浅谈船用转杯式燃烧器燃油锅炉的技术特点和典型故障

2022-11-16马健作中远海运特种运输股份有限公司

珠江水运 2022年20期

马健作中远海运特种运输股份有限公司

1.引言

船用锅炉根据其不同的属性，具备多种的分类方式，本文介绍的是立式直烟管燃油锅炉，配置转杯式燃烧器，燃烧产生高温烟气在垂直布置的烟管内流动，把热量传递给炉水，产生了蒸汽，用作货油船甲板设备动力源、燃油加热、灭火及洗舱，以及满足货船日常生活中的取暖、热水、烘衣等需要。立式直烟管燃油锅炉操作管理方便、供汽稳定、对水质要求不高、工作可靠，在质量、体积等指标矛盾并不突出的内燃机船舶中，目前仍得到广泛应用。配备的转杯式燃烧器具有良好雾化炬特性，油的平均雾化粒度很细，粒度比较均匀；对燃料适应性较广，可适于重油、柴油、煤油以及原油燃烧，油管的出油孔较大且不易堵塞，对燃油的质量要求较低；风油比调节范围较大，利用进油管上的控制油阀就可以调节油的流量，调节的倍数通常应大于5；调节空气量的方法比较简单，且不影响油的雾化质量。消耗雾化能量较小，具有较好的节油、节电效果。

笔者多年从事船用燃油锅炉管理工作，积累了一些管理经验，下面分享交流几个燃油锅炉故障案例，共同提高管理技术水平。

2.燃油加热器故障，油温过高，锅炉不能正常工作

燃油锅炉燃烧器配置SK VJ-M转杯式燃烧器，燃烧器附带有一套燃油电加热器和一套PID燃油温度自动控制器，用于燃油加热和燃油温度控制，说明书要求锅炉燃油粘度约为45 cSt，基于各种规格燃油的粘度不同，温度控制器自动控制进炉油温约在75-95℃之间。

2.1 故障现象

锅炉运行时突然发出燃油温度高警报，油温不受自动控制，被加热到145°C；为查找油温过高故障，尝试着调大燃油流量，让锅炉在大火焰工作，油温能够降低到85°C的正常值；但是，调小燃油流量，让锅炉在小火焰工作，油温则迅速上升至145°C，机舱集中监测系统再次发出锅炉燃油温度高警报。

2.2 故障分析

初步判断故障原因是燃油循环量过小，当电加热器处于最小加热量状态时，热能过大，导致了油温异常变高。

2.3 故障排查

（1）检查燃油电加热器和温度自动控制器的各电路元件，没有发现异常。

（2）拆检燃油系统滤器和阀门，没有发现异常。

（3）拆检电加热器端盖内侧的节流阀6.5，见图1，该节流阀由三只节流圈和两根橡胶密封令组成，检查发现橡胶密封令老化，节流圈压紧后，其相互之间间隙很小，由于节流圈上的节流孔位置不相同，节流孔相互重叠挡住流道，使得通流面积变小，知道故障根源后，用紫铜床代替老化的橡胶令，安装好节流圈。

（4）安装试用，电加热器和温度控制器恢复了正常工作，排除了故障。

3.烟管内壁脏堵，炉膛背压升高，点火困难和燃烧不良故障

燃油锅炉采用了螺纹烟管设计，与普通烟管相比，优点是增加了换热面积，一根尺寸相同的螺纹烟管的传热相当于普通烟管的约1.8倍。缺点是管路螺纹容易结碳，不易清洁，致使烟气通流面积变小或者堵塞，当烟管内壁严重结碳脏堵时，炉膛背压将变高，导致燃油锅炉点火困难和燃烧不良故障。

以下介绍自制的烟管水洗专用工具，实船使用效果较好，2-3人参加操作，用时约3小时，无需进入高温锅炉内部作业，操作人员只需站在锅炉外面作业，利用压力水清洗烟管，解决锅炉点火困难和燃烧不良故障，提高热效率和节约油耗。

3.1 烟管水洗专用工具

（1）清洗机一台。额定压力为20-25bar，3/8”外牙接头。

（2）耐压软管一根。长度10米，额定压力大于25bar，3/8”内牙接头。

（3）烟管水洗专用工具一根。使用一根小钢管Φ16mm×6m，一头焊接一个3/8”外牙接头。另一头封住，并在端部圆柱面钻开多个小孔，孔径约为1.5mm。

3.2 烟管水洗操作（见图2）

（1）停炉后打开燃烧器、炉膛放残阀和烟面道门。

（2）操作人员站在锅炉外面，把水洗专用工具的一头（钻有小孔）插进烟管内壁里面，另一头用耐压软管与清洗机连接起来，清洗机压力调至20-25bar，压力水从水洗专用工具的四周小孔喷出，将烟管内壁的灰烬和结碳清洁干净。上下操纵专用工具，将烟管内壁清洗干净，如有少量结碳不易脱落，潮湿后通过热胀冷缩也将自动剥落。

