1、收稿日期 :2008 06 23(修改稿 。作者簡介 :高進 (1977 , 男 , 湖南桃 源人 , 2000年 畢業 于 (華 東 石油大學工業電氣自動化專業 , 主要 從事儀表維修 和技術管理 , 鍋爐燃燒機控制系統的改進高 進(中國石油股份有限公司 西南油氣田分公司重慶天然氣凈化總廠 , 重慶 404307摘要 :鍋爐在天然氣凈化裝置中具有舉足輕重的作用 , 其運行狀況直接影響到凈化天然氣質量指標是否合格。而鍋爐燃燒機的運行狀況直接決定鍋爐運行的好壞。主要介紹忠縣天然氣凈化廠鍋爐燃燒 機控制系統運行 以來存在的主要 問題 , 通過 分析故障原因并提出相應的改進措施 , 以提高鍋爐運行的

2、可靠性 , 從而確保天然氣凈化裝置的平穩運行。關鍵詞 :鍋爐 ; 燃燒機 ; 措施中圖分類號 :T P273 文獻標識碼 :B 文章編號 :1007 7324(2008 05 0095 031 引 言鍋爐對于天然氣凈化裝置生產具有舉足輕重 的作用 , 它的運行狀況直接影響到凈化天然氣質量 指標是否合格 , 一旦鍋爐出現故障停爐 , 必然導致 凈化天然氣 H 2S 的含量超標 , 原料天然氣大量放 空 , 造成能源浪費和環境污染。重慶天然氣凈 化總廠 忠縣分 廠于 2005年 5月 20日建成 投產 , 處理量 為 600 104m 3/d(標 準狀況 。該廠設置 有鍋爐 2臺 (X 3201A

3、/B , 一用一備 , 每 臺鍋 爐額定 的蒸 汽 負荷 為 15t/h 。 設備主要參 數見表 1所列 (鍋爐 X 3201A/B 的 參數相同 。表 1 設備主要參數鍋 爐燃 燒 機 (型號 :W NS15 1. 25 Y Q 型號 :T G 640ZM RT 額定蒸發量 15t/h 燃氣類型 天然氣 額定蒸汽壓力 1. 25M P a 燃燒器功率 11300kW 額定蒸汽溫度193! 燃氣最小入 口壓力 86kP a 額定天然氣耗 量 (標準狀 況 1083m 3/h燃燒機電機 功率26kW2 存在問題及解決措施 2. 1 燃燒機 大馬拉小車 #問題 2. 1. 1 問題描述考慮到該廠地

4、方供電電源質量較差 , 當雷雨 天氣時極易出現電網電壓波動 或瞬間停電 , 導致 鍋爐熄火。為保 證鍋 爐平 穩運行 和停 爐后 盡快 的恢復蒸汽供應 , 該廠 2臺鍋爐沒有 實現一用一 備 蒸汽量較小 , 僅為 8t/h 左右 , 即每臺鍋爐的蒸汽 量僅為 4t/h 左右 , 對于額定蒸汽量為 15t/h 的鍋 爐而言 , 存在嚴重的 大馬拉小車 #現象。同理 , 鍋 爐燃燒機也存在嚴重的 大馬拉小車 #現象 , 導致的 問題主要有 :電機軸承超溫、 變形 , 甚至導致電機 線圈燒毀 ; 造成能源浪費 ; 燃燒機產生的噪聲、 振動 較大。2. 1. 2 原因分析燃燒機主要 由電 機 (水 平

5、安 裝 、 風門 (由外 風筒和內風筒組成 、 閉式葉輪 (懸 臂安裝 、 出口 導葉 (蝸殼 四部 分組成 (如圖 1所 示 。 燃燒機 工作時 :空氣經風門進 入葉輪入 口后 , 葉片驅動 產生的受壓空氣 沿葉輪周向進 入出口導葉 , 導葉 片將壓縮空氣沿葉輪軸向送出燃燒機進入鍋爐燃 燒爐膛。分析燃燒機葉輪的受力情況可知 , 其葉輪 軸向兩側將受到兩個相反方向的作用力 , 即出口側 葉輪面承 受壓力 p 2, 入 口側葉 輪面承 受壓力 p 1(負壓引起 , 因此 , 葉輪受到的軸向推力應為 :F =S p (S 葉輪的圓盤面積 4240. 77cm 2, p =p 2-p 1 。由于電機

