閥門、安全閥等零部件是否完好無缺，特別是燃燒器油槍上槍頭以及各種規(guī)格流量孔板(霧化片)、一次油霧化器、二次油霧化器等要單獨妥善保管；對照圖紙設備，對土建基礎進行檢查驗收；吊裝就位（吊裝過程中注意保護設備，特別是對易損件的保護）；嚴格按照圖紙和規(guī)范要求進行找平找正；設備固定灌漿。對于燃燒器的安裝和定位，嚴格按照系統(tǒng)供應商提供的圖紙進行施工：窯頭燃燒器必須與窯中心線保持一致，其定位應參照窯熱態(tài)點，伸進窯內位置距熱態(tài)點500 mm；窯尾燃燒器按設計圖紙布置，伸進分解爐的角度和長度應與設計保持一致。

表 主要設備配置

表2 UCC生產線重油的主要性質

2.2 重油儲存罐與導熱油罐的制作安裝

（1）庫壁板的選用。系統(tǒng)供應商提供的Φ24 m×12 m油庫制作圖，庫壁板周長75 420 mm，10等分，每塊鋼板長度7 542 mm，寬度2 000 mm，從底到上共6圈板，壁厚從11 mm到10 mm、8 mm、6 mm、6 mm、6 mm依次分布，11 mm鋼板用12 mm鋼板代替，選用非定尺板制作的油罐外觀美觀，但實際市面上供應的是定尺鋼板，長度5 000 mm～15 000 mm(整數(shù))，寬度700 mm～3 000 mm（整數(shù)）。因此，我們在每一圈布板時注意合理搭配：寬度按設計值選取，長度方向長短盡量均齊，避免短板出現(xiàn)，影響美觀，同時每一圈布板數(shù)量不要太多，減少焊縫量。若要選用長板焊接，則在施工過程須采取消除熱應力變形措施。

（2）儲存罐上的壓力測點、溫度測點、人孔門、溢流孔、進油口、出油口等孔洞應按供應商提供的圖紙和設計院轉化后的布置圖進行對照開設，孔洞開設要避開焊縫。

（3）儲存罐制作安裝完成后必須對焊縫進行探傷檢查，一般采用超聲波進行檢測，對關鍵部位采用X射線檢測。檢測完無問題，接下來進行水壓試驗。在進行試壓之前，對庫壁上所有孔洞用盲板封閉，然后進行灌水，在灌水試驗中應對基礎沉降進行觀測。若基礎發(fā)生設計文件不允許的沉降，應停止灌水，待處理后方可繼續(xù)進行試驗。灌水灌至最高設計液面試驗，保壓48 h，要求庫壁無滲漏，無異常變形。

（4）油罐按規(guī)范要求做好防雷接地。

導熱油罐的制作安裝需按圖施工，對焊縫進行超聲波探傷，罐體進行水壓試驗及除水干燥。

2.3 重油管道、導熱油管道、伴熱管安裝

安裝原則：先主管后支管。在管道安裝前需要做好以下準備：熟悉掌握重油系統(tǒng)的管道布置及流程圖；檢查與管道連接的各種設備已找正合格、固定完畢，標高、中心線、管口方位符合要求；管道組成件及管道支撐件等已驗收合格；管道、管件、閥門等內部已清理干凈，無雜質，其質量應符合設計文件要求（這里值得注意的是：未取用的管道應按不同規(guī)格堆碼存放，管口用塑料堵頭封上，無塑料堵頭須采取措施嚴禁堆放在砂石、泥土中；管件、閥門未取用前應單獨保管存放）。準備工作完成，接下按順序逐一施工：管道管件加工制作（U型補償器），管道支架制作安裝，管道施工測量放線；管道敷設及安裝；管道與設備連接。在管道的制作安裝過程中應注意：（1）管道上 U型補償器豎向布置，應在補償器最高點設放氣閥，并在管道最低點設放水閥。（2）兩個補償器之間以及每一個補償器兩側(指遠的一端)應設置固定支架。兩個固定支架的之間應設導向支架，以保證管道沿著規(guī)定的方向作自由伸縮。補償器兩側的第一個支架應為活動支架。（3）管道活動支架，可用24號工字鋼制作，從工字鋼腹板中部截取一半，高度120 mm，稍大于保溫層厚度，長度取值根據(jù)管道受溫度影響膨脹量來取定，截半的工字鋼的腹板與管道底部焊接。（4）與重油管道平行布置的熱油伴熱管不能直接點焊在主管上，伴熱管可采用綁扎帶或鍍鋅鐵絲等固定在主管道上，彎頭部位的伴熱管綁扎帶不得少于三遍。

