摘 要：本文介绍了焚烧炉油改气的一种方法与步骤，在设计、调试阶段遇到问题的处理方法。设计阶段主要确保油改气后的锅炉绝对安全可靠，燃气控制系统如何可靠植入燃油焚烧炉控制系统中。调试阶段如何通过分析具体锅炉燃烧特性，解决小火熄火故障。
关键词：方案设计；工程调试；设计电路
1 引言
随着天然气的普及与运用范围扩大，越来越多的锅炉使用天然气，老的燃油锅炉改成燃气的。主要原因有两方面：一方面： 单位热值天燃气比工业柴油价格便宜。另一方面：工业柴油杂质多，成分复杂，油泵易坏，炉头喷油嘴经常堵。由于天然气干净，使用天然气，锅炉故障率很低，只要保养好，往往被认为是零故障。
我司从瑞士进口的废气氧化炉（又名焚烧炉）每日耗工业柴油在4吨，按当时价格计算改气后每日要减少费用0.5万元以上。因此金钱驱动要改成燃气的。
2 概述
公司废气焚烧炉炉头功率是4000KW，从瑞士进口的。炉头是油气两用型，但只配有燃油系统，没有燃气系统，日耗柴油是4-5吨或天然气4千至5千立方米。此次改造是增加燃气系统，能做到燃油与燃气一键切换，实现油气两用。不可能请原厂家来改造。购买燃气阀组，自己改。选用的燃气阀组是MAXON公司的标准成型组件。燃气阀组如何植入焚烧炉系统，MAXON公司只配合，不负责。至于调试，MAXON配合调试，但要收费。咨询是免费的。为节约费用，公司决定先自己调试。
焚烧炉油改气工程分两个阶段，工程具体方案设计与工程安装调试。
3 具体方案设计阶段：
首先，我向MAXON提出详细的建议并附了原因。MAXON按照我的要求修改了阀组件电控图。阀组件电控图如何与现有焚烧炉联接不是MAXON的事。象这样大的工程应当是先写好电控具体方案，画好详细的电路图，然后由专业水平较高的另一人审核，写具体方案与审核不能是同一人。但当时公司此方面工程技术人员缺乏，无法做到，只好自己给自己审核方案。为防止出错，办法是先做好方案，画好详细的电路图，过几天后自己审。用几天时间，再次认真研究焚烧炉相关技术资料。每一处先假定它是错误的，然后证明不可能是错误的。锅炉不同与别的设备，强调绝对安全。终于在阀组件到来前拿出详细最终电路图。
3.1 在设计电路时列出以下注意点：
（1） 由于PLC输入输出是24V。输入时，可将一端全接0或24V，另一端接PLC。PLC输出用24V继电器。燃气阀组是220VAC的，严禁直接接PLC24VDC接口.
（2） 燃油、燃气燃烧控制器由于断电，所有继电器是无电状态。断电状态下的触点开、闭（即触点常开、常闭），在设计电路时应注意，确保断电是绝对安全状态。
（3） 注意24VDC与220VAC的信号与继电器。220VAC与24VDC之间信号只能通过继电器，不可直接。
（4）燃气控制盘里的继电器、燃气阀等是220VAC的。燃油控制盘里的继电器大部是24V继电器，少部分是220VAC的继电器。
（5）既要考虑燃油切换到燃气，也要考虑到燃气切换到燃油，实现油气两用，一键切换。
（6） 设计思路与原锅炉设计思路一致。即：硬件与软件双重设计与保护。
3.2 油、气切换要点主要有：
（1）油点火使用液化气点火，当液化气无气时报警.MAXION燃气阀组里无此项，通过油气选择继电器把主火关断阀前的天然气压力接入对应的PLC点。
（2）燃烧控制器报警、run等信号通过油气选择继电器至燃油对应点，燃气时关闭燃油雾化电磁阀，增加炉头压缩空气报警信号接入PLC。
（3）燃油控制系统的继电器未利用的触点较多，利用这些触点为燃气系统服务。例如焚烧炉控制系统认为锅炉系统已满足点火燃烧条件。
（4）为了与锅炉设计思路一致，将锅炉急停直接控制燃气燃烧控制器电源。
