潘瑞紅

（寶鋼發(fā)展有限公司，上海 寶山 201900）

1 綜合說(shuō)明

燃燒器是指：使燃料和空氣以一定方式噴出混合燃燒的總稱。火焰：是燃料和空氣混合后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵a(chǎn)物的化學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的可見(jiàn)光或其他的物理表現(xiàn)形式，也就是一種物理現(xiàn)象。紫外火焰掃描器：采用紫外光敏管作為傳感元件，掃描燃燒室內(nèi)火焰是否存在[1，2]。

根據(jù)國(guó)家節(jié)能減排的要求，同時(shí)為滿足生產(chǎn)、生活用汽的需要，經(jīng)充分的計(jì)劃與籌建，業(yè)主方由燃?xì)忮仩t取代燃煤鍋爐。結(jié)合各類精煉爐用汽的實(shí)際情況，新建一座以天然氣為能源、蒸發(fā)量為75t/h的燃?xì)忮仩t房，對(duì)煉鋼的精煉過(guò)程進(jìn)行供汽，要求鍋爐在供汽過(guò)程中無(wú)任何質(zhì)量缺陷，無(wú)污染，操作和保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便。鍋爐房選用水管臥式全自動(dòng)燃?xì)忮仩t三臺(tái)，1#鍋爐為低壓飽和蒸汽鍋爐，額定壓力為0.7MPa；2#、3#鍋爐為低壓過(guò)熱蒸汽鍋爐，過(guò)熱蒸汽鍋爐額定壓力為1.25MPa，過(guò)熱蒸汽溫度為300℃，鍋爐型號(hào)SZS25-1.25-QT。為確保燃?xì)忮仩t運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，經(jīng)反復(fù)論證，鍋爐配套時(shí)選用的燃燒器型號(hào)為德國(guó)扎克GS 220，屬分體式低Nox氣體燃燒器，這是一款國(guó)際知名品牌的成熟產(chǎn)品。

（1）燃?xì)忮仩t由建設(shè)轉(zhuǎn)為調(diào)試、烘爐、煮爐和試運(yùn)行后，按計(jì)劃開(kāi)始供應(yīng)全部生產(chǎn)、生活用汽。運(yùn)行初期，由雙良鍋爐廠技術(shù)專家和德國(guó)扎克技術(shù)專家進(jìn)駐燃?xì)忮仩t房進(jìn)行全程跟蹤調(diào)試。期間因燃燒系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障使鍋爐系統(tǒng)調(diào)試不順利、試運(yùn)行不平穩(wěn),嚴(yán)重影響了調(diào)試、試運(yùn)行工作,甚至調(diào)試無(wú)法進(jìn)行。在鍋爐聯(lián)動(dòng)調(diào)試時(shí)，雙良和扎克的技術(shù)專家認(rèn)為它們的產(chǎn)品都是成熟產(chǎn)品，配套性能很好，不存在個(gè)體差異，只要各個(gè)燃燒參數(shù)設(shè)置完成，再進(jìn)行微調(diào)，調(diào)試應(yīng)該會(huì)順利進(jìn)行。但是調(diào)試過(guò)程中燃燒器經(jīng)常出現(xiàn)莫名的熄火故障，無(wú)論如何也不能很穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著倒計(jì)時(shí)的臨近，燃燒器不能穩(wěn)定運(yùn)行使雙良和扎克的技術(shù)專家感到非常棘手。我們包括各運(yùn)行班組的員工也針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，紛紛出謀劃策，探討問(wèn)題的癥結(jié)。

（2）由于出現(xiàn)問(wèn)題的頻次較多，我們首先設(shè)立了一本“鍋爐異常記錄本”，對(duì)每一次出現(xiàn)的“異常”都記錄并要求盡可能的詳細(xì)，為解決問(wèn)題提供有益的依據(jù)。