管道系統(tǒng)安裝完畢后，應按設計或規(guī)范要求對管道系統(tǒng)進行壓力試驗。根據(jù)管道系統(tǒng)的不同使用要求進行試驗。壓力試驗是以液體和氣體為介質，對管道逐步加壓，達到規(guī)定的壓力，以檢驗管道強度和嚴密性的試驗。壓力試驗應以液體為試驗介質，當管道的設計壓力小于或等于6 bar，也可采用氣體為試驗介質，但應采取有效的安全措施（設壓力表、安全閥）。對重油泵房至鍋爐房的低壓重油管道、導熱油管道以及伴熱管道可通壓縮空氣進行壓力試驗，在保壓期間，對管線進行巡檢，查看有無泄漏。對鍋爐房至窯頭窯尾燃燒器的高壓重油主管道，須進行水壓試驗，試壓前將與管道連接的附屬設備脫離，裝上盲板，試驗壓力為工作壓力的1.5倍（60 bar），試壓時間45～60 min，試驗完畢無泄漏，排水，用壓縮空氣吹干管道殘留水分。

管道試壓完畢后進行管道保溫，保溫層采用有一定強度的巖棉管殼，外保溫層選用0.5 mm鋁皮或鍍鋅鐵皮。

3 重油系統(tǒng)的調試

3.1 重油系統(tǒng)管網(wǎng)導熱油循環(huán)

根據(jù)計算準備100桶導熱油（每桶208升）約20 m3，在注入導熱油罐前，檢查熱油管道上放氣閥，排水閥是否到位，重油儲存罐封人孔門之前，還需檢查加熱管（導熱油管）上固定管箍，松動螺母，對加熱管道敲打抖掉附在管道內的焊渣、焊瘤，以便下一步熱油循環(huán)除渣；再次檢查管道上的固定支架、導向支架、活動支架是否正確；檢查導熱油罐內無水、無雜質。在鍋爐房外放一個自制的大油桶（可以裝3～4桶油），桶內放1臺潛水泵，用潛水泵往導熱油罐注油，導熱油再經加油泵，往導熱油膨脹罐和導熱油主循環(huán)管道注油。在這里需要說明一下，導熱油各循環(huán)主管道和伴熱管道是相互貫通的，管線布置錯綜復雜，要排除管道內空氣注滿油難度較大。根據(jù)系統(tǒng)供應商現(xiàn)場工程師操作步驟，分區(qū)進行注油排氣，先從鍋爐房開始，然后到低壓重油泵房和重油儲存罐，最后到窯頭窯尾燃燒器。實現(xiàn)這個步驟通過設在鍋爐房的熱油分配器上聯(lián)通閥進行調節(jié)。鍋爐房的注油排氣具體操作過程如下：首先，關閉鍋爐房熱油分配器中流向低壓重油泵房及窯頭窯尾的熱油進出閥門，打開分配器的聯(lián)通閥及剩余閥門，然后通過熱油加油泵把熱油加到熱油膨脹罐內和熱油主循環(huán)管道內，使熱油膨脹罐內的油標達到2 m左右，再給熱油膨脹罐加氮氣密封，使其油標保持2 m左右，壓力達到5～6 bar，然后逐一打開管道上排氣閥，見到熱油連續(xù)不斷流出為止。這樣操作要重復3～4次。以保證熱油充滿管道并且沒有空氣混存現(xiàn)象。重油低壓泵房及重油罐區(qū)、窯頭窯尾管道注油排氣操作同鍋爐房的操作過程。管道注油過程結束后，將熱油膨脹罐的油標保持在70 cm左右，壓力為3～4 bar，然后準備開啟導熱油循環(huán)泵沖洗管道[4]。初次啟動循環(huán)泵，進口閥門全開（吸油面），出口閥門關閉（排油面），目的是避免電機超負荷，在電機啟動2 s后迅速打開出口閥門達到泵的最小流量。啟動后注意觀察進口壓力表，壓力值要保持在1.5 bar以上，低于1 bar即刻停泵關閉閥門并清理過濾網(wǎng)，同時按同樣啟動步驟啟動備用泵循環(huán)。循環(huán)泵進口壓力降低，顯示管道有空氣阻力或過濾網(wǎng)堵塞（焊渣、鐵銹、雜物等），在循環(huán)泵運行過程中，對熱油管網(wǎng)系統(tǒng)的排氣閥逐一打開排氣，排完氣即刻關閉閥門。每次清理過濾器必須清理干凈，準備10只油桶收集存放清理過濾網(wǎng)時排放的熱油。起初循環(huán)泵打循環(huán)停泵次數(shù)頻繁，隨著管道空氣和雜物變少，泵運行的時間會逐漸拉長。

