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案例详细
标题燃煤机组点火油枪可靠性的提升
技术领域变频器
行业石油天然气
简介根据锦能公司600MW燃煤机组点火油枪在应用中遇到的问题，对其进行了分析和改进，使得改进后的油枪可靠性大大提高，并取得较大的经济效益。
内容









朱珂 （1978-）

男，工程师，2002年毕业于郑州大学，研究方向为电厂热控研究。

摘要：根据锦能公司600MW燃煤机组点火油枪在应用中遇到的问题，对其进行了分析和改进，使得改进后的油枪可靠性大大提高，并取得较大的经济效益。

关键词：油枪；火检

Abstract: In this paper, we make an analysis of the problems in the application of gun oil 
ignition appearedin the 600MW coalfired units of SHANXI GUOHUA JINNENG Co., and then improve 
the oil gun. The Reliability ofthe oil gun is improved greatly,which brings much more 
economic benefits.

Key words: Oil Gun; Fire Inspection

1 前言

    陕西国华锦界发电公司四台600MW机组的锅炉为上海锅炉厂制造的四角切圆锅炉，油枪为美国FORNEY公司QMA型挠性油枪，主要由组合式气动推进器、安装支架、稳燃罩、油枪和点火枪等组成（如图1所示）。组合式气动推进器上安装两只气缸，其活塞杆分别带动油枪和点火枪运行，由两只电磁换向阀分别控制两只气缸的进、退。点火枪和油枪进退到位后，均有行程开关发出信号反馈到控制系统。国华锦界电厂每台炉共有油枪12只，分别布置在AB层、CD层、EF层二次风风道上。#1、2炉的油枪自机组投运以来多次进行冷态点火试验，多次发现油枪无法正常投运，锅炉冷态点火基本无法点着，经大修改造后，彻底解决了油枪冷态点火问题。

                                    图1   Q87型挠性油枪结构示意图

2 存在问题

    冷态情况下，部分油枪不能正常点燃；热态投油枪时，油枪电磁阀经常出现不切换的现象；油枪电磁阀离锅炉本体较近，电磁阀与气缸间的密封件容易损坏，保温无法将本体与电磁阀隔离，锅炉本体温度较高使得电磁阀有烧坏现象；火检信号不稳定，导致油枪在进行程控过程中检测不到火检信号，油枪启动失败。

3 问题分析及整改

    现场维护过程中，发现导致油枪点火可靠性低的主要原因是由油枪本身和油火检、燃烧调整造成的，从这三方面进行重点分析并提出改进方案。

3.1 油枪设计、安装、调试、维护不到位

    3.1.1油枪在安装时没有在炉膛内油枪和点火枪相对位置固定不符合设计的要求

    （1）每次点火前检查发现冷态点火枪打火正常，热态点不着火，所以高能点火枪需重新定位。检修期间进入炉膛检查油枪和点火枪的相对位置，导致油枪和点火枪位置变化的原因为点火枪或油枪套管在气缸的多次作用下，将固定套管的螺栓松动甚至脱落（见图3），为此，利用在机组大小修期，进入炉膛内重新将油枪和点火枪准确定位。除了在点火枪上做好定位标记外，还在套管上做好标记，防止长时间运行带来相对位置变化，并且可以实时校准。

                               图2   油枪和点火枪的相对位置

                          图3   固定套管的螺栓松动导致点火枪脱落

    （2）锅炉点火过程，发现点火异常时，应再次测试高能点火枪其他位置能否点着油枪，从当前位置开始将高能点火器向内移0.5"(13mm)再进行测试。如图1，QMA油枪在检修中重新定位了点火枪与油枪雾化片喷口之间的距离，初步设定距离为120MM（设计要求范围70－150MM）。在冷态点火试验中，在遇到点火困难时，连续地将高能点火枪向内或向外移动，每次移动0.5"（13mm）进行测试。但任何方向的移动距离不要超过3"(76mm)，直至能可靠点燃火焰。

    3.1.2油枪蒸气吹扫时，部分油枪没有蒸气进入，长时间运行容易使枪头结焦炭化，影响油枪的正常点火；因此，每次检修要作为一项定期工作检查油枪吹扫蒸气管路，确保油枪能够吹扫干净。

    3.1.3油枪头有杂物堵塞或雾化片磨损或松动，造成燃油雾化不正常。每次机组检修应作为一项定期工作检查油枪雾化片，清洗雾化片、分流片，必要时更换雾化片、分流片。

    3.1.4锅炉本体温度较高，油枪电磁阀和点火枪电磁阀离炉墙很近，导致电磁阀和气缸间的密封烧坏；加上压缩空气不洁净，容易使电磁阀堵死而无法进退油枪；联系厂家进行产品改造，将油枪和点火枪的电磁阀从枪体上移出来，装在检修平台上的电磁阀箱里，这样可以避免高温造成电磁阀损坏，且检修维护比较方便。结合油枪的相关技术参数对燃油压力进行了调整。