（3）經(jīng)一段時(shí)日的現(xiàn)場(chǎng)觀察、跟蹤,我們分析、歸納其主要原因是鍋爐燃燒系統(tǒng)火焰掃描儀出現(xiàn)故障的頻率較高,使鍋爐燃燒控制系統(tǒng)因?yàn)闄z測(cè)不到火焰信號(hào)而發(fā)出錯(cuò)誤的停爐指令。在調(diào)試、試運(yùn)行期間出現(xiàn)問(wèn)題,很容易造成生產(chǎn)安全事故,嚴(yán)重影響生產(chǎn)的長(zhǎng)周期安全及平穩(wěn)運(yùn)行。鍋爐運(yùn)行“異?！睉?yīng)該盡快解決。經(jīng)統(tǒng)計(jì)僅運(yùn)行初期的二個(gè)半月內(nèi)共計(jì)發(fā)生80次異常停爐現(xiàn)象。

針對(duì)上述燃燒器故障，對(duì)照運(yùn)行調(diào)試手冊(cè)進(jìn)行再次細(xì)分，我們又發(fā)現(xiàn)燃燒器故障中火焰故障率明顯偏高。

（4）同時(shí)，現(xiàn)有的火焰掃描儀一般具有兩段式結(jié)構(gòu)，兩段式結(jié)構(gòu)的圓筒需要相互套接，其同軸度往往難以確保，因此造成檢測(cè)火焰的角度有所偏差，也容易造成燃燒器熄火。

2 實(shí)施主要過(guò)程

（1）由于燃?xì)忮仩t要處于連續(xù)供汽的良好工況，其運(yùn)行負(fù)荷會(huì)隨著用汽的峰谷不斷轉(zhuǎn)換，從燃燒器的旁邊進(jìn)行檢測(cè)火焰會(huì)增加不穩(wěn)定性，我們就從各個(gè)系統(tǒng)的整體性上考慮，既然GS 220燃燒器是油氣兩用，而燃?xì)忮仩t又單獨(dú)使用天燃?xì)?，燃燒器上原?個(gè)火焰掃描器安裝位置及一根油噴嘴（油槍孔位），我們就從各個(gè)部位的最佳位置考慮，火焰掃描器原安裝位置在距燃燒器中心23cm的位置，而油噴嘴（油槍孔位）就在燃燒器中心位置。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我們提出將原火焰掃描器從原偏中心23cm的位置移到油槍孔位，即燃燒器中心位置。

改良前后火焰檢測(cè)儀安裝在燃燒器端面外部的側(cè)面示意圖

（2）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,通過(guò)調(diào)研,要使鍋爐系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行,確保設(shè)備長(zhǎng)周期安全及平穩(wěn)運(yùn)行，必須將火焰掃描儀置于良好的位置，而綜觀燃燒器最佳火焰觀測(cè)點(diǎn)是位于燃燒器的中心位置。再根據(jù)調(diào)試手冊(cè)，發(fā)生H004的故障有以下三種可能性：

運(yùn)行中燃?xì)鈮毫μ突鹧姹淮迪ǎ€未觸發(fā)燃?xì)鈮毫Φ蛨?bào)警。運(yùn)行中火焰掃描器或者線路故障。火焰探頭觀火角度不合適。

針對(duì)上述三個(gè)原因，我們進(jìn)行了分析：①運(yùn)行中燃?xì)鈮毫μ突鹧姹淮迪?。?duì)燃?xì)膺^(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行拆修，同時(shí)在運(yùn)作中通過(guò)比對(duì)燃?xì)夤艿赖膲毫Ρ泶_認(rèn)運(yùn)行中檢查燃?xì)鈮毫μ幱?5KPa，均為正常狀態(tài)，基本排除這一可能性。②運(yùn)行中火焰掃描器或者線路故障。通過(guò)檢測(cè)在運(yùn)行中高負(fù)荷時(shí)火焰掃描器能夠接受到信號(hào)，同時(shí)通過(guò)更換檢查線路及更換新火焰掃描器排除了火焰掃描器或者線路故障的可能性。③運(yùn)行中火焰掃描器從燃燒器外殼的縫隙中對(duì)火焰進(jìn)行檢測(cè)，但是小火燃燒時(shí)，火焰漂移，有時(shí)被穩(wěn)焰盤(pán)遮擋，火焰掃描器位置不是最佳，可能發(fā)生檢查不到火焰，在運(yùn)行中發(fā)生停爐，這一可能是存在的。

