点火烧嘴合理调整燃烧避免点火烧嘴损坏的方法

针对点火烧嘴损坏的原因， 总结出合理的调整煤气量与配风比的方法：

1.当锅炉负荷增加时，相应的增加煤气量，此时，要相应的增加送引风量，避免燃烧器区域壁面热强度过大，点火烧嘴长时间的处于高温火焰中，因高温而损坏。

2.烧器区域含氧量增多，从而使点火烧嘴高温富氧烧蚀损坏。

3. 利用锅炉停炉检修期间， 定期对点火烧嘴清理结渣污垢。

4.在操作中，我们要稳定煤气量与氧量比，避免瞬时局部富氧超温，同时避免发生长时间严重过氧情况，从而，有效保护和延长烧嘴本身使用寿命。

5. 当燃料中焦炉煤气配比增多时， 由于焦炉煤气的热值高，所以，在关小煤气电动调节阀的同时，减少送引风量；当燃料中高炉煤气配比增多时，燃料的热值减少，在开大煤气电动调节阀的同时，相应增大送引风量。

在增加煤气量时，先增加引风量，再增加送风量，然后增加煤气量；在减少煤气量时，先减少煤气量，再减少送风量，然后减少引风量。从而使得火焰稳定燃烧， 炉膛负压在-10~-30Pa， 含氧量在2%~4%安全经济运行。通过合理调整燃烧工况，在炉膛中心形成四角切圆稳定燃烧 。

根据燃烧器的工作原理和所使用燃料的特性， 结合运行现状，我们分析出了点火烧嘴损坏的主要原因：

1）当燃料量增强后，造成燃烧器区域壁面热强度过大，点火烧嘴长时间的处于高温火焰中，得不到冷却；

2）当燃料中焦炉煤气配比的增多，燃烧得到了强化，燃烧器局部温度升高，点火烧嘴被烧坏；

3）当燃料量减少时，热风量没有相应的减少，使燃烧器区域含氧量增多，从而使点火烧嘴高温富氧烧蚀损坏；

4）燃料中含焦油成分过多，在点火烧嘴处结渣，使得烧嘴传热热阻增加而损坏 。

我单位是燃气锅炉，所使用的燃料是高、焦炉混合煤气，燃烧器入口处煤气压力≥2000Pa , 燃烧器入口处煤气温度35℃。根据高炉煤气和焦炉煤气的成分可知， 焦炉煤气中含有60%左右的H2，惰性气体含量少，所以有燃烧速度快、热值高、燃点低、易着火的特点。而高炉煤气中含有大量惰性气体，含尘量大，且含有相当量的饱和水蒸汽，所以有火焰长、热值低、着火和稳定燃烧都比较困难的特点。

在实际生产过程中， 我们所使用的燃料是钢铁生产过程中的副产品，煤气压力及其配比时常发生很大变化；又因为我们处于煤气用户末端， 前端煤气用户使用量的突然增加或减少，引起了锅炉的燃料性质频繁大幅度变化，从而，恶化了点火烧嘴的工作环境 。

煤气经过煤气电动调节阀，调整到所需流量后，经煤气喷管以一定的速度向燃烧室喷出， 空气经过热风电动调节阀，调整到相应的流量后，经旋流器向燃烧室喷出。于是，煤气与热风保持一定的角度与速度差均匀的混合，在燃烧室里进行剧烈的燃烧反应。燃烧速度与燃烧完全度主要取决于煤气和空气的混合速度。

当煤气流速大于空气流速时， 煤气中心的射流影响起主导作用，空气环状射流在较短的时间被完全吸收，着火燃烧点在燃烧器出口处就迅速燃烧，易形成回火；当煤气流速小于空气流速时，着火燃烧点在燃烧器出口远距离处燃烧，火焰闪烁不稳，易形成脱火；当煤气流速等于空气流速时，着火燃烧点就会在距燃烧器出口的定距离处燃烧，火焰刚直有力 。

点火烧嘴是燃烧设备的重要组成部分， 它有助于燃料的着火和火焰的稳定，其性能的优劣将直接影响到锅炉的安全运行、能耗和环境。然而，锅炉点火烧嘴的工作条件比较恶劣，长期受炉膛高温辐射和火焰冲刷，容易造成蠕变、高温变形和损坏。

