机械雾化油枪点火失败的原因分析及对策

摘 要：伊拉克华事德项目燃油启动锅炉在试运期间多次点火失败。通过现场试验，对机械雾化轻油枪点火技术关键点进行分析。并且调整供油压力，重新调整点火电极的位置，成功解决了点火失败的问题。

关键词：机械雾化；油枪；点火

2012年11月13日伊拉克华事德燃油电站项目一期4×330MW工程开始对一期燃油（轻油）启动锅炉首次点火、并进行辅助蒸汽管道的吹扫、一期#2锅炉开始酸洗试运工作。试运期间启动炉多次点火失败，拖延了试运进度。电站启动锅炉除在首台机组试运和启动时提供辅汽外，还在机组正常运行期间保持备用状态，以保证机组缺辅汽时能够及时投用。所以必须保证启动锅炉燃烧器随时能点火投用。本文通过油枪的现场点火试验的方法，并结合以往的工作经验对机械雾化油枪点火失败的原因进行分析，并且提出解决方案。

1 设备概况

伊拉克华世德电站启动炉采用欧保EC12R全自动可调节轻油燃烧器。该燃烧器配备主油枪、点火枪各一支，均为机械雾化轻油抢，且出厂前各部件已安装调整完毕，现场无需调整可以直接使用。点火枪和主油枪的设计工作油压为2.5-3.5MPa。燃烧器为两级点火，先由点火电极点燃点火枪，再用点火枪点燃主油枪。油枪参数见表1。

如图1所示，点火油枪由枪管、可调绝缘子、点火电极、油枪喷嘴组成。点火电极为一正一负两根金属丝。点火电极和可调绝缘子为一个整体，用螺丝固定在枪管的凸台上，可以通过改变可调绝缘子的位置来调节点火电极末端与燃油雾化锥面的距离。点火电极末端的放电距离可以通过弯折两根金属丝来调整。

2 油枪点火技术关键点分析

在油枪正常配风的情况下，油枪點火成功的关键是油枪雾化效果好并且点火电极放出的高能电弧能与油雾接触。经历多次点火失败后，将点火枪从燃烧器上拆下，在空旷处固定好，针对影响点火的各个可调量进行点火试验，并且对可调量影响点火的原因进行分析。试验中，由于现场条件有限，没有专业测量工具，电弧长度、电弧强度、油雾粒度等测量结果只能通过实际观察定性分析。

2.1 供油压力

2.1.1 雾化机理

如图2，油从切向进油孔进入雾化器的旋流室后，一边旋转一边流向旋流室的中心，最后由喷嘴喷出。油从切向进油孔进入旋流室时，油的流速较低，动能比较小，油压较高；越靠近旋流室的出口，油的流速越高，动能越大，压力越低。在旋流室中心线离油喷出口一定距离处，油的压力降到和雾化器外面气体压力一样；如果再往外，油的压力将低于外面气体的压力，外面的气体就被吸入雾化器。所以，雾化器中心是一个气体的漩涡，油从喷嘴出口处的一个环形截面旋转着喷出。油的旋转越强烈，气体漩涡越大。油离开喷嘴后，没有固定壁的限制，扩散成一个锥型的油膜即雾化锥面的湍流区。锥型油膜处于湍流流态，锥型油膜经过一段距离后就开始破碎，形成液体碎片即雾化锥面过渡区。油膜破碎后形成的液体碎片或者细丝在湍流及碎片与空气相互作用下进一步破碎成非常小的油滴，形成油雾，为雾化锥面雾化区。在离喷口一定距离处，做一与雾化器轴线垂直线，垂线与油雾边界有两交点，两交点与喷口中心的连线的夹角为雾化角。

2.1.2 试验结果及分析

将点火电极向油枪喷油方向移动到头后固定死，在油枪的所有部件及位置不变的情况下，通过调整供油压力，对点火枪的雾化效果及点火情况进行了试验，试验结果如表2。通过试验可知：

（1）供油压力小于1.2MPa时，喷出的油湍流强度不够。在油的表面张力及气体漩涡产生的负压的共同作用下，形成的雾化角较小，雾化推迟，雾化效果不好，雾化后的油滴粒径大，湍流区宽度较宽，使得雾化区向后推移，点火电极放出的电弧与雾化区分离，点火失败。

（2）供油压力从1.4升到2.0，油的湍流作用逐渐克服油的表面张力及气体漩涡产生的负压，雾化角从85°扩大到90°。湍流强度的逐渐加强，使得雾化效果变好，雾化后的油滴粒径变小，湍流区宽度逐渐缩短至25mm，点火电极放出的电弧能与雾化区接触，点火成功。

（3）供油压力从2.0MPa升到2.2MPa，湍流强度继续增强，气体漩涡继续扩大，雾化锥面内的负压的作用加强，雾化角从90°缩小到89°，雾化效果很好，雾化后的油滴粒径很小。湍流宽度也有所加宽，此时电弧与雾化面任然可以接触，点火成功。

