熱介質(zhì)鍋爐點火故障分析

1、題 目： 鍋爐點火故障分析及維修 實習(xí)平臺： 海洋石油112 實習(xí)部門： 儀表 姓 名： 邵士發(fā) 專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器（儀表智能化方向） 指導(dǎo)教師： 孟祥偉 職 位： 儀表師 曹妃甸FPSO作業(yè)公司論文完成時間： 2015 年 06 月 18日摘 要本論文主要介紹了海洋石油112熱介質(zhì)鍋爐的點火燃燒的控制理論，以及在日常維護和運行中容易出現(xiàn)的一些引起鍋爐點火失敗的問題，并根據(jù)遇到問題制定相應(yīng)的處理方案，并介紹了鍋爐關(guān)于點過問題方面的相關(guān)改造同時針對容易出現(xiàn)的問題提出一些設(shè)備維護保養(yǎng)計劃和改進措施。希望可以對以后處理鍋爐點火失敗故障提過一些借鑒，對鍋爐正常運行做好技術(shù)保障。關(guān)鍵詞：鍋爐,點火失

2、敗,控制理論,故障分析AbstractPaper mainly introduced the offshore oil 112 thermal medium boiler burning control theory , And in the daily maintenance and prone to some of the causes in the operation of the boiler ignition failure problem , According to the problem to set up the corresponding treatment scheme

3、, Boiler is introduced about the point lead issues related, Problems at the same time for some equipment maintenance plan and improvement measures are put forward. Hope I can for later processing boiler ignition failure mentioned some lessons, Keep technical guarantee of normal operation of boiler .

4、Keywords: boiler, failure to light up, control theory, fault analysis,目 錄第一章 前言3第二章 鍋爐點火燃燒控制理論3第三章 鍋爐點火失敗故障排查43.1安全回路報警檢查43.2點火槍無點火火花53.2.1點火槍檢查53.2.2一次二次風(fēng)閘檢查63.2.3控制柜相應(yīng)卡件檢查63.3無點火火焰63.3.1點火油路故障檢查6 3.3.2點火風(fēng)量檢查73.4主火焰不能點燃73.4.1火焰探測器檢查73.4.2主燃料（天然氣）回路故障檢查83.4.3天然氣噴嘴阻塞9第四章 優(yōu)化及改造94.1天然氣回路的改造94.2含氧分析儀改造1

5、04.3控制柜卡件改造11第五章 維護保養(yǎng)及合理化建議115.1日常維護保養(yǎng)115.2合理化建議12致謝：13參考文獻：14第一章 前言熱介質(zhì)鍋爐是海上原油生產(chǎn)設(shè)施中的關(guān)鍵設(shè)備之一，作為FPSO原油處理過程中提供熱量的唯一來源，熱介質(zhì)油的可利用熱量將決定被處理原油的換熱效果，而熱油的換熱效果直接影響井口產(chǎn)液的油、氣、水三相分離的效果。可以說，熱介質(zhì)鍋爐運行狀況的好壞與海上的石油生產(chǎn)作業(yè)密切相關(guān)。由于海洋石油112 FPSO承擔(dān)著CFD11油田的全部原油處理任務(wù)，并直接將處理合格的原油進行外輸。那么，原油在儲存艙的溫度是否能夠滿足存儲要；生產(chǎn)水的回注和排海品質(zhì)是否達到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；合格原油的含水

6、量是否達到國際原油貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)；毫無疑問三臺熱介質(zhì)鍋爐在其中充當(dāng)著舉足輕重的作用。海洋石油112FPSO采用的是德國Bay公司的3 x HG 12000型鍋爐和德國SAACKE 公司SKV-150型燃燒器組成的。該燃燒器可以分別使用原油、柴油、天然氣以及燃油加氣這四種模式運行。根據(jù)設(shè)計以及實際生產(chǎn)狀況，在生產(chǎn)中一般采用兩臺鍋爐在線使用，一臺作為備用，正常運行時使用天然氣作為燃料。在鍋爐啟動過程中經(jīng)常遇到點火失敗的問題，這嚴重影響了鍋爐的正常運行，在長期的維護和維修當(dāng)中也總結(jié)不少的經(jīng)驗，下面將對鍋爐點火點火過程的控制理論和點火故障的原因進行介紹和分析。第二章 鍋爐燃燒控制理論SAACKE 公司SKV

