但亮亮

（江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪335424）

江西銅業(yè)集團有限公司貴溪冶煉廠現(xiàn)有4套冶煉煙氣制酸系統(tǒng)，均采用接觸法制酸工藝。轉(zhuǎn)化工序設(shè)置始動爐系統(tǒng)，為預熱氣體提供外部熱量，制酸系統(tǒng)開車時將轉(zhuǎn)化器催化劑床層溫度由常溫逐步升溫至催化劑起燃溫度以上，進入正常生產(chǎn)過程。另外，始動爐系統(tǒng)在進轉(zhuǎn)化器一段煙氣SO2濃度長時間低于熱平衡濃度時進行補溫。未通預熱風時，始動爐爐膛溫度控制在500 ℃，預熱器底部溫度控制在400 ℃。通入預熱風時爐膛溫度控制在1 000 ℃，預熱器底部溫度控制在580 ℃，預熱器出口溫度控制在520 ℃以內(nèi)。燃燒風機提供燃燒所需氧氣，稀釋風機一、二次風控制調(diào)整爐膛溫度和預熱器底部溫度。

1 存在問題

為進一步適應清潔生產(chǎn)的需求，2016年貴溪冶煉廠硫酸車間二系統(tǒng)始動爐完成由燃油變?yōu)槿紵烊粴獾母脑臁?016年10月二系統(tǒng)年修期間，三、四系列始動爐在運行升降溫過程中存在以下問題：

1）始動爐用天然氣流量計存在偏差。始動爐用天然氣流量計的計量不準確，不能指導操作工對始動爐運行參數(shù)調(diào)整。進始動爐天然氣沒有進行預混，燃燒火焰偏黃，燃燒效率不高，且燃燒初期火焰易被吹滅。

2）風氣比難以控制。升降溫操作過程中均為儀表操作工手動調(diào)整燃燒風和天然氣的調(diào)配比，容易出現(xiàn)風氣比過大或過小現(xiàn)象，使得升降溫曲線偏離溫度控制要求。燃燒風與天然氣比例達不到最佳，導致燃燒不充分，爐內(nèi)氣流斷面壓差發(fā)生波動，引起爐體及附屬設(shè)備振動大、噪聲大。運行期間出現(xiàn)過稀釋風機自動閥門氣源管被振脫現(xiàn)象，運行過程中存在隱患。

3）溫控調(diào)節(jié)性差。始動爐二次稀釋風閥控制預熱器底部溫度，線性調(diào)節(jié)差，需頻繁大幅度調(diào)整閥門開度，增加了操作工作量。

2 解決方案

為了解決上述問題，使操作過程中變得簡便智能，保障始動爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，2020年8月貴溪冶煉廠開始著手對三、四系列始動爐附屬設(shè)備進行技術(shù)改造。

2.1 增設(shè)新型智能燃燒器系統(tǒng)

三、四系列始動爐各增設(shè)1套新型智能燃燒器系統(tǒng)。燃燒器為分體式結(jié)構(gòu)，由燃燒機、燃氣閥組（含點火閥組）、火口磚、PLC控制箱和供風系統(tǒng)組成[1]。

燃燒機是使燃料和助燃空氣以合理的配比進行充分混合、在爐膛內(nèi)實現(xiàn)燃燒的部件，包括分體式燃燒機殼體、燃氣點火電極、燃燒器芯體、燃燒器接線箱、UV探頭等[2]。燃氣閥組是為燃燒機體提供穩(wěn)定壓力和流量并能夠?qū)崿F(xiàn)安全關(guān)閉手動球閥和壓力監(jiān)測的部件，包括手動球閥、壓力表、過濾器、減壓閥、單作用氣動球閥、燃氣壓力變送器和點火支路、閥檢漏系統(tǒng)、點火燃氣閥組（氣球閥、調(diào)壓器、電磁閥）等。點火支路包括單作用氣動球閥、手動球閥、燃氣管、點火金屬軟管等。

燃燒器安裝應符合下列要求：①嚴禁在設(shè)備及被焊工件表面引燃電弧，試驗電流或隨意焊接臨時支撐物；②燃燒器噴嘴標高±2 mm；③保證角度偏差小于0.5°，四角高度偏差小于10 mm；④燃燒器噪音不應大于75 dB（A）；⑤燃燒器振動速度不應大于5 mm/s。

按照燃燒機的運行程序要求，系統(tǒng)進行燃燒控制時按控制原理的功能可劃分為：啟動條件驗證、前掃氣、檢漏、燃燒閥和風量關(guān)到小火位置、建立點火火焰、建立主火火焰、根據(jù)負荷信號自動實現(xiàn)空燃比例調(diào)節(jié)、熄火、后吹掃等。同時，系統(tǒng)具備故障報警和鎖定 （停機）保護功能，確保燃燒器的安全穩(wěn)定運行。

四系列新燃燒器進風管管徑與舊燃燒器不一樣，現(xiàn)場加工制作“S”型向內(nèi)280 mm的長度為1 m燃燒風管。管道的安裝要符合GB 50236—2011《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》要求。