在实际应用中，我车间燃气锅炉的点火烧嘴频频损坏。烧嘴的损坏往往引起周边水冷璧损坏、燃烧不稳定和燃烧效率降低。而我车间所使用的燃料是钢铁生产过程中的副产品，且处于煤气用户的末端， 其煤气压力及配比经常大幅度的变化，当煤气压力及配比突变时，损坏的烧嘴极易引起过锅炉燃烧的不稳定，尤其在低负荷运行时，易造成煤气灭火或爆燃的严重后果，给锅炉的安全运行带来极大的安全隐患。

因此，在运行中如何合理调整燃烧，避免点火烧嘴损坏，是我们运行人员急需解决的一大课题 。

通过分析点火烧嘴损坏的原因， 总结出根据炉内不同的燃烧工况，合理的调整煤气量与配风比的方法，并在实际运行中加以应用，有效地保护和延长烧嘴本身使用寿命，减少了点火烧嘴的损坏率，在很大程度上消除了由于烧嘴损坏带来的安全隐患，确保了锅炉的安全稳定运行 。2100433B

开工烧嘴点火是气化炉点火的关键， 也是难点。据悉，国内大部分壳牌气化炉在首次开车时都频繁发生开工烧嘴被烧坏现象，有时点一次火连续烧坏3～4 次，导致不停地拆装烧嘴。此外，若开工烧嘴点火失败，必须立即停止气化开车程序，重新执行气化炉吹扫程序(因为从烧嘴中喷出的油氧混合物将残留在气化炉内，若不将其吹扫干净，再次点火时很容易发生爆燃现象)，费时费力，严重影响了开车进程。

那么开工烧嘴为何如此容易烧坏呢？ 从设计原理上分析， 最关键因素在于其燃烧方式为纯氧燃烧。因开工烧嘴点火时，气化炉内充满了氮气，此时只有用纯氧作为助燃剂才能将大功率的开工烧嘴点燃，但纯氧燃烧很难控制，主要是氧气与柴油的混合比例(即通常说的“氧油比”)以及到达烧嘴头的同步性不好调整， 氧气偏多火焰温度就会瞬间剧增，氧气偏少又会导致灭火。

第二个因素在于其喷头的材质选择，壳牌选择用紫铜来制作烧嘴喷头，通常简称为“铜头”，其原因有两个：一是铜具有良好的热传导性能，这样喷头因高温火焰辐射而快速增加的热量能迅速地被冷却水带走，以防止喷头因高温而烧毁；二是铜具有良好的抗氧化性，这样流经喷头四周的纯氧不会轻易将喷头氧化腐蚀，从而延长了烧嘴的寿命。但是，铜用作喷头也存在一个致命的弱点，就是其熔点偏低，不耐高温，很容易被烧毁。

客观地说，针对气化炉特殊的运行工况， 壳牌对开工烧嘴采取以上的设计理念还是很先进的(目前仍没有更好的设计方案来替代)， 只要充分掌握了纯氧燃烧的特性和铜头的特点，在实际操作中采取有效的、针对性的预防措施，还是能大大降低开工烧嘴的故障率。但由于经验上的不足，国内大多数壳牌炉在开工初期总是频繁出现开工烧嘴点火故障，其原因是多方面的，由于篇幅有限，以下只列举几个典型案例加以分析：

烧嘴点火点火时氧油不同步

根据壳牌工艺要求，开工烧嘴点火时最关键的一点是要保证氧气和柴油同时到达烧嘴喷头，如果氧气比柴油先到， 喷出的氧气一遇到点火烧嘴火焰，瞬间将产生约3000℃的高温火焰，很快就会将铜头烧化。但实际操作中不可能做到氧油绝对同步，为确保氧气滞后于柴油，实际操作中往往采取让柴油先到的办法，因为柴油若比氧气先到，柴油将被氧管线里的高压吹扫氮雾化而喷出，对烧嘴没有影响，但早到时间也不能偏长，否则大量的柴油喷入炉膛，极易发生事故。