（5）为安全，将燃气阀组的主减压阀后的压力开关、燃气阀组第二个关断阀后至炉头的压力开关接入plc.因燃油没有此两点，要在PLC程序里增加。将原燃油的油压开关在燃气状态下屏蔽。同样在燃油状态下此两天然气压力开关屏蔽。同时它们分别串入各自的点火满足与燃料阀打开工作条件中。这样是双重保护。
（6）转换开关切换到然气时：燃气控制盘通220VAC电源，只切掉燃油燃烧控制器的220VAC电源，不可以断其他的220VAC与24VDC电源，例如UV检测冷却的压缩空气电磁阀电源。转换开关切换到燃油时：应切掉燃气控制盘220VAC电源，接通燃油燃烧控制器的220VAC电源。
4 工程调试阶段
安装比较顺利，调试比较艰难。如下焚烧炉炉膛温控示意图：
对锅炉控制系统，油改气只改变了“阀门”与“炉膛温度特性”。柴油经压缩空气雾化后燃烧的，燃油与燃气是差不多的，经实际观察与测试，炉膛温度特性变化不大。阀门开度曲线在MAXON给我们的标准曲线基础上稍作调试，炉膛温度很快达到要求；调节器的PID参数没有改变。由于焚烧炉是直接燃烧型，炉头不能熄火。主要问题是当燃气阀门在最小开度附近处易熄火，一旦熄火，焚烧炉停止工作，两台浸胶机停机；燃油时，柴油是经压缩空气雾化后燃烧的，只要燃油喷嘴不堵，一般不熄火。
4.1 燃烧过程分析
可逆电机通过连杆控制燃料阀、空气阀开度。与普通燃气锅炉相比，焚烧炉存在有废气状态，无废气状态与其它炉差别不大。直接说：废气也是燃料，它参与燃烧，它的存在改变了空燃比。实际工作中考虑废气，要降低天然气燃料阀开度。在原来的标准曲线基础上进行修正，建立了焚烧炉正常燃烧对应燃气流量与可逆电机角度之间的简单数学模型。燃气流量实际曲线形状象三折线状，它们分别是大、中、小开度直线。如图“实际曲线”所示：
（1）浸胶不生产，炉头燃气阀开度不会在最小处。燃气阀工作在大开度直线上，符合标准曲线，燃气流量是大于150m³/h。
（2）废气稳定，炉头也不会在最小处。燃气阀开度在中开度直线上，燃气流量是：50-150m³/h左右。
（3） 两条浸胶机同时开机，废气浓度由零变最大，炉头燃气阀必有最小状态，只须调试好此处即可。燃气阀工作在小开度直线上，燃气流量是：15-50m³/h左右。
4.2 炉头熄火原因分析
当两条上胶机几乎同时开机时，400℃废气里含有大量可燃性气体且浓度突然增大，炉膛温度上升，炉头燃料阀开度减少，往往能到最小开度。此时燃烧头区域内空燃比发生改变，如果燃气最小开度过大些，燃气量过多，燃烧需氧不足，易熄火。有时熄火的同时看到发黄的光线从炉头向炉膛，如同黄色闪电般。如燃气量过小，易被从废气通道进的强大废气气流吹灭，往往一点光线没有。一旦熄火，两条上胶机停机，报废PP（半固化片）达100米，生产线损失很大。因此正确的空燃比是小火不灭的必要条件。
4.3 炉头调试
先将各连杆等按照厂家的标准要求连接，也就是锅炉在理想状态下燃烧，实际情况有废气及其通道。因此具体操作是：空气阀开度不变，只需将燃气流量调成如图实际曲线，无废气时尽量使最小火焰偏蓝色；在两条上胶机同时开机时后废气浓度最大时最小火焰颜色不要偏太黄，只要有点黄即可，最小火焰要稳定。一般最小开度是5%-10%，不为零。与标准曲线相比燃气阀的流量特性变化了，空气阀的流量特性没改变。燃气流量实际曲线图：大开度段与标准曲线一致，中、小开度段燃气流量比标准曲线要偏小。
5 结语
焚烧炉油改气，一方面降低了焚烧炉的运行费用。另一方面天然气很干净，结束了烧柴油经常炉头柴油泵压力不够、柴油堵燃烧嘴等的故障，大大提高了效率。焚烧炉实际运行两年未出现一次故障。
作者简介：左延平（1969-），男，安徽人，电气自动化工程师，主要从事电气自动化工作。
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