UCC万吨级水泥熟料生产线重油系统的安装与调试

万 勇

成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川 成都 610051

UCC万吨级水泥熟料生产线重油系统的安装与调试

万 勇

成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川 成都 610051

UCC10 000 t/d水泥生产线是我国第一条万吨级水泥生产线出口项目，其煅烧熟料的燃料以重油为主。其重油系统的安装不仅包括重油卸油泵、重油低压循环泵、重油高压泵、导热油循环泵、导热油锅炉、膨胀罐、重油加热器、计量阀组、窑头窑尾燃烧器等的安装，还包括重油储存罐与导热油罐的制作安装和重油管道、导热油管道、伴热管安装。在调试中，主要存在管道输送不畅或输送设备跳停问题。

重油 配置 安装 调试

0 引言

UCC10 000 t/d水泥生产线是我国第一条万吨级水泥生产线出口项目，也是我国第一条拥有核心技术装备自主知识产权的万吨级水泥生产线。该项目于2005年4月16日开工建设，于2006年12月建成投产，并于2007年4月26日全面通过考核验收。该项目原设计采用天然气作为燃料，后在建设过程中业主又增加一套燃油重油系统，采用天然气和重油混烧，在实际操作过程中天然气只用于点火和作为重油燃烧的辅助燃料，燃料以重油为主。这与我们在国内建设的水泥生产线的燃烧系统是不同的。本文就该系统的安装与调试进行总结，以资类似项目建设借鉴。

1 系统设备、流程及燃料

1.1 系统设备

该重油系统（主要设备配置见表1）由重油泵房、重油罐区、锅炉房、重油输送循环管线、导热油循环管线、重油计量阀组、燃烧器等组成。

1.2 系统流程

重油卸车经重油泵房低压卸油泵抽吸送至重油储存罐储存；重油储存罐的重油经预热达到50～60 ℃时满足泵送流动要求时，经重油泵房低压循环泵送入锅炉房，在锅炉房重油分三路，一路经窑头高压泵增压送入双联加热器加热，经计量阀组送至窑头燃烧器，一路经窑尾高压泵增压送入双联加热器加热，经计量阀组送至窑尾燃烧器，另一路作为煅烧锅炉燃料流向锅炉；导热油作为重油的加热介质，经锅炉加热升温，经导热油循环泵循环，从重油储存罐到重油泵房、锅炉房、计量阀组，一路伴随重油而行，为重油加热伴热。

1.3 燃料

我们常说的重油是以原油加工过程中的常压油、减压渣油、裂化渣油、裂化柴油和液化柴油等为原料按一定比例调合而成的油品。其成分主要是碳氢化合物，另外含有部分0.1%～4.0%硫黄及微量的无机化合物。使用重油时，必须选取与其用途相适应的性质，必须重视其粘度、密度、凝固点、闪点、残炭、水分及杂质、灰分、硫分、发热量等性质。在选择重油时可结合文献[1][2][3]进行综合考虑。UCC生产线选用的重油见表2。

2 重油系统的安装

2.1 主机设备安装

包括重油卸油泵、重油低压循环泵、重油高压泵、导热油循环泵、导热油锅炉、膨胀罐、重油加热器、计量阀组、窑头窑尾燃烧器等。安装前应仔细检查每套设备上的仪表、阀门、安全阀等零部件是否完好无缺，特别是燃烧器油枪上枪头以及各种规格流量孔板(雾化片)、一次油雾化器、二次油雾化器等要单独妥善保管；对照图纸设备，对土建基础进行检查验收；吊装就位（吊装过程中注意保护设备，特别是对易损件的保护）；严格按照图纸和规范要求进行找平找正；设备固定灌浆。对于燃烧器的安装和定位，严格按照系统供应商提供的图纸进行施工：窑头燃烧器必须与窑中心线保持一致，其定位应参照窑热态点，伸进窑内位置距热态点500 mm；窑尾燃烧器按设计图纸布置，伸进分解炉的角度和长度应与设计保持一致。