6、軸承與葉輪相連 , 根據力的傳 遞原理 , 電機 軸承也 受到軸 向推力 , 其 大小也 為 F =S p 。2006年 8月 11日 , 該廠配合鍋爐燃燒機廠家 技術人員對 2臺運 行中 的鍋 爐進行 性能 參數 測 試 1, 其中 X 3201B 測試參數見表 2所列。鍋爐 實際蒸汽負荷 為 4t/h 時 , 需要 的燃料 氣量約 為 300m 3/h(標準狀況 , 由表 2可知其風門開度約為過程控制實施技術石 油 化 工 自 動 化 , 2008, 5 95AU TOM AT ION IN PET RO CHE M ICAL INDUST RY10. 5%, 葉輪兩側的壓力差為 49.

7、6kPa, 燃燒機電機 軸承軸向受力為 2103. 526N(1kgf=9. 80665N , 遠大于電機軸承軸向受力設計正常值 980. 665N (設計最大值為 2598. 761N 。由于燃燒機電機長 時間處于該工況運行 , 易引起軸承超溫、 變形 , 甚至 電機線圈燒毀 , 導致鍋爐故障次數增多 , 燃燒機檢 修頻繁 , 嚴重影響天然氣凈化裝置的正常生產。自 2005年 5月 20日鍋爐投用以來到 2006年 8月 , 2臺鍋爐共發生 5次電機軸承損壞事故。由于造成燃燒機故障的主要原因為鍋爐燃燒 機 大馬拉小車 #, 導致電機軸承受軸向推力過大 , 由表 2可以看出 , p 隨著負荷的

8、增加而減小 , 也就 是說葉輪受到的軸向推力隨著負荷的增加而減小。 要減小電機軸承的軸向受力 , 必須減小 p , 在鍋爐 低負荷的情況下 , 只有采用變頻調速使燃燒機的電 機轉速降低 , 保證風門處于較大的開度 , 減小 p , 從而減小電機軸承的軸向受力。圖 1 鍋爐燃燒機結構2. 1. 3 改進內容對鍋爐燃燒機電機增設變頻器 , 通過變頻器根 據鍋爐實際需要的空氣量來控制燃燒機電機的轉 速 , 從而控制燃燒機產生的空氣量 , 避免鍋爐燃燒 機出現 大馬拉小車 #現象。鍋爐 X 3201B 加變頻 器后的參數測試見表 3所列。表 2 X 3201B 加變頻器 前的參數測試序號 風門閥位開度

9、 /(%燃料氣量 (標準狀況 K /m 3&h -1p 1/kP a p 2/kP a p /kP a 軸向推力 F /kgf15. 5135-56. 90. 457. 3247. 827. 0178-53. 21. 354. 5235. 7310. 0243-48. 52. 751. 2221. 4410. 5299-46. 03. 649. 6214. 5512. 0340-47. 54. 248. 7210. 6614. 0359-46. 54. 848. 3208. 9715. 5456-43. 06. 947. 9207. 1818. 0648-40. 18. 547. 62

10、05. 8920. 0810-37. 811. 247. 0203. 21020. 5897-35. 014. 546. 5201. 11122. 0900-36. 01545. 0194. 6注 :軸向推力根據公式 F =S p 9. 80665計算得出。表 3 X 3201B 加變頻器 后的參數測試序號 風門閥位開度 /(%燃料氣量 K /N m 3&h -1p 1/kP a p 2/kP a p /kP a 軸向推力 F /kgf130210-4. 0 7. 011. 047. 6240335-1. 39. 010. 947. 1350460-0. 710. 311. 047.

11、6465580-0. 611. 011. 650. 2576690-0. 0511. 912. 453. 6680810-0. 0712. 913. 658. 8784870-0. 0713. 714. 462. 396石油化工自動化 2008 年2. 1. 4 改進后的運行效果整改后 , 鍋爐燃燒機的故障次數明顯降低 , 再 也沒有出現上述故障 , 從而大大降低了燃燒機檢修 次數 , 保證了鍋爐的正常生產。a 解決電機軸 承變形、 超 溫等故障。由表 3可見 , 燃燒機電機加變頻器后 , 與改進前相比 , 在相 同負荷下風門開度明顯增大 , 燃燒機葉輪兩側的壓 力差值明顯降低 , 電機軸承的