2.2 現(xiàn)場設(shè)置PLC控制箱

在現(xiàn)場設(shè)置燃燒器系統(tǒng)PLC控制箱，PLC控制箱是現(xiàn)場與儀表DCS信息交換的工具，對燃燒器各部件進行協(xié)調(diào)控制，以確保燃燒系統(tǒng)安全可靠運行。

現(xiàn)場控制箱切至“遠程”時，預熱器出口煙氣溫度由檔位控制，爐膛溫度及預熱器底部溫度由稀釋風閥自動控制或手動控制。現(xiàn)場控制箱切至“本地”時，預熱器出口煙氣溫度、爐膛溫度及預熱器底部溫度由檔位控制。

2.3 始動爐溫度計儀表電纜更換為專用電纜

始動爐溫度計儀表電纜更換為防爆專用電纜，燃燒器閥組信號接至現(xiàn)場操作箱。另加裝1根485通訊電纜專用接收器，將始動爐壓力點、溫度點、風機閥門開度等信號傳輸至現(xiàn)場PLC控制箱上，控制箱切至 “遠程”可實現(xiàn)儀表DCS上一鍵啟停。

2.4 新增升降溫控制程序

新增PLC控制程序，對始動爐爐膛內(nèi)升溫及降溫進行控制。始動爐爐膛在進行升降溫時可設(shè)定初始溫度及終點溫度，按照PLC程序內(nèi)保留的溫度升降曲線可自行進行調(diào)節(jié)控制溫度的相關(guān)參數(shù)，例如稀釋風機出口閥開度。

2.5 新增儀表通訊點

原有始動爐流量計、儀表壓力計、天然氣泄漏報警器及電纜保留利舊，相關(guān)溫度及電纜、燃燒風機、稀釋風機閥門電纜利舊。將原電纜接至現(xiàn)場PLC控制柜，再通過485通訊電纜傳信號至DCS系統(tǒng)。其他新增閥門及點火信號由現(xiàn)場PLC控制柜內(nèi)動作，儀表DCS上有狀態(tài)信號。

3 實施效果

相關(guān)硬件設(shè)備安裝調(diào)試完畢，程序自動控制和燃燒器檔位調(diào)節(jié)都引入到DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)一鍵智能操作，其中火力檔位分為11檔，分別設(shè)置好每一檔對應的燃氣閥、空氣閥、稀釋風閥位調(diào)節(jié)開關(guān)位信號，實現(xiàn)最佳燃氣比。

當現(xiàn)場啟動準備工作完畢，現(xiàn)場控制柜切至“遠程”控制，儀表室接收到信號后點擊DCS上二系列始動爐操作畫面中的“遠程啟動”按鈕，以下程序自動運行：

啟動燃燒風機、稀釋風機，風機運行正常后系統(tǒng)自動將燃燒風調(diào)節(jié)閥打開至吹掃閥位，進行點火前爐膛吹掃，同時系統(tǒng)將進行燃氣閥組的檢漏。首先進行燃氣總閥的檢漏步驟，再進行主燃氣閥、放散閥和點火閥檢漏，檢漏通過進入下一步，檢漏未通過則報警鎖定燃燒器。

吹掃完成后，燃燒風機風閥自動調(diào)小至點火閥位，燃燒器檔位位于初始“1”檔，啟動點火閥和點火器，火焰監(jiān)視器監(jiān)測到火焰信號常亮，點火成功。點火成功后可根據(jù)系統(tǒng)升溫要求逐步調(diào)大燃燒器檔位。爐膛溫度和預熱器底部溫度均實現(xiàn)自動控制。

利用二系統(tǒng)定修期間，改造升級的始動爐系統(tǒng)圓滿地完成催化劑恒溫吹掃、系統(tǒng)換氣任務。在運行過程中由于天然氣先經(jīng)過預混，燃燒充分熱效率高，各檔位閥門開度值通過多次試驗，獲得最佳風氣比。燃燒過程中火焰顏色均呈現(xiàn)淡藍色，燃燒效果好，同時燃燒風機及稀釋風機出口風管振動值大幅下降，由超過1 mm降至100 μm以下。而采用程序控制一鍵式啟停，操作便捷穩(wěn)定可靠，多點安全檢測聯(lián)鎖監(jiān)控確保了安全有效運行。三、四系列始動爐改造成功也為制酸系統(tǒng)始動爐后續(xù)改造提供了很好的思路和樣板。

4 燃燒器故障原因分析

燃燒器故障原因分析及排除措施見表1。

表1 燃燒器故障原因分析及排除措施

5 結(jié)語

始動爐系統(tǒng)優(yōu)化改造后，制酸系統(tǒng)長時間停車后人工操作始動爐的工作量大為減少。通過DCS系統(tǒng)調(diào)節(jié)相關(guān)儀表參數(shù)，儀表操作工可以騰出時間去關(guān)注其他系統(tǒng)參數(shù)，對生產(chǎn)穩(wěn)定運行帶來很大幫助。