7、-150型燃燒器是通過將燃料信號包括燃料形式、壓力、粘度、溫度、流量、以及鍋爐尾氣含氧量信號實時變送給鍋爐控制軟件，PLC控制中心將自動按照內(nèi)部設(shè)定曲線進行調(diào)節(jié)，把熱介質(zhì)油期望達到的設(shè)定溫度和現(xiàn)有溫度進行比較，決定輸出功率大小，同時下達指令給各執(zhí)行機構(gòu)，進而決定主燃料，一次風(fēng)和二次風(fēng)開度等，保證良好燃燒，除了鍋爐燃燒器控制系統(tǒng)之外，爐體本身還有其他安全保護儀表，單獨參與控制鍋爐的安全運行。 當(dāng)按下鍋爐啟動按鈕后，燃燒控制器將進行一個安全回路的自檢過程，如火焰探測器自檢一次，主燃燒風(fēng)門完全打開，風(fēng)機啟動60秒預(yù)吹掃， 風(fēng)門逐漸關(guān)小，點火油泵開始啟動并增壓，點火變壓器得電并通過點火電極連續(xù)打火約持

8、續(xù)約3秒鐘，點火油路開啟啟動8秒，待火焰探測器探測到持續(xù)、穩(wěn)定的火焰后，主燃料閥在保持最小流量位置打開5秒（天然氣為2秒）內(nèi)如果火焰探測器依然能夠探測到持續(xù)穩(wěn)定的火焰，則系統(tǒng)認為鍋爐點火成功并允許其繼續(xù)燃燒，系統(tǒng)將進入燃燒控制程序，否則報點火失敗故障。點火電極打火3秒風(fēng)機60秒預(yù)吹掃安全回路自檢啟動同時點火油路開啟8秒點火成功主燃料閥打開 探測到 火焰探測器探測 火焰 到穩(wěn)定火焰 第三章 鍋爐點火失敗故障排查3.1安全回路報警檢查確定回路有無報警，啟動鍋爐時當(dāng)有報警存在，保護回路動作，系統(tǒng)不能復(fù)位進入正常啟動狀態(tài)，點火動作就無法完成。鍋爐運行安全保護回路的控制點數(shù)較多，需要對照報警狀態(tài)顯示逐一

9、查找，并檢查排除。在日常處理中可根據(jù)控制柜上的報警指示做相應(yīng)的處理。該回路包括燃料壓力、溫度設(shè)定，熱介質(zhì)油出口高溫度保護設(shè)定、低流量關(guān)斷設(shè)定，尾氣排放高溫預(yù)報警和高溫關(guān)斷設(shè)定，風(fēng)機風(fēng)壓低壓設(shè)定，膨脹罐低液位設(shè)定，鍋爐房內(nèi)甲烷監(jiān)測等一系列自動保護，任何一個環(huán)節(jié)不符合條件，安全回路都將會動作而導(dǎo)致停爐。天然氣進撬前高壓報警停爐開關(guān) 300mbar排煙高溫報警停爐溫度開關(guān)（360度）排煙高溫預(yù)報警溫度開關(guān)（300度）風(fēng)箱（前爐膛）高溫報警停爐溫度開關(guān) 140燃燒器（一次風(fēng)）低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar溫度探頭介質(zhì)油溫度開關(guān)235度3.2點火槍無點火火花啟動鍋爐時通過觀察火焰掃描儀的狀態(tài)或通過鍋爐

