热介质锅炉点火故障分析.doc

题 目： 锅炉点火故障分析及维修 实习平台： 海洋石油112 实习部门： 仪表 姓 名： 邵士发 专 业：测控技术与仪器（仪表智能化方向） 指导教师： 孟祥伟 职 位： 仪表师 曹妃甸FPSO作业公司论文完成时间： 2015 年 06 月 18日摘 要本论文主要介绍了海洋石油112热介质锅炉的点火燃烧的控制理论，以及在日常维护和运行中容易出现的一些引起锅炉点火失败的问题，并根据遇到问题制定相应的处理方案，并介绍了锅炉关于点过问题方面的相关改造同时针对容易出现的问题提出一些设备维护保养计划和改进措施。希望可以对以后处理锅炉点火失败故障提过一些借鉴，对锅炉正常运行做好技术保障。关键词：锅炉,点火失败,控制理论,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 , 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 .Keywords: boiler, failure to light up, control theory, fault analysis,目 录第一章 前言3第二章 锅炉点火燃烧控制理论3第三章 锅炉点火失败故障排查43.1安全回路报警检查43.2点火枪无点火火花53.2.1点火枪检查53.2.2一次二次风闸检查63.2.3控制柜相应卡件检查63.3无点火火焰63.3.1点火油路故障检查6 3.3.2点火风量检查73.4主火焰不能点燃73.4.1火焰探测器检查73.4.2主燃料（天然气）回路故障检查83.4.3天然气喷嘴阻塞9第四章 优化及改造94.1天然气回路的改造94.2含氧分析仪改造104.3控制柜卡件改造11第五章 维护保养及合理化建议115.1日常维护保养115.2合理化建议12致谢：13参考文献：14第一章 前言热介质锅炉是海上原油生产设施中的关键设备之一，作为FPSO原油处理过程中提供热量的唯一来源，热介质油的可利用热量将决定被处理原油的换热效果，而热油的换热效果直接影响井口产液的油、气、水三相分离的效果。可以说，热介质锅炉运行状况的好坏与海上的石油生产作业密切相关。由于海洋石油112 FPSO承担着CFD11油田的全部原油处理任务，并直接将处理合格的原油进行外输。那么，原油在储存舱的温度是否能够满足存储要；生产水的回注和排海品质是否达到国家规定标准；合格原油的含水量是否达到国际原油贸易标准；毫无疑问三台热介质锅炉在其中充当着举足轻重的作用。海洋石油112FPSO采用的是德国Bay公司的3 x HG 12000型锅炉和德国SAACKE 公司SKV-150型燃烧器组成的。该燃烧器可以分别使用原油、柴油、天然气以及燃油加气这四种模式运行。根据设计以及实际生产状况，在生产中一般采用两台锅炉在线使用，一台作为备用，正常运行时使用天然气作为燃料。在锅炉启动过程中经常遇到点火失败的问题，这严重影响了锅炉的正常运行，在长期的维护和维修当中也总结不少的经验，下面将对锅炉点火点火过程的控制理论和点火故障的原因进行介绍和分析。第二章 锅炉燃烧控制理论SAACKE 公司SKV-150型燃烧器是通过将燃料信号包括燃料形式、压力、粘度、温度、流量、以及锅炉尾气含氧量信号实时变送给锅炉控制软件，PLC控制中心将自动按照内部设定曲线进行调节，把热介质油期望达到的设定温度和现有温度进行比较，决定输出功率大小，同时下达指令给各执行机构，进而决定主燃料，一次风和二次风开度等，保证良好燃烧，除了锅炉燃烧器控制系统之外，炉体本身还有其他安全保护仪表，单独参与控制锅炉的安全运行。 当按下锅炉启动按钮后，燃烧控制器将进行一个安全回路的自检过程，如火焰探测器自检一次，主燃烧风门完全打开，风机启动60秒预吹扫， 风门逐渐关小，点火油泵开始启动并增压，点火变压器得电并通过点火电极连续打火约持续约3秒钟，点火油路开启启动8秒，待火焰探测器探测到持续、稳定的火焰后，主燃料阀在保持最小流量位置打开5秒（天然气为2秒）内如果火焰探测器依然能够探测到持续稳定的火焰，则系统认为锅炉点火成功并允许其继续燃烧，系统将进入燃烧控制程序，否则报点火失败故障。点火电极打火3秒风机60秒预吹扫安全回路自检启动同时点火油路开启8秒点火成功主燃料阀打开 探测到 火焰探测器探测 火焰 到稳定火焰 第三章 锅炉点火失败故障排查3.1安全回路报警检查确定回路有无报警，启动锅炉时当有报警存在，保护回路动作，系统不能复位进入正常启动状态，点火动作就无法完成。锅炉运行安全保护回路的控制点数较多，需要对照报警状态显示逐一查找，并检查排除。