3.2 油枪火焰信号不稳定

    根据火焰燃烧特性可知，火焰闪烁频率在一次燃烧区（着火区）较高，在火焰外围处较低，为使火检有效的区分本火焰和其他燃烧器火焰等背景光源，火检位置要求离它自己监视的火焰距离尽可能近、而离邻近火焰尽可能远；传感器的检测中心线应对准离火焰根部的三分之一处，以检测到最稳定和强大的信号。保证不管工况如何变化，火焰如何漂移，火焰始终在火检的检测区域内，使火检信号强度没有太大的变化。由火检工作原理可知火检检测效果的好坏是由其观测到的火焰燃烧情况决定的，而火焰的形状及空间分布又与炉膛及燃烧器的具体结构和燃料有关。因此解决火检存在的问题应由炉膛及燃烧器的结构、燃烧特性和燃烧调整这几个方面进行分析，找出制约火检光电信号的传输、处理不合理环节和燃烧工况变差的因素，并采取有效的检修对策以改进设备控制燃烧以及改善调整，完全可以消除锅炉火检不稳定的现象。

    3.2.1火检光纤的安装位置不合理

    由于煤、油燃烧器扩散角与燃烧区范围大小的差异，油火检光纤与油枪水平安装，如果导光管没对准燃烧区，或因光纤插入困难而没伸到位都会影响检光效果。火检信号偏弱，不能正确的反映燃烧的实际工况，在冷态点油枪时，易误发无火信号，导致油枪在启动过程中失败。光纤的光导头积灰（见图4）或石英玻璃烧裂（见图5），严重影响通光性能，使得可见光度信号在传输过程中大大减弱，从而使火检信号极不稳定（见图3）。光纤冷却效果不好造成光纤前端温度高，使得火检扫描器的电子回路发生故障或光纤过早的老化，也能造成火检信号无法故障信号及光度信号自保持，无法正确的反映油枪的燃烧状况。使得油枪在热态时也无法正常投入。所以每次机组检修，要作为一项定期工作检查火检探头光纤和光导头的通关性能。

                                      图4   光纤的光导头积灰

                                     图5   光导头石英玻璃烧裂；

    3.2.2火检参数调整不合理

    在处理火检信号的时候有考虑到既要将本身的火焰同与其相邻、相对的焰区分开来又要正确的反映本身火检信号的真实性。由于本项目的火检信号参数的设定是在60%-70%之间进行试验调整的，但是调整后的火检参数没有经过低负荷、事故状态下的考验，由于油枪在热态的投入是在低负荷或事故状态下投入的，所以出现火检信号不稳定导致油枪在热态情况下无法投入。机组启动过程，在不同的角度下、不同的负荷工况下要对对火检参数进行调整，以满足既要真实反映该油枪的燃烧情况又要不能偷看相邻层的火检信号。

    3.2.3环境高温导致火检探头故障率高

    由于冷却效果不好导致在燃烧过程中维护费用越来越高，为了尽可能降低改造成本和工作量，在火检探头和外导管之间加装胶木接头，通过胶木的不善于传导的特点隔绝热量。此种方式的实施可以解决超温问题的20％。针对80％的超温原因是热辐射导致的，在探头上加装专用冷却风罩，对探头进行屏蔽，隔绝探头与热辐射的传导方式，同时在冷却风罩里面通入冷却风，可以有效降低探头温度，实际应用后，采取此种方式可以将探头温度降低到60℃以下，很好的解决了超温问题，保证了探头的长期安全稳定工作。

    3.2.4燃烧器控制设备摆动异常

    在油枪投入时由于燃烧器的摆动使得光纤的检测区偏离了燃烧区，使火检信号偏弱且不稳。机组检修期间，要对摆动喷燃器的摆动角度检查并进行必要调整；

3.3 燃油压力调整不当

    燃油压力不正常或油阀启闭不正常，造成燃油雾化不正常，通过观察可以看到油雾中有明显的油滴。此时应调整燃油压力使其恢复正常；燃油压力与冷态点火时二次风门的开度也会影响点火效果。燃油压力设计要求为1.5－3.5MPa，一般来讲，燃油压力越高，雾化效果越好，但燃油刚性越强，喷油速度越高，比较难点燃，经多次试验，压力2.0－2.5MPa时，该油枪较容易点燃。二次风门也不宜过大，因为太大容易将火焰吹灭，或者在燃烧时，造成脱火现象。

4 经验

    （1）油枪和点火枪电磁阀在外部的电磁阀箱内，检修维护方便且不易损坏。

    （2）加装火检冷却风罩后，火焰检测的故障率大幅降低，有利于油枪在冷态和热态情况下更好的燃烧。

    （3）定期检查火检探头光纤和光导头并清焦，保证了火检信号稳定可靠测量；

    （4）定期检查油枪雾化片、油枪吹扫蒸汽管路，保证了油枪雾化效果；

    （5）点火前将油枪和点火枪相对位置进行准确定位，并在点火枪上做好定位标记防止长时间运行带来相对位置变化；

    （6）启动过程，不同的负荷工况下对火检参数进行调整，以满足既要真实反映该油枪的燃烧情况又要不能偷看相邻层的火检信号；

    （7）不断摸索，调整适合点火的燃油油压，并在运行规程规范。

5 结论

    由于该公司的油枪在长期以来无法正常的投入，通过对现场问题进行分析研究并制定改进方案，目前取得了显著的效果，不仅达到了油枪稳定可靠的投入，也为项目节省了现场维护成本。此项目采用的是美国进口的油枪，相关的附属备件都比国产设备昂贵，并且供货周期长，现将电磁阀进行了移位改造并且全部国产化，彻底解决了在油枪出现故障的情况下备件无法到位或维护成本高的现状。为了长期稳定的运行还利用停机过程中进入炉膛对油枪的位置和火检的透镜石英镜片进行清焦，并定期的对火检参数和火检探头的光导头进行更换。