10、尾部的探孔觀察點火火花，以判斷點火槍的點火狀態(tài)，如果火焰探測儀從未檢測到火花或從探孔從未觀察到點火火花時需進行一下檢查。3.2.1點火槍檢查檢查點火槍時，首先檢查點火電極，觀察點火電極有無積炭，必要時清潔點火電極的積炭，并觀察點火電極的位置，確認兩個電極位置和間距是否處于最佳狀態(tài)（點火電極兩個極間間隙為5mm，點火電極與噴嘴之間距離為10mm)，然后對點火變壓器線路、高壓電纜以及電極連接處進行檢查，主要檢查有沒有破損、漏電和斷裂現(xiàn)象，如有問題及時處理。如果這些環(huán)節(jié)處理好，點火變壓器提供的高壓電能足以使點火電極激發(fā)持續(xù)穩(wěn)定的藍色火花。同時應(yīng)注意當(dāng)火花發(fā)紅或火化很弱，此時同樣應(yīng)檢查點火電極是否清潔

11、并調(diào)整電極間隙。 注意：點火電極間隙5mm，點火電極與噴嘴間隙10mm在確保點火槍本身正常時，在回裝過程中應(yīng)注意點火槍插入的深度，點火槍深度過深或過淺會造成點火火焰的偏移，造成點火失敗。在回裝過程中注意調(diào)試保證其在合適的深度。3.2.2一次二次風(fēng)閘檢查起機之前風(fēng)機的預(yù)吹掃以及燃料的配比都對風(fēng)閘有著很高的要求，風(fēng)閘的故障將直接影響點火過程及燃燒過程的進行。點火過程中要求一次風(fēng)二次風(fēng)閘都需準(zhǔn)確動作到點火位。若風(fēng)閘不能準(zhǔn)確到位，則點火槍無法得到得電進行點火。同時風(fēng)閘出現(xiàn)堵塞、卡殼或者故障時，導(dǎo)致進風(fēng)量無法控制，進風(fēng)量過強或過弱都將影響點火造成點火失敗。在檢修時要檢查風(fēng)閘的機械機構(gòu)有無損壞，其通風(fēng)口出

12、有無臟污，同時檢查風(fēng)閘控制線路是否正常、伺服機構(gòu)工作是否正常。風(fēng)閘伺服機構(gòu)風(fēng)閘私服機構(gòu)是控制風(fēng)閘動作的關(guān)鍵部件，對風(fēng)閘伺服機構(gòu)進行檢查時主要檢查其電源線，控制信號線及反饋信號線路是否正常以及其轉(zhuǎn)動機械結(jié)構(gòu)是否有卡殼現(xiàn)象。3.2.3控制柜相應(yīng)卡件檢查對控制柜內(nèi)的卡件和相關(guān)觸點進行檢查，檢查各個卡件有無過熱或損壞及各個連線是否牢固可靠，同時測試各個觸點是否能正常接觸和斷開。3.3無點火火焰點火槍能產(chǎn)生藍色且足夠強度的點火火花，但無法形成足夠強度的點火火焰時需要做如下檢查。3.3.1點火油路故障檢查點火槍點火火焰當(dāng)有點火火花且為藍色時，此時表明點火槍點火正常，此時應(yīng)該對點火油路進行檢查。點火槍正常點

13、火的同時點火油路會打開，正常情況下點火槍的噴油咀在點火油泵的作用下會產(chǎn)生均勻的霧狀柴油，由點火火花點燃霧狀柴油形成足夠強度的點火火焰，如若不然，需檢查噴油嘴是否堵塞，點火電磁閥是否能夠完全打開，點火油泵增壓效果以及點火油路過濾器是否太臟，如有異常，需立即解決。當(dāng)點火油路正常打開時其油路壓力大概在12bar左右。油路壓力表3.3.2點火風(fēng)量檢查點火槍點火過程中，對其點火風(fēng)量有很高的要求，其過大或過弱都將影響點火火焰的形成。該點火風(fēng)量主要受點火筒上的點火風(fēng)閘控制，需要檢查該風(fēng)閘有無堵塞卡殼和動作到位。點火時有其固定的位置，該位置有PLC程序控制，在維護過程中保證風(fēng)閘正常工作即可。點火風(fēng)閘3.4主火

