新型预热烧嘴设备构造及常见问题处理

新型预热烧嘴设备构造及常见问题处理
作者：张耀辉
来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第06期
摘要：本文对陕西渭河煤化工集团有限公司（简称渭化集团）一、二期水煤浆气化炉技改后新预热烧嘴系统工艺原理、设备构造及控制原理进行简单介绍，并对常见问题处理办法进行总结。

关键词：烧嘴;气化炉;构造;安全
气化炉预热烧嘴主要用于燃烧室升温（常温至1300℃）和耐火砖干燥。

渭化集团鉴于原气化炉使用液化气LPG和柴油联合方式存在明火点火不安全，低温雾化不充分燃烧冒黑烟、低洼处聚集闪爆风险;升温调节难、不灵活以及热备用成本高等缺点，技改采用新型天然气预热烧嘴并取得成功。

1 工艺概述
新型预热烧嘴通过烧嘴箱体法兰盘与气化炉顶法兰连接，竖直向下安装，燃烧时火焰向下，燃料为0.3MPa城市天然气，空气助燃。

空气靠开工蒸汽抽维持燃烧室内负压（-10～-
20mmH2O）的方式吸入，调节烧嘴箱体风门实现合理配风。

天然气以亚音速喷入燃烧室内与空气扩散混合，被点火枪或者长明灯点燃，高温烟气经急冷水冷却至250℃，经被抽引器、消音器排向大气。

2 设备构造
预热烧嘴系统由现场控制系统和烧嘴本体组成。

烧嘴本体由长明灯、天然气枪、箱体组成。

天然气枪和长明灯设置在箱体上，其喷头深入燃烧室深度通过调节螺栓调节。

长明灯其作用是点火及引燃天然气，防止火焰熄灭，耐热合金钢制成的引射预混式喷头。

烘炉小于300℃时，可单独使用长明灯，实现烧嘴负荷范围延伸。

箱体内衬有隔热消音作用的耐火纤维毡;顶部上设观察燃烧室工况的观火孔和带有氮气吹扫火检探头接管，吹扫氮气作用防止探头因高温损坏;进风口设置防止杂物吸入和回火防护丝网;进风道设置可用于调节进风量的风门，其作用通过合理配风使燃气和空气最佳混合比，减少过剩空气量。

在低温区和恒温区调节风门开度是控制炉温的最有效方法。

3 控制原理
烧嘴控制系统由现场控制箱、点火枪和紫外火焰检测探头组成。

现场控制箱内含PLC控制器、火焰检测器和高能点火器等，作用是实现火焰监测、实现点火控制及与DCS（分散控
制系统）通信。

点火枪采用同轴不锈钢高压电极，点火电极间用绝缘耐火陶瓷隔离，加电后产生火花引燃混合燃气。

控制箱原理：DCS设置允许点火，现场指示灯亮，按点火按钮，PLC控制高能点火器给
点火枪电极加电30s，并通信DCS打开燃料阀门，点火枪引燃混合燃气;两个火焰探头将燃烧时发出紫外线情况转换成电信号，经对应的火焰检测器放大为0-12V电信号，PLC控制器根据该信号判断火焰燃烧状态，同时火焰信号送至DCS 联锁燃料阀门打开或关闭。

其中火焰信号采用2取0信号联锁燃料阀关闭，采用2取1，联锁阀门打开，火焰状态同时在现场控制箱面板和DCS顯示。

气化炉燃烧室温度高于700℃，DCS可选择“热态”点火模式，主副枪流量阀
门小开度预开，现场按压点火按钮后，控制箱仍执行点火程序 DCS控制同时打开长明灯和天然气枪燃料切断阀，天然气（燃点约650℃）喷出后将会主副枪自动点燃。

4 常见问题分析处理
新型烧嘴常见点火失败和火焰不稳定等问题及处理方法总结如下：
①按压点火按钮，点火枪不点火。

原因：点火枪电极短路、接口松动或者线路断路;高能点火器损坏;控制箱内部通讯问题。

处理：检查或更换线路;更换点火枪或高能点火;检查内部线路。

②火检信号不正常，主要表现信号不稳定或者火焰燃烧但无信号。

原因：探头未对准火焰;信号线路接触不良;吹扫氮气量小或阀门关闭，回火或高温探头损坏;火焰检测器损坏[1]。

处理：调整探头角度，对准火焰根部;检查或更换线路;更换探头并调节或打开吹扫氮气。

③烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但火焰稳定性状况较差。

原因：天然气配气比例不合适;天然气压力和流量不稳定。

处理：观察火焰情况，更加实际调整风门及气化炉燃烧室负压;调整天然气管线压力，并手动小幅度调整流量阀阀位，减小流量波动。

④低温点火时，点火枪不能正常点燃长明灯并维持燃烧，烧嘴熄灭。

原因：燃料阀门打开时管线泄压太快[2]，不能形成稳定流量，火焰熄灭;燃料阀打开后气流过大，吹灭火焰。

处理：调整燃料控制阀后手动阀合适开度，减小燃料阀门打开时管线泄压速度，稳定燃气流量，使火焰稳定燃烧。

5 结语
新型预热烧嘴应用初期，因操作人员经验不足，出现低温点火难的问题，经操作人员总结和优化操作法后，得到有效解决。

在长期应用过程中，其节能环保、安全高效和经济效益方面优点得到充分体现，为公司扭亏增盈的经济目标中起到作用，值得推广和应用。

参考文献：
[1]钱永健.天然气烧嘴的调试分析和操作建议[J].上海煤气.2010（03）：1-2+24.
[2]董国库.RH预热烧嘴控制系统分析[A].冶金自动化.2012 （S1）：62-65.。