3.2 導熱油鍋爐點火運行

先啟動循環(huán)熱油泵，運行半小時后，再點火升溫，本項目點火用的是天然氣（許多項目用的是柴油），當爐膛溫度達到重油燃燒溫度，再啟用重油燃燒。初次使用應緩慢升溫，按升溫曲線控制，以不超過10 ℃/h升溫，當溫度達到100 ℃時，循環(huán)熱油系統(tǒng)中的殘存水分和熱油中的微量水分開始氣化，逐一打開管道上排氣閥排氣，觀察壓力表指針變化，恒溫指針趨于穩(wěn)定時，再繼續(xù)按10 ℃/h升溫，排氣，觀察壓力表指針變化，當溫度達到180～200 ℃時，保持一段時間。整個升溫過程需要2～3天。當系統(tǒng)排氣完畢，鍋爐就可以投入使用了。

該項目鍋爐采用全自動運行，溫度參數(shù)設定后，鍋爐會根據(jù)溫度自動開啟、停止，在此期間不需要更改任何參數(shù)。值得注意的是：如果鍋爐內熱油量指示燈亮則說明鍋爐內熱油流量不足，即通過過濾器的流量偏小，說明過濾器堵塞嚴重，需要停泵，清洗過濾器，改用另外一臺泵運行，當另外一臺泵啟動后，按下控制柜復位按鈕；如鍋爐內燃油量指示燈滅，鍋爐會繼續(xù)運行，否則鍋爐會停止運行，停止運行后不要再對鍋爐進行操作，查找故障記錄，查找原因。

鍋爐保溫時不得停開導熱油循環(huán)泵，停爐時必須待爐溫降到規(guī)定范圍才能關停循環(huán)泵。

鍋爐本體上有控制面板，上面有報警指示燈，需特別關注的是：熱油膨脹罐油位、鍋爐內熱油流量過低、熱油溫度過高、鍋爐壓力過高、重油溫度過低、重油溫度過高等指示燈。

3.3 重油系統(tǒng)管網(wǎng)重油循環(huán)

對重油管道沖洗，清除管道內雜質（焊渣、鐵銹等）。鍋爐啟運后，重油儲存罐重油預熱溫度達到50 ℃，打開低壓循環(huán)泵進口閥門，重油經管道壓入低壓循環(huán)泵，進口壓力＞0.5 bar，打開出口閥門，準備啟動泵。對重油管道分兩步進行沖洗：首先，沖洗低壓泵房至鍋爐房重油分配器至低壓泵房的重油管道，關閉鍋爐房重油高壓泵進口閥門，關閉窯頭窯尾計量閥組流入重油分配器的進口閥門。低壓泵啟動后觀察進口閥門壓力，壓力低于0.5 bar停泵清理過濾網(wǎng)，啟動備用泵，繼續(xù)沖洗直至泵運行平穩(wěn)為止，在泵正常運行1～2 h后，通過壓力表緩慢關閉調壓閥直至管道壓力達到4～5 bar。最后，沖洗鍋爐房重油高壓泵至燃燒器計量閥組的重油管道，打開高壓泵進口閥門，出口閥門，調壓閥全開，觀察進口壓力表，進口壓力＞2.5 bar，啟動高壓泵。當進口壓力低于1 bar停泵清理過濾網(wǎng)，啟動備用泵，繼續(xù)沖洗直至泵運行平穩(wěn)為止，在泵正常運行1～2 h后，通過壓力表緩慢關閉調壓閥，直至管道壓力達到20 bar。