表 主要设备配置

表2 UCC生产线重油的主要性质

2.2 重油储存罐与导热油罐的制作安装

（1）库壁板的选用。系统供应商提供的Φ24 m×12 m油库制作图，库壁板周长75 420 mm，10等分，每块钢板长度7 542 mm，宽度2 000 mm，从底到上共6圈板，壁厚从11 mm到10 mm、8 mm、6 mm、6 mm、6 mm依次分布，11 mm钢板用12 mm钢板代替，选用非定尺板制作的油罐外观美观，但实际市面上供应的是定尺钢板，长度5 000 mm～15 000 mm(整数)，宽度700 mm～3 000 mm（整数）。因此，我们在每一圈布板时注意合理搭配：宽度按设计值选取，长度方向长短尽量均齐，避免短板出现，影响美观，同时每一圈布板数量不要太多，减少焊缝量。若要选用长板焊接，则在施工过程须采取消除热应力变形措施。

（2）储存罐上的压力测点、温度测点、人孔门、溢流孔、进油口、出油口等孔洞应按供应商提供的图纸和设计院转化后的布置图进行对照开设，孔洞开设要避开焊缝。

（3）储存罐制作安装完成后必须对焊缝进行探伤检查，一般采用超声波进行检测，对关键部位采用X射线检测。检测完无问题，接下来进行水压试验。在进行试压之前，对库壁上所有孔洞用盲板封闭，然后进行灌水，在灌水试验中应对基础沉降进行观测。若基础发生设计文件不允许的沉降，应停止灌水，待处理后方可继续进行试验。灌水灌至最高设计液面试验，保压48 h，要求库壁无渗漏，无异常变形。

（4）油罐按规范要求做好防雷接地。

导热油罐的制作安装需按图施工，对焊缝进行超声波探伤，罐体进行水压试验及除水干燥。

2.3 重油管道、导热油管道、伴热管安装

安装原则：先主管后支管。在管道安装前需要做好以下准备：熟悉掌握重油系统的管道布置及流程图；检查与管道连接的各种设备已找正合格、固定完毕，标高、中心线、管口方位符合要求；管道组成件及管道支撑件等已验收合格；管道、管件、阀门等内部已清理干净，无杂质，其质量应符合设计文件要求（这里值得注意的是：未取用的管道应按不同规格堆码存放，管口用塑料堵头封上，无塑料堵头须采取措施严禁堆放在砂石、泥土中；管件、阀门未取用前应单独保管存放）。准备工作完成，接下按顺序逐一施工：管道管件加工制作（U型补偿器），管道支架制作安装，管道施工测量放线；管道敷设及安装；管道与设备连接。在管道的制作安装过程中应注意：（1）管道上 U型补偿器竖向布置，应在补偿器最高点设放气阀，并在管道最低点设放水阀。（2）两个补偿器之间以及每一个补偿器两侧(指远的一端)应设置固定支架。两个固定支架的之间应设导向支架，以保证管道沿着规定的方向作自由伸缩。补偿器两侧的第一个支架应为活动支架。（3）管道活动支架，可用24号工字钢制作，从工字钢腹板中部截取一半，高度120 mm，稍大于保温层厚度，长度取值根据管道受温度影响膨胀量来取定，截半的工字钢的腹板与管道底部焊接。（4）与重油管道平行布置的热油伴热管不能直接点焊在主管上，伴热管可采用绑扎带或镀锌铁丝等固定在主管道上，弯头部位的伴热管绑扎带不得少于三遍。

管道系统安装完毕后，应按设计或规范要求对管道系统进行压力试验。根据管道系统的不同使用要求进行试验。压力试验是以液体和气体为介质，对管道逐步加压，达到规定的压力，以检验管道强度和严密性的试验。压力试验应以液体为试验介质，当管道的设计压力小于或等于6 bar，也可采用气体为试验介质，但应采取有效的安全措施（设压力表、安全阀）。对重油泵房至锅炉房的低压重油管道、导热油管道以及伴热管道可通压缩空气进行压力试验，在保压期间，对管线进行巡检，查看有无泄漏。对锅炉房至窑头窑尾燃烧器的高压重油主管道，须进行水压试验，试压前将与管道连接的附属设备脱离，装上盲板，试验压力为工作压力的1.5倍（60 bar），试压时间45～60 min，试验完毕无泄漏，排水，用压缩空气吹干管道残留水分。