具体时间应通过试验来测定。通常的做法是通过做试验(用水代替油、用氮气代替氧气)来测定氧气和柴油开关阀动作时间和各自到达喷嘴头的时间( 用秒表测定)，再将测定的时间值输入到DCS的开工烧嘴顺控程序中(氧气在管内的流速比柴油快，它到达喷头的时间肯定比柴油短，可通过DCS组态在顺控程序中进行延时设定)。但在实际操作中，由于时间测量上的误差，经常会发生氧比油先到的现象，致使铜头因高温而烧毁。

烧嘴点火阀门的控制逻辑不合理

开工烧嘴正常工作时，氧气开关阀13XV0023 和柴油开关阀13XV0024 为全开状态， 氧管线吹扫阀13XY0027 和油管线吹扫阀13XV0025、13XV0026 处于关闭状态。开工烧嘴正常退出时，由DCS 执行顺控程序，先开启13XV0025、13XV0026 和13XY0027，将高压吹扫氮气先补进氧油管线， 然后再关闭13XV0023 和13XV0024， 切断氧气和柴油， 目的是防止烧嘴退出时烧嘴里的油和氧被炉膛的高背压往回顶，产生回火现象而将烧嘴烧坏。

以上指的是烧嘴的正常退出程序，按理说非正常退出时也应如此，但有些气化炉在开工烧嘴因联锁保护动作而发生跳车时，经常将烧嘴烧坏，后经观察发现， 每当烧嘴非正常退出( 跳车) 时，13XV0025、13XV0026 和13XY0027 的开启总是比13XV0023 和13XV0024 的关闭晚，即氧油已切断而高压吹扫氮气来不及补上，导致回火而烧毁烧嘴。

为何会发生这样的现象呢？ 有经验的技术人员从DCS 与ESD 之间找到了原因： 烧嘴系统正常退出时由DCS 控制， 而跳车时则由ESD 通过DCS 向13XV0025、13XV0026 和13XY0027 发出“开” 的命令， 同时直接向13XV0023 和13XV0024 发出“ 关”命令，可ESD 与DCS 之间通讯需要时间，致使高压吹扫氮滞后(约1.3s)补进，造成开工烧嘴回火被烧坏。后来将以上3 个阀门全部改为由ESD 直接控制后，问题得以解决。

烧嘴点火柴油管线压力不稳

壳牌炉的柴油泵一般都设在零米，且大都采用往复泵，往复泵的优点是扬程大，缺点是出口压力不稳，为保持柴油管线的压力稳定，在泵的出口都设计了柴油缓冲罐(也称作阻尼器或蓄能器)，目的是随时调整柴油管线的压力，防止开工烧嘴因油压不稳而跳车。但由于柴油缓冲罐也安装在零米，而开工烧嘴安装在43m 层， 两者之间连接管线太长、且高度相差大， 制约了缓冲罐的压力调节能力，致使开工烧嘴经常因油压不稳导致氧油比超限而跳车。据悉，龙宇煤化工通过调整柴油缓冲罐的位置而圆满解决了这一问题，具体整改方案概述如下：把位于零米的柴油缓冲罐移至38m 的平台上。

在缓冲罐投用前，先用高压氮气向罐内充25~30kgf(1kgf 约等于9.806N，下同)的压力，使罐内的液位达到5cm 左右，当柴油管线内的压力大于30kgf 时再投用缓冲罐。这样不仅缩短了缓冲罐与开工烧嘴的距离，而且可使罐内有足够可压缩的气体，从而让缓冲罐起到了很好的稳压作用。

烧嘴点火火检信号延时设置不合适

壳牌气化炉设置了专门的火焰探测器(通常称为火检)，用来检测开工烧嘴点火是否成功，此检测信号既用来保护开工烧嘴，同时又给粉煤烧嘴的投放提供了条件。火焰探测器是通过紫外线探测火焰强度的，检测的是电离信号，并输出给DCS(开关量信号)。