3.4 燃燒器燃燒控制

鍋爐正式投運，經高壓泵加壓的重油，送入加熱器進行加熱升溫，溫升至130 ℃（運動粘度＜17 m2/s）。一般壓力在35～40 bar，運動粘度＜17 m2/s的重油通過燃燒器形成的霧化效果較好，壓力可通過自動控制回路進行調節(jié)。不過，重油溫度并不是調得越高越好，過高會使加熱系統(tǒng)熱耗增加，同時導熱油在高溫下運行會變質縮短使用周期；過高析出的瀝青膠質和油等沉淀物容易堵塞油管油槍，另外高溫下重油氣化后從噴嘴噴出，易產生“氣阻”現(xiàn)象，使噴霧發(fā)生脈沖和發(fā)生爆音，導致燃燒不完全，溫度達到145 ℃重油產生氣化[1]。接下來準備油槍，選擇霧化板（流量孔板）、一次油霧化器、二次油霧化器，注意安裝順序。不同工況溫度、所需的重油流量對應的霧化板是不一樣的，霧化板有26、36、46、58、64、72、84等多種規(guī)格（對應的噴孔孔徑2.6 mm、3.6 mm、4.6 mm、5.8 mm、6.4 mm、7.2 mm、8.4 mm），見圖1。

圖1 燃燒器-流量壓力曲線

窯頭初次點火升溫，嚴格按照升溫曲線操作，升溫初期給油量很少，油槍必須選擇最小的霧化板，可選26或36型霧化板。孔板選擇大了，霧化效果變差，燃燒不完全，會出現(xiàn)滴油現(xiàn)象，對窯磚不利。窯升溫過程中，根據(jù)不同的溫度階段，所需重油量選用不同的霧化板。給油量通過控制計量閥組調節(jié)閥進行給定。燃燒器除自帶一根主油槍外，窯頭平臺上還配備一根備用油槍，要更換的霧化板事先在備用油槍上裝配好，等主油槍從燃燒器抽出來后，再將備用油槍放進燃燒器里，每次抽出的油槍一定要清理槍頭孔洞周圍結焦地方，用木片或銅片進行清理。

窯尾燃燒器共4只，按設計要求分散布置在分解爐底部不同位置，燃燒器可燒天然氣，每只燃燒器里放設1只油槍，不同部位要求達到的溫度不同，對應的每只油槍給油量不同，因此在選擇霧化板時要注意，選小了溫度上不去，選擇大了霧化效果不好，燃燒不充分，未燃燒部分會裹附上升的生料粉，粘糊到分解爐底部錐體上方壁上，產生后續(xù)燃燒，形成局部高溫結皮，造成堵塞。在煙室上升煙道縮口地方設置燃燒器，在選擇霧化板時要考慮避免縮口上方結皮。判斷分解爐內部燃燒情況，可通過氣體分析儀測定CO濃度、O2濃度等以及分解爐出口溫度進行判斷。在生產中4只油槍可根據(jù)窯況隨時啟停。初次投料試生產，按設定油量進行選擇霧化板，并作好記錄，運行一段時間，觀察發(fā)現(xiàn)有問題，關停抽出其中1只油槍，重新更換霧化板，至投運后，再進行觀察，多次重復摸索，直到選擇適合在分解爐燃燒的最佳配置。