管道试压完毕后进行管道保温，保温层采用有一定强度的岩棉管壳，外保温层选用0.5 mm铝皮或镀锌铁皮。

3 重油系统的调试

3.1 重油系统管网导热油循环

根据计算准备100桶导热油（每桶208升）约20 m3，在注入导热油罐前，检查热油管道上放气阀，排水阀是否到位，重油储存罐封人孔门之前，还需检查加热管（导热油管）上固定管箍，松动螺母，对加热管道敲打抖掉附在管道内的焊渣、焊瘤，以便下一步热油循环除渣；再次检查管道上的固定支架、导向支架、活动支架是否正确；检查导热油罐内无水、无杂质。在锅炉房外放一个自制的大油桶（可以装3～4桶油），桶内放1台潜水泵，用潜水泵往导热油罐注油，导热油再经加油泵，往导热油膨胀罐和导热油主循环管道注油。在这里需要说明一下，导热油各循环主管道和伴热管道是相互贯通的，管线布置错综复杂，要排除管道内空气注满油难度较大。根据系统供应商现场工程师操作步骤，分区进行注油排气，先从锅炉房开始，然后到低压重油泵房和重油储存罐，最后到窑头窑尾燃烧器。实现这个步骤通过设在锅炉房的热油分配器上联通阀进行调节。锅炉房的注油排气具体操作过程如下：首先，关闭锅炉房热油分配器中流向低压重油泵房及窑头窑尾的热油进出阀门，打开分配器的联通阀及剩余阀门，然后通过热油加油泵把热油加到热油膨胀罐内和热油主循环管道内，使热油膨胀罐内的油标达到2 m左右，再给热油膨胀罐加氮气密封，使其油标保持2 m左右，压力达到5～6 bar，然后逐一打开管道上排气阀，见到热油连续不断流出为止。这样操作要重复3～4次。以保证热油充满管道并且没有空气混存现象。重油低压泵房及重油罐区、窑头窑尾管道注油排气操作同锅炉房的操作过程。管道注油过程结束后，将热油膨胀罐的油标保持在70 cm左右，压力为3～4 bar，然后准备开启导热油循环泵冲洗管道[4]。初次启动循环泵，进口阀门全开（吸油面），出口阀门关闭（排油面），目的是避免电机超负荷，在电机启动2 s后迅速打开出口阀门达到泵的最小流量。启动后注意观察进口压力表，压力值要保持在1.5 bar以上，低于1 bar即刻停泵关闭阀门并清理过滤网，同时按同样启动步骤启动备用泵循环。循环泵进口压力降低，显示管道有空气阻力或过滤网堵塞（焊渣、铁锈、杂物等），在循环泵运行过程中，对热油管网系统的排气阀逐一打开排气，排完气即刻关闭阀门。每次清理过滤器必须清理干净，准备10只油桶收集存放清理过滤网时排放的热油。起初循环泵打循环停泵次数频繁，随着管道空气和杂物变少，泵运行的时间会逐渐拉长。

3.2 导热油锅炉点火运行

先启动循环热油泵，运行半小时后，再点火升温，本项目点火用的是天然气（许多项目用的是柴油），当炉膛温度达到重油燃烧温度，再启用重油燃烧。初次使用应缓慢升温，按升温曲线控制，以不超过10 ℃/h升温，当温度达到100 ℃时，循环热油系统中的残存水分和热油中的微量水分开始气化，逐一打开管道上排气阀排气，观察压力表指针变化，恒温指针趋于稳定时，再继续按10 ℃/h升温，排气，观察压力表指针变化，当温度达到180～200 ℃时，保持一段时间。整个升温过程需要2～3天。当系统排气完毕，锅炉就可以投入使用了。

该项目锅炉采用全自动运行，温度参数设定后，锅炉会根据温度自动开启、停止，在此期间不需要更改任何参数。值得注意的是：如果锅炉内热油量指示灯亮则说明锅炉内热油流量不足，即通过过滤器的流量偏小，说明过滤器堵塞严重，需要停泵，清洗过滤器，改用另外一台泵运行，当另外一台泵启动后，按下控制柜复位按钮；如锅炉内燃油量指示灯灭，锅炉会继续运行，否则锅炉会停止运行，停止运行后不要再对锅炉进行操作，查找故障记录，查找原因。