14、焰不能點燃點火過程中能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的，具有足夠點火強度的藍色火花，但火焰持續(xù)時間短或出現(xiàn)飄動不穩(wěn)定時，此時表明點火槍及其點火油路等都正常，需要做如下檢查。燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar3.4.1火焰探測器檢查火焰探測器主要是探測燃燒火焰的存在并作反饋對鍋爐火焰進行控制。當(dāng)火焰探測器本身存在故障或探頭有異物遮擋時，導(dǎo)致其不能正常反應(yīng)火焰狀況，此時會有點火失敗的報警，使系統(tǒng)不能進入正常啟動狀態(tài)，造成鍋爐點火失敗。

15、此時應(yīng)檢查火焰探測放大器的供電是否正常，連接電纜是否可靠，探頭玻璃是否臟污?；鹧姹O(jiān)測器（未檢測到正確的火焰將關(guān)斷停爐 3.4.2主燃料（天然氣）回路故障檢查通過點火電極連續(xù)打火約持續(xù)約3秒鐘，點火油路開啟啟動8秒，待火焰探測器探測到持續(xù)、穩(wěn)定的火焰后，主燃料閥在保持最小流量位置打開5秒（天然氣為2秒）內(nèi)如果火焰探測器依然能夠探測到持續(xù)穩(wěn)定的火焰時點火才能成功。燃料回路的正常直接影響著點火火焰的燃燒，天然氣點火回路產(chǎn)生阻塞或存在冷凝物會影響燃料的供給造成點火失敗。檢查天然氣供給回路，確保兩個燃料速關(guān)閥和燃料調(diào)節(jié)閥能夠正常打開，速關(guān)閥2速關(guān)閥1燃料調(diào)節(jié)閥同時還需檢查回路有無冷凝物阻塞并對回路進行沖

16、洗清除冷凝物。在確保天然氣供給回路暢通的同時還需對天然氣點火控制手閥進行調(diào)節(jié)，該手閥主要用于控制初始點火時的天然氣進氣量，其開度過大或過小都將造成點火失敗，根據(jù)我們長期經(jīng)驗的總結(jié)，該手閥開度控制在50%70%為宜?？刂剖珠y3.4.3天然氣噴嘴阻塞小火焰燃氣噴嘴點火過程中其小火焰燃燒時，天然氣是通過3個小火焰進氣噴嘴噴射進入燃燒室內(nèi)，這樣在燃燒器轉(zhuǎn)杯的作用下能夠使天然氣散布均勻并與空氣充分接觸燃燒，但當(dāng)噴嘴被異物阻塞不通時會使天然氣噴射不均勻，在點火電極點火時，由于初始火焰很小，噴射不均的天然氣會產(chǎn)生偏風(fēng)吹滅火焰造成點火失敗。在點火過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)主火焰維持時間很短或無法維持時需要對噴嘴進行檢查，主

17、要檢查有無堵塞現(xiàn)象。燃燒器二次風(fēng)低壓報警停爐風(fēng)壓開關(guān)20mbar第四章 優(yōu)化及改造4.1天然氣回路的改造鍋爐設(shè)計之初主要以原油作為燃料，后期主要以天然氣作為燃料一直持續(xù)到現(xiàn)在。熱介質(zhì)鍋爐燃燒使用的天然氣主要來源于兩個一級分離器（壓力大約為4Bar），這些天然氣經(jīng)過一個燃料氣洗滌器處理后直接分配到三臺熱介質(zhì)鍋爐，該流程中對天然氣的處理環(huán)節(jié)比較簡單，僅僅依靠燃氣洗滌器，只能去除天然氣中的一部分雜質(zhì)和進行相對簡單的脫水，該環(huán)節(jié)輸出的天然氣中依然存在著大量的水分，對鍋爐點火和正常燃燒造成了嚴重影響。最初設(shè)計流程圖如圖1.1所示。1st sep. of train 12nd sep. of train