当氧气开关阀13XV0023 开启后， 开工烧嘴顺控程序将延迟几秒来检测火检信号，如果未检测到火焰，开工烧嘴将立即跳车，以保护烧嘴。

因氧气从开关阀到烧嘴喷头需要时间，且烧嘴刚点着时，氧油混合燃烧并不稳定，且火焰强度也不高，所以在顺控程序中对火检信号设置了延迟时间，以确保检测信号的准确。这一设计是非常合理的，关键是如何确定合适的延迟时间，若时间偏短，烧嘴还未点着或点着后火焰还没稳定就跳车了，属误停车；若时间偏长，烧嘴如果确实未点燃而没有及时跳车，很容易把烧嘴烧坏，而且柴油留在炉内，在下次点火时会出现爆燃，危害到设备安全。

据技术人员介绍，火检信号的延迟检测时间一般设置为3～5s 较合适， 具体准确时间需现场做试验测定，各烧嘴略有不同 。

开工烧嘴是气化炉点火系统中最复杂、最关键的设备，它在壳牌气化炉的整个启动过程中起着至关重要的作用，也是气化炉开车的难点所在，而且价格昂贵，为此建议国内壳牌炉用户加强相互间的交流，总结经验，从开工烧嘴安装开始直到投产运行， 各阶段都能积极采取有针对性的预防措施，少走弯路，尽量降低开工烧嘴点火的故障率。

此外，鉴于开工烧嘴昂贵的价格和被外商垄断的局面，建议国内壳牌炉用户积极配合国内相关企业做好开工烧嘴的自主创新工作，尽快实现开工烧嘴的国产化，降低设备成本，打破外商的垄断 。

按气化工艺要求，气化炉内需用高压氮气和烧嘴燃烧的烟气充压到约1MPa 后才投入煤粉，如此高的压力和高密度的惰性环境，无疑将给气化炉点火造成很大难度。因此，与常规火电负压燃烧的燃煤锅炉相比， 壳牌气化炉的点火系统设计比较复杂， 共设计了三级点火， 并对应设置了点火烧嘴(IB)、开工烧嘴(SUB)、粉煤烧嘴(CB)，以此来克服炉内高压和高浓度氮气对点火的影响。烧嘴数量共6个：其中点火烧嘴1 个，燃烧介质为燃料气(天然气或液化石油气)加仪表空气；开工烧嘴1 个，燃烧介质为纯氧加柴油；粉煤烧嘴4 个，燃烧介质为粉煤、纯氧加水蒸气。开工烧嘴功率约为10MW(为粉煤烧嘴功率的6%)，点火烧嘴功率约为100kW(为开工烧嘴功率的1%)。

烧嘴点火和开工烧嘴位于同一个垂直平面，均为插入式结构，开工阶段，开工和点火烧嘴暂时插入气化炉内，之后随即撤出，其伸缩过程全部由DCS 控制。4 个粉煤烧嘴与点火烧嘴位于同一水平面，均匀分布，为固定式结构，安装在水冷壁上的隔焰罩内。

下面简述壳牌气化炉的三级点火过程：

当高压氮气完成对气化炉的吹扫后，系统先通过电子点火装置将点火烧嘴IB 点燃， 随后启动系统的引氧程序，待引氧程序第一阶段( 即氧气引至SUB 阀前)完成后，启动开工烧嘴SUB 的点火顺控程序13KS0003，若SUB 点火成功，点火烧嘴立即退出，并启动煤烧嘴的粉煤循环，同时气化系统开始升压(在SUB 点火成功后，一旦燃烧烟气中氧气含量小于0.5%， 系统放空方式随即从大气放空切换至火炬燃烧排放)，压力调节阀B(粗合成气去火炬总管排放阀)由手动变为自动调节模式来调节气化炉的压力，当气化炉压力达到0.65MPa 时开始启动激冷气循环压缩机并调整稳定(根据各型号压缩机不同的特性，有的用户已改为常压启动)，当压力接近1.0MPa 时开始投入第一个粉煤烧嘴CB，稳定几分钟后开始投人第二个粉煤烧嘴(与第一个烧嘴相对)， 当第二个粉煤烧嘴点燃后， 开工烧嘴立即退出，随后再依次点燃剩下的两个粉煤烧嘴，至此气化炉点火过程结束 。