（4）供油压力从2.4MPa升到2.6MPa，湍流强度继续增强，此时气体漩涡产生的负压作用增强，对雾化角的影响增大，雾化角从87°缩小到85°，雾化效果很好，雾化后的油滴粒径很小。湍流区宽度从38mm逐渐增加至39mm，点火电极放出的电弧不能与雾化区接触，点火失败。

2.2 点火电极放电端与燃油雾化锥面的距离

调整供油压力为2.0MPa，在不改变其他条件的情况下，通过调节可调绝缘子的前后位置改变点火电极放电端和雾化锥面的距离（点火距离），并且进行点火试验，结果见表3。通过试验的观察，点火电极放电端离燃油雾化锥面太远，放电产生的电火花不能接触到油雾，导致点火失败。若点火电极离燃油雾化锥面太近，或者穿过了雾化锥面，电极在点火的时候会被油雾冲刷，在电极表面形成油膜，降低放电的强度，导致点火失败。

2.3 正负电极放电端的距离

调整供油压力为2.0MPa，在不改变其他条件的情况下，调整两个点火电极的放距离，进行点火试验。试验结果见表4。放电距离太近，放电强度强，但是电弧很短。电弧不能被燃油雾化时在雾化锥外表面产生的气流带到油雾中，导致点火失败。放电距离太远，电弧长度长，但是放电强度弱，甚至没有电弧放出或者在俩电极的其他距离最近处放电，导致点火失败。

4 试运期间点火问题及处理措施

4.1 点火枪供油压力高造成点火失败

华事德电站启动炉轻油系统如图3所示。点火枪用油取自主油枪供油管道上阀2后。阀2为手动调节的泄压阀，阀位调整到能保证主油枪设计工作油压后锁死不变。设计点火枪的工作油压和主油枪工作压力为2.5-3.5MPa。但是通过现场试验可知，点火枪油压在1.3-2.3MPa范围内都能正常点火。将点火枪装到燃烧器后，油压在1.8-2.0MPa时点火成功率达100%。显然设计供油压太高。

经过与厂家的沟通，将阀1进行节流，使点火油压为2.0MPa。主油枪点着后将阀1全开。但是通过启动炉的升负荷调试发现，燃烧器的负荷偏大，启动炉升压太快，且有超压的可能。由此判断，主油枪的设计油压也偏高。经过反复调整，主油枪油压在2.0时不仅可以满足点火要求，而且可以使锅炉出力达到设计要求。

4.2 点火电极位置不合适造成点火失败

由于电极强度不够，点火枪的两根电极打火点的相对距离容易受风吹和振动而发生变化，导致电极的放电强度有时强有时弱；而且，电极打火点与燃油的雾化面的相对位置容受震动及风影响而改变，导致电弧不能接触燃油的雾化区。考虑到点火枪实际点火时，有助燃风的作用会使电弧的长度比试验时的长，将两个电极的放电距离调整为7mm时最利于点火。由于电极可调绝缘子的位置调节量很小，将电极向油枪喷油方向移动到头后固定死，保证打出的电弧与雾化锥面的雾化区接触。

4.3 点火枪的整体位置易变动

点火枪和主油枪的相对位置见图4。点火枪通过一个锁紧螺丝固定在燃烧器上。运行一段时间后，由于震动使得螺丝松动，点火枪整体前移，使得点火枪头与主油枪稳焰盘的距离太近。导致点火电极向稳焰盘放电，而且从点火枪喷出的油还没来的急良好雾化就喷到了稳焰盘上。通过多次试验发现，点火枪头与稳焰盘的距离太近点火枪点不着火，太远点火枪的火焰不能将主油枪点着，而且点火枪的火焰会被燃烧器局部的回流风倒卷到燃烧器看火孔上。点火枪头与稳焰盘的距离在150-300mm时点火效果最佳，现场定为200mm。

5 结语

机械雾化油枪成功点火的关键技术点在与打火电极或者高能点火器放出的电弧能够与油雾相接触。机械雾化油枪雾化效果的好坏与雾化器的结构尺寸和供油压力有关。雾化器结构尺寸不变的情况下，随着油压的升高，油雾的粒径逐渐变小。但是雾化角却是先增大，当油压增大到一定值后，由于气体漩涡产生的负压影响增强，雾化角开始变小。雾化角变小后，可能导致电弧和油雾不能接触。所以对于点火来说，油压并非越高越好。燃烧器首次点火时应确保燃烧器的安装尺寸及运行参数符合厂家要求。如果点火失败，应确认厂家要求是否合理，并通过适当的调整试验使燃烧器运行正常。

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作者简介：高磊（1986-），毕业于河南城建学院建设系，现就职与中国能源建设集团华北电力试验研究院锅炉技术研究所。