18、2Fuel gas scrubberFuelgas scrubberOilWaterWaterOilFlare scrubber1# boiler 2# boiler 3# boiler Heat medium Expansion vesselWater仍圖1.1 燃氣原始流程圖海上人員和陸地工程師經(jīng)過長期努力，在燃料氣洗滌器后增加了一個CYCLONE燃料氣脫水裝置，類似水力旋流器的作用效果，增加脫水環(huán)節(jié)，實時對產(chǎn)生的冷凝水進行收集和排放，確保進一步脫水。為了使脫水效果達到更好，又分別在每臺鍋爐的燃料氣進口各增加了一個小型緩沖收集罐和一臺電子式的自動排水閥，確保對燃料氣在進入鍋爐的最后一個環(huán)節(jié)

19、再次進行脫水，這樣一來，基本可以確保給鍋爐提供較為合格的燃料氣，有效地解決了燃料氣含水多的問題（我們在現(xiàn)場做過定期收集統(tǒng)計，三臺鍋爐前的自動排水閥的排水量約為每天90升左右）。4.2含氧分析儀改造鍋爐含氧量對控制鍋爐燃燒具有十分重要的參考意義，含氧分析儀的故障一是導(dǎo)致鍋爐關(guān)停，而是回路報警導(dǎo)致鍋爐無法正常點火啟動，對鍋爐的正常運行造成了很大的影響。而含氧分析儀的故障主要是由真空泵故障引起。含氧分析儀是檢測鍋爐尾氣的設(shè)備，設(shè)計中將其探頭安裝在鍋爐排煙口處，其探頭工作需要微正壓的工作環(huán)境，主要利用真空泵將氣體抽到探頭處產(chǎn)生微正壓。由于鍋爐排煙溫度過高，且真空泵安裝位置溫度過高是導(dǎo)致其經(jīng)常故障的主要

20、原因。為徹底解決我們將真空泵從原先位置拆除并單獨放在一個控制柜中，很好解決了其工作溫度過高經(jīng)常故障的問題。 整改后真空泵位置 整改前真空泵位置4.3控制柜卡件改造設(shè)計之初，鍋爐控制柜卡件位置過于緊湊，導(dǎo)致其無法正常散熱，在鍋爐正常運行中經(jīng)常出現(xiàn)卡鍵溫度過高而造成安全回路報警，導(dǎo)致鍋爐非正常關(guān)停，同時對鍋爐啟動也產(chǎn)生很大的影響。針對這一問題，我們將卡件位置進行了調(diào)整，保證了各個卡件的正常散熱，將這一問題很好解決?？刂乒駜?nèi)卡件第五章 維護保養(yǎng)及合理化建議5.1日常維護保養(yǎng)維修只是對已經(jīng)出現(xiàn)的故障進行解決，為保障鍋爐正常運行，我們的重點要放在日常的維護保養(yǎng)上，要防患于未然只有這樣我們才能保證鍋爐更好

21、的運行同時節(jié)約我們維護的成本。針對此主要提出以下幾點關(guān)于預(yù)防鍋爐點火故障的維護保養(yǎng)計劃。1，經(jīng)常檢查排除燃料中的含水量，日常注意更換和清理燃料管線上的濾器，防止管道的阻塞同時以保證穩(wěn)定燃燒，因為含水高量高，燃燒不穩(wěn)定；濾器2，對鍋爐各個溫度開關(guān)，壓力開關(guān)等相關(guān)儀表進行定期檢查；3，點火槍易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，要定期進行保養(yǎng)，去除噴嘴的積碳，并檢查其高壓線路；4，控制柜卡件要定期檢查，保證其散熱良好，各個接線頭接觸良好。5，對天然氣噴嘴進行檢查，定期進行清潔和解堵；6，鍋爐每一周十天至少使用油模式啟動一次，保證運行性能的連續(xù)性同時要經(jīng)常轉(zhuǎn)換鍋爐使用還要明確當(dāng)三次點火失敗時，需檢查爐膛，防止爆炸。7，加強對鍋爐含氧分析