开工锅炉燃烧器风门故障分析及改进

开工锅炉燃烧器风门故障分析及改进

陈建中康洁琼郭庆伟

宁夏石化公司电仪部宁夏银川750026

摘要：开工锅炉燃烧器风门频繁故障，FisherDVC6200定位器处于高温环境，运用远程式数字阀门定位器改进，解决了燃烧器风门故障频发,确保了锅炉稳定运行。

关键字：开工锅炉燃烧器风门故障原因分析远程定位器改进

一、前言

宁夏石化45/80国产化大化肥项目是具有自主知识产权的大型氮肥装置，年产合成氨45万吨、尿素80万吨。开工锅炉由上海锅炉厂生产，为超高压自然循环锅炉,燃烧器前墙布置，平稳通风，采用管式过热器，自然循环燃气锅炉。采用四台混合天然气燃烧器，空气系统由离心式鼓风机送风，采用单进单出形式。冷风来自大气，经过滤器过滤进入鼓风机后进入暖风机，再经冷风道进入三级管式空气预热器，加热后的空气经过热风道进入炉前燃烧器。混合燃气管道在界区内采用母管制布置于炉前，分四根支管分别进入4个燃烧器，燃烧器风门定位器采用FisherDVC6200智能式定位器，每个燃烧器调节范围为自身容量的40%-110%，锅炉调节范围为额定负荷的30%-110%。

开工锅炉的稳定运行，关系到整个装置能否长周期稳定运行，装置开工时所有的蒸汽都要锅炉来供应，正常生产时装置自产蒸汽作为补充。作为开工锅炉关键的设备,燃烧器风门为百页窗式，气缸的轴与百叶窗拉杆用万向节连接，FisherDVC6200定位器输出气压控制气缸，气缸活塞动作带动轴旋转进而拉动连杆使风门开关。

燃烧器风门出现故障轻则燃烧波动重则引起燃烧器熄火，甚至导致开工锅炉波动或者跳车，造成整套生产装置缺汽停车。

二、燃烧器故障及原因分析

2018年3月到5月期间，开工锅炉点火产蒸汽，在运行过程中多次出现燃烧器风门卡涩，影响锅炉加减负荷，在锅炉90%负荷运行时,燃烧器风门出现莫名其妙的关闭，燃烧器熄火,锅炉跳车。

操作人员通过风门开度反馈信号与风门给定开度信号不一致，便能迅速发现风门卡涩，异常关闭故障，第一时间通知仪表人员迅速到达现场查找原因，用HART475手操器联校风门，风门未发现卡涩，开关动作正常。在打开DVC6200定位器接线盒过程中，发现定位器表面有点烫手，是否是环境温度过高造成定位器工作异常引起了维护人员的警惕，立即对温度过高原因展开分析，开工锅炉热空气由送风机K8201送入，暖风器预热后经过冷风道进入管式预热器，在锅炉对流段与锅炉烟气换热，换热至280℃后经热风道进入炉前与天然气混和进入燃烧器燃烧，燃烧产生大量热量穿过保温的炉壁辐射到燃烧器风门气缸和定位器，用红外线测温仪测量气缸和定位器表面温度91度左右，超过了定位器正常工作温度（-29~71℃）,温度过高导致定位器内部电子元件无法正常工作，通过增加风机和工厂风给定位器降温，但收效甚微，燃烧器故障现象依然发生，试图改变气缸和定位器安装位置，远离炉壁高温区，限于现场条件，一直无法实施。

三、解决方案

频繁故障严重影响了锅炉运行，通过查找资料，找到了适用于目前环境的FisherFDVC6205远程安装数字阀门控制器,这款控制器为专业解决极端温度（高达120°C/250°F）、极端振动或密闭空间而造成整体安装困难提供了理想解决方案，它由DVC6205基本单元（定位器）,DVC6215反馈单元（行程传感器）检测构成，耐温范围为-52℃~125℃。其原理图如下：

1、DVC6205远程安装数字阀门控制器工作原理：

FisherDVC6205控制器的结构组件有：气动放大器、I/P转换器、电路板组件、行程传感器、接线盒等部件组成。从BMS控制系统来的输入信号(4-20mADC)经过传输信号电缆进到接线盒,然后进到电路板模块微处理器读取,经运算处理并转换成模拟量的驱动信号送到I/P转换器。当输入信号增大时，I/P转换器的驱动信号增大,I/P的输出气压增大。I/P的输出气压被送到气动放大器,放大器与输入气源相连接，把从I/P来的气信号放大,并提供两路气压输出。随着信号增加,输出A的气压增加B的气压减小。输出A的气压的增加会驱动执行机构阀杆向下运动。阀门行程传感器检测阀杆的位置变化，阀门行程传感与电路板组件子模块经电信号相连。阀杆继续向下移动直至达到正确的阀杆位置。印刷电路板组件使I/P驱动信号稳定下来。当输入信号减小时，去I/P转换器子模块的驱动信号减小,气动放大器会减小输出A的气压而增大输出B的气压。阀杆向上移动直至达到正确的阀杆位置。电路板组件使I/P驱动信号稳定下来。

2、处理方法

选用FisherDVC6205远程安装数字阀门控制器，其构成单元定位器和行程检测模块分离安装，定位器通过1根五芯屏蔽电缆与行程检测模块连接，距离最大可达91米，定位器2路气信号输出用不锈钢管与执行机构气缸连接，气缸部位安装行程检测模块，行程检测模块耐高温125℃，安装在高温环境区，定位器安装在离气缸5米外的常温环境一根立柱上，这就解决了原DVC6200一体化定位器工作在高温环境区的弊端，为定位器创造适宜的工作环境。

远程安装数字阀门控制器调试，与通常DVC6200定位器基本相同，用HART475手操器现场连接定位器接线盒对话端子，进行参数设置后，成功完成了调试投运工作。

四、效果总结

远程安装数字阀门控制器控制燃烧器风门成功改进，保证了燃烧器风门的稳定运行，又为仪表人员维护创造了良好的维护调试环境，也为其他同样环境的定位器改进提供了方案。合成氨装置E1403高压蒸汽过热器（E1403），它将二段转化出口废锅（E1401）副产高压饱和蒸汽（12.5MPaA，328℃），过热到约385℃，转化气冷却到370℃,控制转化气流量HV-1433的执行机构气缸和定位器安装在过热器底部，环境温度极高，远超西门子定位器的正常工作温度上限80℃，定位器经常报警，执行器不动作，同样使用远程安装数字式阀门定位器来改造，改造后定位器敏感电子元件不受影响;阀位准确。同时安装在阀门上反馈模块故障率低，解决了一体式定位器频繁损坏更换备件的昂贵费用，减少了因阀门定位器损坏对生产的影响，避免了经济损失。

化工装置工艺复杂，高温高压装置较多，燃烧器风门故障案例促使考虑选用定位器要认真核实环境温度，选用适宜的定位器非常重要，选择不当轻则浪费资金重则影响生产，同时DVC6200系列高可靠性，阀位反馈非接触式测量避免了易磨损易松动易故障的硬性机械连接的优点，是其他装置使用的优先产品。

参考文献：

[1]乐嘉谦主编，《化工仪表维修工》，化学工业出版社

[2]吴国熙编著，《调节阀使用与维修》，化学工业出版社

[3]Fisher6200数字式阀门定位器合成氨装置培训教材