該項目設計的燃燒器空氣旋流裝置能使空氣和霧化的重油均勻混合，能增強對二次空氣的卷吸作用，這個特殊的空氣旋流裝置可改變火焰形狀，同時保持一次風流量不變。使用這種燃燒器，一次風量含量在7%～11%，這個值在實際使用過程中還可以優(yōu)化。燃燒器火焰調整：一次空氣壓力穩(wěn)定，調整“SWIRL”(旋流)從“-”到“+”，短火焰，形狀由窄變寬；一次空氣壓力降低，調整“SWIRL”(旋流)“-”到“+”，長火焰形狀，形狀由軟變寬。具體操作根據(jù)窯況進行。

4 問題與處理

（1）低壓循環(huán)泵，遇到泵前壓力低清洗濾網(wǎng)，準備啟動備用泵，每次2臺泵同時運行時，都因壓力過低跳停，將壓力值設到最低點仍然存在，經檢查發(fā)現(xiàn)啟動延時才3 s，改為30 s后，問題解決。

（2）窯尾重油計量閥組重油循環(huán)流程：進油主管道——計量閥組——獨立切斷閥組——計量閥組——回油主管道。調試初期重油循環(huán)，多次出現(xiàn)進油主管道上的安全閥被沖開現(xiàn)象，經查問題出在：高壓泵出口管道壓力調節(jié)回路未調試好，遇到管道壓力偏高時，不能自動調節(jié)閥門增大開度，分流管道流量降低壓力；計量閥組進油管與回油管之間連接的DN15分流管可分流一部分流量壓力，但管道上的手動調節(jié)閥，開度很?。挥嬃块y組上自動調節(jié)閥未打開，處于關閉狀態(tài)，循環(huán)通道不通。

處理措施：重新調試泵出口壓力自動調節(jié)回路；將分流管上手動調節(jié)閥門開度調大；將自動調節(jié)閥適當打開一點開度（設定此位置為關閉狀態(tài)）。通過調整，效果有所好轉。不足的是，由于將自動調節(jié)閥打開了一點后，不管是打重油循環(huán)還是正常噴重油，流向流量計的重油隨時都在被計量，現(xiàn)場流量計顯示的累計值不能真實反映噴入窯尾的累計值。窯頭重油計量閥門組比窯尾設計合理，油槍不噴油時，重油循環(huán)是通過計量閥組內部循環(huán)線實現(xiàn)的：計量閥組進油管與回油管之間除旁路DN15分流管，還連接一根回油管，此管道上設有一氣動閥，重油循環(huán)時會自動打開，不循環(huán)時關閉。重油循環(huán)流程：進油主管道——計量閥組循環(huán)線——回油主管道。

（3）某次窯頭燃燒器油槍突然跳停，鍋爐房加熱器上重油安全閥已被沖開，遍地是油。經查問題出在計量閥重油循環(huán)線，進油管與回油管之間回油管上的流量孔板孔徑太小，遇到雜質、油泥堵塞了。計量閥組重油循環(huán)線有2條：1條旁路DN15分流管（有手動調節(jié)閥），可分流一部分流量和壓力；另1條回油管上有氣動閥和流量孔板，油槍正常運行時，氣動閥處于關閉狀態(tài)，油槍關停時氣動閥自動打開，流入油槍這部分油經氣動閥、流量孔板返回主回油管道。如果孔板堵塞變小，油槍突然跳停，回油不及時，勢必會引起進油主管道油壓陡升，雖然高壓泵出口管道壓力調節(jié)回路會因壓力升高自動調節(jié)閥門減低管道壓力，但計量閥組至高壓泵出口有一定距離，壓力陡升時，自動調節(jié)閥動作滯后，還沒等到打開閥門時，管道上的安全閥門就被沖開了。處理措施：清理流量孔板；調大旁路DN15分流管調節(jié)閥開度。

[1] 王紅花.淺談重油的燃燒裝置[J].陶瓷, 2008(9):45-51.

[2] 中國石油化工股份有限公司.重質燃料油基礎知識與應用[M].北京: 中國石化出版社, 2009.

[3] [日]國井大藏.重油燃燒技術[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1977.

[4] 秦瑋.PILLARD重油燃燒系統(tǒng)安裝調試的關鍵過程分析[J].泥工程, 2013(1):44-46.

2015-03-25）

TQ 72.6

B

008-0473(20 5)04-0037-06

0. 6008/j.cnki. 008-0473.20 5.04.0