海上油气田热媒介质锅炉点火程序优化实践

符家宽　殷立云　蔡德纯

摘 要：根据油田热介质锅炉运行过程中出现的典型启动故障，对热介质锅炉的控制程序进行了深入分析，指出燃料气和空气比、燃烧器状态、点火阀门开启、火焰检测等原因造成锅炉点火失常。据此分析结果，对锅炉启炉过程中的点火程序进行了优化改进，提高锅炉运行燃烧经济性和运行安全性均有积极的意义，取得了良好效果。

关键词：热介质锅炉;点火程序;优化实践

1 引言

海上油气田热介质锅炉主要为生产过程中油气水处理提供所需的热量，使各热用户达到一定的温度，以满足工艺处理的要求，其运行的稳定性和可靠性直接关系到油田的正常生产，而正常的生产过程中出现的典型启动故障，特别是故障停炉后或者较长时间停炉后启动过程中出现点火失败等给正常生产提出了较大的挑战。

2 热媒系统简介

热介质锅炉（又称热媒炉）由德国AURA GMBH公司提供，燃料为天然气或柴油，正常生产时以伴生天然气为燃料，燃料气供气故障时以柴油作燃料。系统选用性质稳定的合成烃混合物--热油55（THERMINOL 55）作为热介质，其携热能力强，难挥发，不易燃，可循环使用。

热介质锅炉以天然气或柴油为燃料，通过燃烧器马达提供助燃空气，喷入炉膛内燃烧，炉管盘成圆筒型形成受热面，燃烧火焰产生的热量通过辐射和对流的形式将热能传递给盘管内的导热油，由热油循环泵建立导热油加热系统的循环，被加热的导热油在热用户处与用热工质进行换热，从而将燃料燃烧产生的热量，间接传给用热工质，完成加热目的。换热后的导热油再返回到热介质锅炉里进行再次加热，如此循环往复，实现连续加热。

燃烧器采用威索RGL70油气两用一体式燃烧器，燃烧器配备有风门驱动装置、燃气减压阀组、燃油/燃气自动控制装置，可以保证燃料燃烧充分，提高热效率。燃油供应系统包括：球阀、离合器、油泵及燃料油阀、油枪电磁阀等组成。

3 锅炉启动过程介绍

天然气、柴油双燃料燃烧器有两套燃料供应系统，其中燃气供应系统由燃气系统过来的燃料气体经过手动球阀、燃气过滤器、燃气减压阀减压至燃烧器工作压力后送至燃烧器电磁阀。燃烧中所需要的空气，由燃烧器风机送入炉膛辅助燃烧，产生的高温烟气经内外盘管换热后经烟道送入烟囱进行排放。使用柴油作为燃料时，风机通过离合器带动燃料油泵运行，当伺服马达到底点火位置时，点火变压器上电，点火电极打火，同时打开两台燃料油阀和油枪电磁阀，通过压力雾化把柴油喷射到炉膛内，雾化柴油被点火电极点燃点火成功。

4 点炉失败原因分析

热介质锅炉点火工作过程：当点火程序执行到炉膛大风吹扫结束，风门开始关小到点火位时，点火变压器通电，电极打火。延时4S后点火电磁阀通电打开，同时燃气安全阀上电打开，燃烧头点火火焰燃烧，UV紫外线探测探头监视到火焰，但是未进入监测状态，点火正常后5S，火焰探头开始进入判断火焰逻辑，如果火焰正常，则说明点火成功，若探测不到火焰，燃烧器停炉显示火焰故障停炉。火焰探头正常后1S，点火变压器失电，火焰探测器持续探测。点火变压器失电后，火焰探测器探测火焰正常，说明点火电极点火正常，点火成功，持续1S钟后，燃气主阀打开，主火焰建立，火焰探头持续探测火焰，火焰正常则启炉成功。

4.1 点火电极不能正常点燃

燃烧器、锅炉本体及附属件等原因都可以导致锅炉点火过程中失败。其中比较典型的点火失败主要集中在在燃烧器上，燃烧器主要包括风机、火焰监测装置、限制装置，伺服调节机构以及其他安全装置故障导致不能正常点火。