锅炉保温时不得停开导热油循环泵，停炉时必须待炉温降到规定范围才能关停循环泵。

锅炉本体上有控制面板，上面有报警指示灯，需特别关注的是：热油膨胀罐油位、锅炉内热油流量过低、热油温度过高、锅炉压力过高、重油温度过低、重油温度过高等指示灯。

3.3 重油系统管网重油循环

对重油管道冲洗，清除管道内杂质（焊渣、铁锈等）。锅炉启运后，重油储存罐重油预热温度达到50 ℃，打开低压循环泵进口阀门，重油经管道压入低压循环泵，进口压力＞0.5 bar，打开出口阀门，准备启动泵。对重油管道分两步进行冲洗：首先，冲洗低压泵房至锅炉房重油分配器至低压泵房的重油管道，关闭锅炉房重油高压泵进口阀门，关闭窑头窑尾计量阀组流入重油分配器的进口阀门。低压泵启动后观察进口阀门压力，压力低于0.5 bar停泵清理过滤网，启动备用泵，继续冲洗直至泵运行平稳为止，在泵正常运行1～2 h后，通过压力表缓慢关闭调压阀直至管道压力达到4～5 bar。最后，冲洗锅炉房重油高压泵至燃烧器计量阀组的重油管道，打开高压泵进口阀门，出口阀门，调压阀全开，观察进口压力表，进口压力＞2.5 bar，启动高压泵。当进口压力低于1 bar停泵清理过滤网，启动备用泵，继续冲洗直至泵运行平稳为止，在泵正常运行1～2 h后，通过压力表缓慢关闭调压阀，直至管道压力达到20 bar。

3.4 燃烧器燃烧控制

锅炉正式投运，经高压泵加压的重油，送入加热器进行加热升温，温升至130 ℃（运动粘度＜17 m2/s）。一般压力在35～40 bar，运动粘度＜17 m2/s的重油通过燃烧器形成的雾化效果较好，压力可通过自动控制回路进行调节。不过，重油温度并不是调得越高越好，过高会使加热系统热耗增加，同时导热油在高温下运行会变质缩短使用周期；过高析出的沥青胶质和油等沉淀物容易堵塞油管油枪，另外高温下重油气化后从喷嘴喷出，易产生“气阻”现象，使喷雾发生脉冲和发生爆音，导致燃烧不完全，温度达到145 ℃重油产生气化[1]。接下来准备油枪，选择雾化板（流量孔板）、一次油雾化器、二次油雾化器，注意安装顺序。不同工况温度、所需的重油流量对应的雾化板是不一样的，雾化板有26、36、46、58、64、72、84等多种规格（对应的喷孔孔径2.6 mm、3.6 mm、4.6 mm、5.8 mm、6.4 mm、7.2 mm、8.4 mm），见图1。

图1 燃烧器-流量压力曲线

窑头初次点火升温，严格按照升温曲线操作，升温初期给油量很少，油枪必须选择最小的雾化板，可选26或36型雾化板。孔板选择大了，雾化效果变差，燃烧不完全，会出现滴油现象，对窑砖不利。窑升温过程中，根据不同的温度阶段，所需重油量选用不同的雾化板。给油量通过控制计量阀组调节阀进行给定。燃烧器除自带一根主油枪外，窑头平台上还配备一根备用油枪，要更换的雾化板事先在备用油枪上装配好，等主油枪从燃烧器抽出来后，再将备用油枪放进燃烧器里，每次抽出的油枪一定要清理枪头孔洞周围结焦地方，用木片或铜片进行清理。

窑尾燃烧器共4只，按设计要求分散布置在分解炉底部不同位置，燃烧器可烧天然气，每只燃烧器里放设1只油枪，不同部位要求达到的温度不同，对应的每只油枪给油量不同，因此在选择雾化板时要注意，选小了温度上不去，选择大了雾化效果不好，燃烧不充分，未燃烧部分会裹附上升的生料粉，粘糊到分解炉底部锥体上方壁上，产生后续燃烧，形成局部高温结皮，造成堵塞。在烟室上升烟道缩口地方设置燃烧器，在选择雾化板时要考虑避免缩口上方结皮。判断分解炉内部燃烧情况，可通过气体分析仪测定CO浓度、O2浓度等以及分解炉出口温度进行判断。在生产中4只油枪可根据窑况随时启停。初次投料试生产，按设定油量进行选择雾化板，并作好记录，运行一段时间，观察发现有问题，关停抽出其中1只油枪，重新更换雾化板，至投运后，再进行观察，多次重复摸索，直到选择适合在分解炉燃烧的最佳配置。