在日常处理中可根据控制柜上的报警指示做相应的处理。该回路包括燃料压力、温度设定，热介质油出口高温度保护设定、低流量关断设定，尾气排放高温预报警和高温关断设定，风机风压低压设定，膨胀罐低液位设定，锅炉房内甲烷监测等一系列自动保护，任何一个环节不符合条件，安全回路都将会动作而导致停炉。天然气进撬前高压报警停炉开关 300mbar排烟高温报警停炉温度开关（360度）排烟高温预报警温度开关（300度）风箱（前炉膛）高温报警停炉温度开关 140燃烧器（一次风）低压报警停炉风压开关20mbar温度探头介质油温度开关235度3.2点火枪无点火火花启动锅炉时通过观察火焰扫描仪的状态或通过锅炉尾部的探孔观察点火火花，以判断点火枪的点火状态，如果火焰探测仪从未检测到火花或从探孔从未观察到点火火花时需进行一下检查。3.2.1点火枪检查检查点火枪时，首先检查点火电极，观察点火电极有无积炭，必要时清洁点火电极的积炭，并观察点火电极的位置，确认两个电极位置和间距是否处于最佳状态（点火电极两个极间间隙为5mm，点火电极与喷嘴之间距离为10mm)，然后对点火变压器线路、高压电缆以及电极连接处进行检查，主要检查有没有破损、漏电和断裂现象，如有问题及时处理。如果这些环节处理好，点火变压器提供的高压电能足以使点火电极激发持续稳定的蓝色火花。同时应注意当火花发红或火化很弱，此时同样应检查点火电极是否清洁并调整电极间隙。 注意：点火电极间隙5mm，点火电极与喷嘴间隙10mm在确保点火枪本身正常时，在回装过程中应注意点火枪插入的深度，点火枪深度过深或过浅会造成点火火焰的偏移，造成点火失败。在回装过程中注意调试保证其在合适的深度。3.2.2一次二次风闸检查起机之前风机的预吹扫以及燃料的配比都对风闸有着很高的要求，风闸的故障将直接影响点火过程及燃烧过程的进行。点火过程中要求一次风二次风闸都需准确动作到点火位。若风闸不能准确到位，则点火枪无法得到得电进行点火。同时风闸出现堵塞、卡壳或者故障时，导致进风量无法控制，进风量过强或过弱都将影响点火造成点火失败。在检修时要检查风闸的机械机构有无损坏，其通风口出有无脏污，同时检查风闸控制线路是否正常、伺服机构工作是否正常。风闸伺服机构风闸私服机构是控制风闸动作的关键部件，对风闸伺服机构进行检查时主要检查其电源线，控制信号线及反馈信号线路是否正常以及其转动机械结构是否有卡壳现象。3.2.3控制柜相应卡件检查对控制柜内的卡件和相关触点进行检查，检查各个卡件有无过热或损坏及各个连线是否牢固可靠，同时测试各个触点是否能正常接触和断开。3.3无点火火焰点火枪能产生蓝色且足够强度的点火火花，但无法形成足够强度的点火火焰时需要做如下检查。3.3.1点火油路故障检查点火枪点火火焰当有点火火花且为蓝色时，此时表明点火枪点火正常，此时应该对点火油路进行检查。点火枪正常点火的同时点火油路会打开，正常情况下点火枪的喷油咀在点火油泵的作用下会产生均匀的雾状柴油，由点火火花点燃雾状柴油形成足够强度的点火火焰，如若不然，需检查喷油嘴是否堵塞，点火电磁阀是否能够完全打开，点火油泵增压效果以及点火油路过滤器是否太脏，如有异常，需立即解决。当点火油路正常打开时其油路压力大概在12bar左右。油路压力表3.3.2点火风量检查点火枪点火过程中，对其点火风量有很高的要求，其过大或过弱都将影响点火火焰的形成。该点火风量主要受点火筒上的点火风闸控制，需要检查该风闸有无堵塞卡壳和动作到位。点火时有其固定的位置，该位置有PLC程序控制，在维护过程中保证风闸正常工作即可。点火风闸3.4主火焰不能点燃点火过程中能够产生稳定的，具有足够点火强度的蓝色火花，但火焰持续时间短或出现飘动不稳定时，此时表明点火枪及其点火油路等都正常，需要做如下检查。燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar3.4.1火焰探测器检查火焰探测器主要是探测燃烧火焰的存在并作反馈对锅炉火焰进行控制。当火焰探测器本身存在故障或探头有异物遮挡时，导致其不能正常反应火焰状况，此时会有点火失败的报警，使系统不能进入正常启动状态，造成锅炉点火失败。此时应检查火焰探测放大器的供电是否正常，连接电缆是否可靠，探头玻璃是否脏污。火焰监测器（未检测到正确的火焰将关断停炉 3.4.2主燃料（天然气）回路故障检查通过点火电极连续打火约持续约3秒钟，点火油路开启启动8秒，待火焰探测器探测到持续、稳定的火焰后，主燃料阀在保持最小流量位置打开5秒（天然气为2秒）内如果火焰探测器依然能够探测到持续稳定的火焰时点火才能成功。