（3）烟管清洗干净，晾干后盖回烟面道门，关闭放残阀。关上燃烧器。

4.风油比调整不当，点火困难和燃烧不良故障

转杯式燃烧器的燃油经过空心转轴输送到3000～8000r/min的高速旋转的杯形装置中，转杯是一个向外扩张的空心圆锥体，旋转时产生离心力或轴向力，在离心力的作用下，燃油紧贴于高速旋转的转杯内表面上扩散并形成非常薄的薄膜，薄油膜层沿着转杯内表面一边旋转一边快速前进，且油膜变得越来越薄，最后被雾化成细粒脱离杯口，沿顺时针方向呈旋转线形状向前运动，此时径向速度很大，进而被一次风雾化成细小的油滴，油滴被高速转杯甩出，与二次风相遇进行燃烧。

一次风约占总风量的10%左右，经由内部软风管，由雾化风挡板单独调节，作用是雾化燃油和控制火焰长度。

二次风约占总风量的75%左右，由调节挡板4控制进风量和含氧量，使之与燃油匹配进行完全燃烧，避免排烟冒黑烟。

三次风约占总风量的5%左右，锅炉厂家工程师在船舶试航时就设定好三次风量，其作用是用于冷却稳焰盘，包容火焰外形。

下面介绍SKVJ-M转杯式燃烧器风油比调整，首先需了解“风油调节机构”的组成部分，见图3，它包括控制盘、一次风调节风门传动杆、二次风调节风门传动杆、伺服马达和燃油流量控制传动杆等五部分。当燃油锅炉增加负荷时，伺服马达带着控制盘逆时针转动，控制盘带着一次风调节风门传动杆、二次风调节风门传动杆和燃油流量调节风门传动杆一起移动，增加一次风、二次风和燃油流量，锅炉火焰变大，产汽量增加。

表1 燃油锅炉负荷、燃油流量、一次风量和二次风量调节数据一览表

4.1 燃油流量调整

4.1.1 最小燃油流量调整

当燃油锅炉运行时，控制盘显示1格负荷，通过调节“燃油流量控制传动杆”的长度，使燃油流量在50升/小时左右，可从流量表读取。

4.1.2 最大燃油流量调整

燃油锅炉运行时，控制盘显示10格负荷，通过调节“燃油流量控制传动杆”支点处于最上端，使燃油流量在110升/小时左右，同样可以从流量表读取。

4.2 一次风量调整

一次风又称为雾化风，其作用是雾化燃油和控制火焰长度。

4.2.1 点火工况一次风量调整

在锅炉点火时，控制盘显示1.5格负荷，通过调节“一次风调节风门传动杆”的长度，让挡板略微开启；如果调节不起作用，则需要拆出控制盘，调整控制盘1数字对应“一次风钢带”的滑块，见图4，使挡板略微开启，测量记录该滑块与控制盘内缘的距离，比如该数值是45mm，为后面的调节操作做参考值。

4.2.2 其他工况一次风量调整。

根据新锅炉数据显示，“一次风钢带”（见图4）应呈现渐进扩大的形状，拆出控制盘，调整操作如下：

①分别调整控制盘2-5数字对应的“一次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离扩大约3毫米，比如控制盘1数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是45mm，则2、3、4、5数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为42mm、39mm、36mm、33mm。

②分别调整控制盘6-8数字对应的“一次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离扩大约4.5毫米。比如控制盘的5数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是33mm，则6、7、8数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为28.5mm、24mm、19.5mm。

③分别调整控制盘9-10数字对应的“一次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离扩大约4毫米。比如控制盘的8数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是19.5mm，则9、10数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为15.5mm、11.5mm。

4.3 二次风量调整

二次风又称为燃烧风，其作用是控制进风量和含氧量，避免排烟冒黑烟；二次风太大或者太小，都会出现点火困难；另外，二次风太大，火焰容易被风吹灭；二次风太小，将出现燃烧不良，冒黑烟。

4.3.1 点火工况二次风量调整

当锅炉点火时，控制盘显示1.5格负荷，通过调节“二次风调节风门传动杆”的长度，使火焰呈现橘红色，火焰长度适中，火焰流速适中，不冒黑烟。如果调节传不起作用，则需要拆出控制盘，调整控制盘1数字对应的“二次风钢带”滑块，见图4，改善火焰状态。测量记录该滑块与控制盘内缘的距离，比如该数值是41mm，为后面调节做参考值。

4.3.2 其他工况二次风量调整

当锅炉小负荷工作时，火焰比较小，容易被风吹灭，当锅炉大负荷工作时，火焰比较大，不容易被风吹灭，所以，锅炉小负荷工作时，二次风变化量要小，避免火焰被吹灭；而当锅炉大负荷工作时，二次风变化量可以大一些。

根据新锅炉数据显示，“二次风钢带”应呈现渐进收缩的形状，拆出控制盘，调整操作如下：

①分别调整控制盘2-3 数字对应的“二次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离收缩约0.5毫米。比如控制盘1数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是41m m，则2、3数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为40.5mm、40mm。

②分别调整控制盘4-5数字对应的“二次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离收缩约1毫米。比如控制盘的3数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是40mm，则4、5数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为39mm、38mm。

③分别调整控制盘6-8数字对应的“二次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离收缩约2毫米。比如控制盘的5数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是38mm，则6、7、8数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为36mm、34mm、32mm。

④分别调整控制盘9-10数字对应的“二次风钢带”的滑块，让相邻滑块距离收缩约3毫米。比如控制盘的8数字对应的滑块与控制盘内缘的距离是32mm，则9、10数字对应的滑块与控制盘内缘的距离依次为29mm、26mm。