12、軸向受力明顯減小。 當鍋爐蒸汽負荷約為 4t/h 時 , 需要的燃料氣量約 為 300Nm 3/h, 由表 3可知其風門開度為 30%40%之間 , 葉輪兩側的壓力差值約為 11kPa, 燃燒機電 機軸承軸向受力約為 460. 913N, 遠小于電機軸承 軸向受力設計正常值 980. 665N 。b 解決鍋爐燃燒機 大馬拉小車 #的問題 , 節 能效果明顯。當鍋爐蒸汽負荷為 4t/h 時 , 電機轉 速由 2950r/min 降至 1300r/min 左右 , 運行電流 由 32A 降至 8A 左右 , 年節省電量 24. 6156萬度。 c 改進后鍋爐 , 在相同負荷下 , 風門開度明顯 較

13、大 , 燃燒機進口壓力明顯降低 , 電機轉速明顯降 低 , 因此 , 燃燒機產生的噪聲明顯降低、 振動顯著減 小。當鍋爐蒸汽負荷為 4t/h 時 , 燃燒機運行時機 體振動幅度由整改前的 0. 3mm 降至 0. 018mm , 產生的噪聲由 90dB 降至 70dB 左右。2. 2 鍋爐點火參數設置問題2. 2. 1 問題描述鍋爐控制柜采用非 UPS 供電。每次供電電網 波動或瞬間停電時易導致鍋爐熄火 , 鍋爐控制柜掉 電。當鍋爐恢復生產時 , 需要重新對比調儀進行點 火參數設置。2. 2. 2 原因分析由于控制 鍋爐 燃燒 機點 火的 比調 儀也 為非 UPS 供電 , 比調 儀程序已 經

14、固化 , 一旦比 調儀掉 電 , 設置的點爐參數丟失 , 每次點爐時需重新設置 , 且無法實現鍋爐自動點火 , 需進行手動點爐 , 且步 驟較多 , 需設置的參數也較多 , 操作復雜 , 因此極易 出現點爐不成功 , 有時需多次點爐 ; 延長了鍋爐恢 復供蒸汽的時間 , 導致產品天然氣 H 2S 含量超標 , 裝置放空。2. 2. 3 改進后的運行效果將鍋爐控制柜由非 U PS 改為 U PS 供電后 , 可 以保證在電網波動時比調儀不掉電 , 設置的點火參 數不會丟失 , 實現鍋爐恢復時的自動點火。2. 3 進爐燃氣超壓故障2. 3. 1 問題及原因分析當鍋爐因電網電壓波動或瞬間停電熄火后再

15、 點火時 , 經常出現燃氣壓力超高故障 , 導致鍋爐點 火不成功。原因是鍋爐熄火期間 , 由于自力式調壓 閥存在微泄露 , 調壓閥的閥后壓力 (即進爐燃氣壓 力 必然超過設定壓力 (12kPa 。當鍋爐再次點火 時 , 出現燃氣壓力超高故障 , 導致鍋爐點火不成功。 2. 3. 2 改進后的運行效果進鍋爐的燃氣管線上安裝微壓表 , 在微壓表的 取樣管線上接一根手動泄壓管線。經過改進后 , 當 燃氣管線壓力超過 12kPa 時 , 在鍋爐點火前可以 通過手動打開泄壓閥對進爐燃氣壓力進行泄壓 , 確 保燃氣壓力為 12kPa, 避免鍋爐點火期間出現燃 氣壓力超高故障的發生。與整改前相比 , 避免了

16、燃 氣壓力超高故障 , 同時提高鍋爐點火的成功率。 3 結束語該廠鍋爐燃燒機控制系統經過改進后 , 大大降 低了鍋爐因電網供電質量問題或燃燒機故障導致 的停爐次數 ; 同時提高了鍋爐點火的成功率 , 降低 操作人員的勞動強 度 , 縮短鍋 爐恢復供蒸汽 的時 間 , 減少裝置天然氣放空的時間 , 甚至可以避免因 電網電壓波動或瞬間停電造成的鍋爐熄火而導致 裝置天然氣放空 , 從而減少天然氣的放空量 , 取得 較大的經濟效益。參考文獻 :1 劉克平 , 賈英超 . 變頻控制技術在鍋 爐燃燒系統中的應用 . 石油 化工自動化 , 2008(3 :3437(上接第 94頁 由 Boo lean Fan Out 模塊完成對 R30001寄存器的16位的數據分配。2 ROUT 1:采用 Internal Read Parameter, Boo lean Fan In 和 Internal Write Parameter 模塊 , 由 Bo olean Fan In 模塊 合成 16個 Internal Read Parameter 模塊數