4.2 主火焰不能正常点燃

主火焰不能顺利点燃的原因，火焰形成，但在切换到主火焰时燃烧器故障，过滤器太脏堵塞，调节阀入口压力低，燃气供给不足导致主火焰熄灭;稳压阀动作迟缓，燃气阀打开瞬间，燃气流量需求较大，稳压阀动作迟缓导致燃气量不够;燃气流量计损坏或供气管道中积水造成在燃气主阀打开过程中压力波动大导致燃烧器异常停炉;火焰监测器脏火焰监测器是监测火焰是否正常燃烧的仪器，火焰监测器脏无法监测到运行的火焰，以致监测器认为火焰熄灭引起误报停炉。

5 采取措施

造成锅炉启动失败的原因较多，有时可能是设备的原因，有时可能是设计时锅炉启动过程中的程序缺陷造成经常性的启炉故障。查找启动过程中出现故障的关键是根据现象仔细分析判断出影响因素，以采取相应的措施，为保持锅炉的平稳运行和正常启动锅炉。

5.1 锅炉硬件优化措施

保持各转动部件润滑良好，防止风门叶片卡阻。燃烧器风门卡阻和主风门关闭不严，这些问题产生的主要原因是风门转动部分润滑不好，叶片开关不能到位。调节好燃烧器燃气与空气混合比，特别是燃烧器处于点火位时风门开度及风量大小直接影响锅炉正常启动，提高点炉成功率，同时有利于控制烟气中氧含量，提高炉效率。及时清理火焰监测器，防止仪表检测不到火焰或者误报引起停炉，及时清理火焰监测器，使火焰监测器始终保持干净状态，保证监测器正常运行。

5.2 锅炉控制软件的优化措施

调整炉膛大风吹扫时间设定，由原来的60秒延长至10min。当点火程序執行到炉膛大风吹扫结束，风门开始关小到点火位时，点火变压器通电，电极打火，同时打开燃气安全阀。延时4S后点火电磁阀通电打开，燃烧头点火火焰燃烧，UV紫外线探测探头监视到火焰，5S后点火变压器失电，进入第一火焰安全时间，2S后火焰探测器介入，火焰探测正常，火焰探头开始进入判断火焰逻辑，如果火焰正常，则说明点火成功，若探测不到火焰，燃烧器停炉显示火焰故障停炉。火焰探头正常后4S，火焰探测器持续探测。火焰探测器探测火焰正常，说明点火电极点火正常，持续4S钟后，燃气主阀打开，主火焰建立，火焰探头持续探测火焰，进入第二火焰安全时间，火焰正常3S后，关闭点火电磁阀，火焰正常则启炉成功。

调整燃气安全阀打开时间，燃气捡漏通过后到点火位时，点火变压器上电的同时打开燃气安全阀，为点火枪的正常点火做好准备，避免点火电磁阀和燃气安全阀同时打开造成燃气压力瞬间波动引起点火失败。通过调整燃气主阀和燃气安全阀打开时间后，解决了锅炉启动过程中经常性的点火失败及燃烧器故障停炉问题，大大提高了锅炉安全启动的效率，减少了对燃气主阀的冲击，延长了设备的使用寿命。

6 优化后效果分析

提高点火成功率，降低设备损耗。调整燃气安全阀打开时间，燃气捡漏通过后到点火位时，点火变压器上电的同时打开燃气安全阀，为点火电极的正常点火做好准备，避免点火电磁阀和燃气安全阀同时打开造成燃气压力瞬间波动引起点火失败。通过调整燃气主阀和燃气安全阀打开时间后，解决了锅炉启动过程中经常性的点火失败及燃烧器故障停炉问题，大大提高了锅炉安全启动的效率，减少了对燃气主阀的冲击，延长了设备的使用寿命。

快速排除点火故障。通过点火程序的优化，把火焰检测介入时间点放在点火变压器退出时间点之后，成功避开点火电极打火造成的假火焰信号的干扰。通过第一稳焰时间、第二稳焰时间的设定，对点火过程、点火电极燃烧过程、主火焰建立过程等三个时间段有效界定，通过报警功能，直观显示在触摸屏上，为故障排除提供了准确直观的信息。

7 应用效果

3套热介质锅炉点火程序优化以来，效果明显。燃烧器设备无论是硬件还是程序启炉过程中基本上一次点火成功，提高了设备启动的安全性，与往年相比维修费用及人力大大减少。避免了因锅炉故障检修时间过长及次数多对下游热用户造成的生产影响，间接减少生产损失效果显著。