（3）根據(jù)燃燒學(xué)理論可知,鍋爐燃燒的實(shí)質(zhì)是燃料中的碳或碳?xì)浠衔锱c空氣中氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以在燃燒器噴出燃料后,爐膛火焰大致分成4個(gè)區(qū)域：燃料混合區(qū)、初始燃燒區(qū)、充分燃燒區(qū)及燃料燃盡區(qū)研究結(jié)果顯示,火焰波動(dòng)頻率伴隨燃燒階段不同分布在2～600Hz之間,由于初始燃燒區(qū)火焰亮度變化頻率最大、亮度高,所以對(duì)于單只燃燒器來(lái)說(shuō)初始燃燒區(qū)是最佳的火焰監(jiān)測(cè)區(qū)域。

而不同燃料的光譜分布特性區(qū)別很大,油火焰含有大量的紅外線、部分可見(jiàn)光和少量紫外線,氣體火焰有豐富的紫外線、紅外線和較少的可見(jiàn)光。在燃燒器的最佳觀火角度是油噴嘴和油槍孔位。

（4）調(diào)整后的測(cè)試結(jié)果表明：火焰掃描的成功率大大提高，燃燒器運(yùn)行趨于正常?；鹧鎾呙璧男Ч黠@好轉(zhuǎn)，信號(hào)也有明顯增加和穩(wěn)定。經(jīng)扎克專家的同意，燃?xì)忮仩t房的其它二臺(tái)鍋爐火焰掃描器的位置也作相應(yīng)調(diào)整，鍋爐的調(diào)試和試運(yùn)行基本順利。

自調(diào)整后鍋爐熱平衡測(cè)試期間，火焰檢測(cè)故障只有5次，故障率從83.3%下降到33.3%，相比原來(lái)下降50%，可見(jiàn)這一“措施”是合理、有效的，并且得到扎克專家的認(rèn)可。鍋爐按計(jì)劃順利通過(guò)了熱平衡和環(huán)保測(cè)試，最終通過(guò)了鍋爐整體驗(yàn)收。

（5）在火焰掃描器移位安裝后,由于火焰掃描器的外徑與油槍孔位的內(nèi)徑不匹配，進(jìn)行了纏繞塑料帶的方式進(jìn)行了固定，這種方式容易引起震動(dòng)，對(duì)火焰掃描仍然有不穩(wěn)定的情況。為此,在鍋爐油槍孔位與火焰掃描器的外徑處增設(shè)一只穩(wěn)定環(huán)，如圖6、圖7、圖8所示，這樣提高了火焰掃描器的穩(wěn)定性和可靠性,給火焰掃描器的檢測(cè)創(chuàng)造了更好的條件。

火焰掃描儀上增設(shè)穩(wěn)定環(huán)前后的結(jié)構(gòu)示意圖

3 本技術(shù)方案特點(diǎn)

經(jīng)對(duì)品牌燃燒器的火焰掃描器移位安裝后,火焰掃描器檢測(cè)效果顯著改善，解決了鍋爐在小負(fù)荷區(qū)域容易檢測(cè)不到火焰的問(wèn)題，基本確保了鍋爐正常運(yùn)行。

4 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)改良火焰檢測(cè)儀的安裝結(jié)構(gòu)，大大降低了燃燒器故障中的火焰故障率；故障率從83.3%下降到33.3%，相比原來(lái)下降50%?；鹧鎾呙鑳x檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確；火焰掃描儀檢測(cè)放線準(zhǔn)確，提高了穩(wěn)定性，燃?xì)忮仩t的安全運(yùn)行系數(shù)大大提升。調(diào)試成功后，燃?xì)忮仩t房三臺(tái)燃?xì)忮仩t的火焰掃描器均作移位安裝。