该项目设计的燃烧器空气旋流装置能使空气和雾化的重油均匀混合，能增强对二次空气的卷吸作用，这个特殊的空气旋流装置可改变火焰形状，同时保持一次风流量不变。使用这种燃烧器，一次风量含量在7%～11%，这个值在实际使用过程中还可以优化。燃烧器火焰调整：一次空气压力稳定，调整“SWIRL”(旋流)从“-”到“+”，短火焰，形状由窄变宽；一次空气压力降低，调整“SWIRL”(旋流)“-”到“+”，长火焰形状，形状由软变宽。具体操作根据窑况进行。

4 问题与处理

（1）低压循环泵，遇到泵前压力低清洗滤网，准备启动备用泵，每次2台泵同时运行时，都因压力过低跳停，将压力值设到最低点仍然存在，经检查发现启动延时才3 s，改为30 s后，问题解决。

（2）窑尾重油计量阀组重油循环流程：进油主管道——计量阀组——独立切断阀组——计量阀组——回油主管道。调试初期重油循环，多次出现进油主管道上的安全阀被冲开现象，经查问题出在：高压泵出口管道压力调节回路未调试好，遇到管道压力偏高时，不能自动调节阀门增大开度，分流管道流量降低压力；计量阀组进油管与回油管之间连接的DN15分流管可分流一部分流量压力，但管道上的手动调节阀，开度很小；计量阀组上自动调节阀未打开，处于关闭状态，循环通道不通。

处理措施：重新调试泵出口压力自动调节回路；将分流管上手动调节阀门开度调大；将自动调节阀适当打开一点开度（设定此位置为关闭状态）。通过调整，效果有所好转。不足的是，由于将自动调节阀打开了一点后，不管是打重油循环还是正常喷重油，流向流量计的重油随时都在被计量，现场流量计显示的累计值不能真实反映喷入窑尾的累计值。窑头重油计量阀门组比窑尾设计合理，油枪不喷油时，重油循环是通过计量阀组内部循环线实现的：计量阀组进油管与回油管之间除旁路DN15分流管，还连接一根回油管，此管道上设有一气动阀，重油循环时会自动打开，不循环时关闭。重油循环流程：进油主管道——计量阀组循环线——回油主管道。

（3）某次窑头燃烧器油枪突然跳停，锅炉房加热器上重油安全阀已被冲开，遍地是油。经查问题出在计量阀重油循环线，进油管与回油管之间回油管上的流量孔板孔径太小，遇到杂质、油泥堵塞了。计量阀组重油循环线有2条：1条旁路DN15分流管（有手动调节阀），可分流一部分流量和压力；另1条回油管上有气动阀和流量孔板，油枪正常运行时，气动阀处于关闭状态，油枪关停时气动阀自动打开，流入油枪这部分油经气动阀、流量孔板返回主回油管道。如果孔板堵塞变小，油枪突然跳停，回油不及时，势必会引起进油主管道油压陡升，虽然高压泵出口管道压力调节回路会因压力升高自动调节阀门减低管道压力，但计量阀组至高压泵出口有一定距离，压力陡升时，自动调节阀动作滞后，还没等到打开阀门时，管道上的安全阀门就被冲开了。处理措施：清理流量孔板；调大旁路DN15分流管调节阀开度。

[1] 王红花.浅谈重油的燃烧装置[J].陶瓷, 2008(9):45-51.

[2] 中国石油化工股份有限公司.重质燃料油基础知识与应用[M].北京: 中国石化出版社, 2009.

[3] [日]国井大藏.重油燃烧技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 1977.

[4] 秦玮.PILLARD重油燃烧系统安装调试的关键过程分析[J].泥工程, 2013(1):44-46.

2015-03-25）

TQ 72.6

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008-0473(20 5)04-0037-06

0. 6008/j.cnki. 008-0473.20 5.04.0