燃料回路的正常直接影响着点火火焰的燃烧，天然气点火回路产生阻塞或存在冷凝物会影响燃料的供给造成点火失败。检查天然气供给回路，确保两个燃料速关阀和燃料调节阀能够正常打开，速关阀2速关阀1燃料调节阀同时还需检查回路有无冷凝物阻塞并对回路进行冲洗清除冷凝物。在确保天然气供给回路畅通的同时还需对天然气点火控制手阀进行调节，该手阀主要用于控制初始点火时的天然气进气量，其开度过大或过小都将造成点火失败，根据我们长期经验的总结，该手阀开度控制在50%70%为宜。控制手阀3.4.3天然气喷嘴阻塞小火焰燃气喷嘴点火过程中其小火焰燃烧时，天然气是通过3个小火焰进气喷嘴喷射进入燃烧室内，这样在燃烧器转杯的作用下能够使天然气散布均匀并与空气充分接触燃烧，但当喷嘴被异物阻塞不通时会使天然气喷射不均匀，在点火电极点火时，由于初始火焰很小，喷射不均的天然气会产生偏风吹灭火焰造成点火失败。在点火过程中当发现主火焰维持时间很短或无法维持时需要对喷嘴进行检查，主要检查有无堵塞现象。燃烧器二次风低压报警停炉风压开关20mbar第四章 优化及改造4.1天然气回路的改造锅炉设计之初主要以原油作为燃料，后期主要以天然气作为燃料一直持续到现在。热介质锅炉燃烧使用的天然气主要来源于两个一级分离器（压力大约为4Bar），这些天然气经过一个燃料气洗涤器处理后直接分配到三台热介质锅炉，该流程中对天然气的处理环节比较简单，仅仅依靠燃气洗涤器，只能去除天然气中的一部分杂质和进行相对简单的脱水，该环节输出的天然气中依然存在着大量的水分，对锅炉点火和正常燃烧造成了严重影响。最初设计流程图如图1.1所示。1st sep. of train 12nd sep. of train 2Fuel gas scrubberFuelgas scrubberOilWaterWaterOilFlare scrubber1# boiler 2# boiler 3# boiler Heat medium Expansion vesselWater仍图1.1 燃气原始流程图海上人员和陆地工程师经过长期努力，在燃料气洗涤器后增加了一个CYCLONE燃料气脱水装置，类似水力旋流器的作用效果，增加脱水环节，实时对产生的冷凝水进行收集和排放，确保进一步脱水。为了使脱水效果达到更好，又分别在每台锅炉的燃料气进口各增加了一个小型缓冲收集罐和一台电子式的自动排水阀，确保对燃料气在进入锅炉的最后一个环节再次进行脱水，这样一来，基本可以确保给锅炉提供较为合格的燃料气，有效地解决了燃料气含水多的问题（我们在现场做过定期收集统计，三台锅炉前的自动排水阀的排水量约为每天90升左右）。4.2含氧分析仪改造锅炉含氧量对控制锅炉燃烧具有十分重要的参考意义，含氧分析仪的故障一是导致锅炉关停，而是回路报警导致锅炉无法正常点火启动，对锅炉的正常运行造成了很大的影响。而含氧分析仪的故障主要是由真空泵故障引起。含氧分析仪是检测锅炉尾气的设备，设计中将其探头安装在锅炉排烟口处，其探头工作需要微正压的工作环境，主要利用真空泵将气体抽到探头处产生微正压。由于锅炉排烟温度过高，且真空泵安装位置温度过高是导致其经常故障的主要原因。为彻底解决我们将真空泵从原先位置拆除并单独放在一个控制柜中，很好解决了其工作温度过高经常故障的问题。 整改后真空泵位置 整改前真空泵位置4.3控制柜卡件改造设计之初，锅炉控制柜卡件位置过于紧凑，导致其无法正常散热，在锅炉正常运行中经常出现卡键温度过高而造成安全回路报警，导致锅炉非正常关停，同时对锅炉启动也产生很大的影响。针对这一问题，我们将卡件位置进行了调整，保证了各个卡件的正常散热，将这一问题很好解决。控制柜内卡件第五章 维护保养及合理化建议5.1日常维护保养维修只是对已经出现的故障进行解决，为保障锅炉正常运行，我们的重点要放在日常的维护保养上，要防患于未然只有这样我们才能保证锅炉更好的运行同时节约我们维护的成本。针对此主要提出以下几点关于预防锅炉点火故障的维护保养计划。1，经常检查排除燃料中的含水量，日常注意更换和清理燃料管线上的滤器，防止管道的阻塞同时以保证稳定燃烧，因为含水高量高，燃烧不稳定；滤器2，对锅炉各个温度开关，压力开关等相关仪表进行定期检查；3，点火枪易出现老化现象，要定期进行保养，去除喷嘴的积碳，并检查其高压线路；4，控制柜卡件要定期检查，保证其散热良好，各个接线头接触良好。5，对天然气喷嘴进行检查，定期进行清洁和解堵；6，锅炉每一周十天至少使用油模式启动一次，保证运行性能的连续性同时要经常转换锅炉使用还要明确当三次点火失败时，需检查炉膛，防止爆炸。7，加强对锅炉含氧分析