基于 OGl20C 型船用焚烧炉的温度控制解决的一起燃烧故障

wangweiqin168 2022-06-17 发布于重庆

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0 前言

船用焚烧炉在船上正确使用是船舶妥善处理船上各种垃圾，最大程度减少对海洋环境的污染和因不当焚烧而导致空气污染，也是 MARPOL73/78公约附则 V 和 VI 的基本要求。所以焚烧炉是港口国监督检查和船旗国安全检查的重要检查项目，因此在对船舶进行检查或内审时应证实焚烧炉在船上得到了正确的维护和使用。随着防止船舶污染的国际公约、国内法律法规的不断修订和完善，对船舶焚烧炉的管理使用显得更加重要。下面结合OGl20C 型船用焚烧炉在调试过程中出现的故障,对其温度控制程序逻辑做一点分析。

1 OGl20C 型船用焚烧炉主要组成部分

该型焚烧炉是由南京绿洲船用设备厂从挪威GOLAR METAL 公司引进生产技术，采用先进工艺制造而成，具有操作简便、体积小、焚烧效果好等优点，且该型焚烧炉经试验验证，符合 MAPROL73／78 公约附则 V 和Ⅵ，以及 IMO 76(40)决议，已在我国远洋运输船舶上广泛使用。我校智能化机舱于 2017 年 9 月进行第二阶段建设，安装该型号焚烧炉，并投入试用。

该型焚烧炉系统主要是由燃烧室、燃烧器、烟气风机、污油泥柜、点火柴油柜、污油泥循环泵、污油泥计量泵、电气控制箱等组成。

1）燃烧室。燃烧室是一个圆形室，配有进料门，当焚烧炉没有处于燃烧状态时，门可开启。在冷却设置温度到达之前，控制系统将防止门开启。通过燃烧器将垃圾点燃。处理量为 22L/h(20.2kg/h)IMO 污油泥，IMO 污油泥（20%含水量）IMO 02 级。固体废料连续添加最大量每炉 200L。烟气出口位于燃烧室顶部，螺旋型火焰流向底部，然后在燃烧室中央继续旋转向上。燃烧过程由 PLC控制并由光电阻器监视。温度也由 PLC 控制系统自动监控。进料门处配有一可视玻璃，操作者可由此观看燃烧室中垃圾数量和燃烧情况；

2）燃烧器有辅助柴油燃烧器及污油燃烧器。柴油燃烧器为一级，由 PLC 自动调节。此外，污油泥燃烧使用蒸汽或压缩空气雾化为第二级（我校智能化机舱的该设备使用压缩空气），污油泥燃烧器允许 4mm 颗粒物通过由 PLC 监控的风扇和柴油泵组成的燃油器；

3）烟气风机为单级离心风机，承受最高温度为 450℃，用以排出燃烧室高温烟气，保持燃烧室必要的负压，新风由炉膛底部的进风口吸入；

4）污油泥柜用于加热储存污油泥，由加热器将污油泥加热以降低粘度，恒温器控制的加热器将保持污油泥温度在设定点(60～90℃)，并由搅拌粉碎泵将污油泥搅拌粉碎，被输送到污油燃烧器；

5）污油泥计量泵是一台变频控制螺杆泵，用以控制污油泥量。控制速度 120～450r/min。

2 温度逻辑控制部分

从下表可以看出，温度控制涉及到诸多限制程序，尤其是对固体垃圾及污油焚烧过程的逻辑控制。本文主要结合该型焚烧炉在调试过程中出现的不能正常焚烧渣油现象说明焚烧污油过程中温度控制的重要性，见下表。

3 焚烧污油泥的温度控制过程

当按下 SLUDGE 键，绿色指示灯亮，SLUDGE指示灯显示 5s，风门关闭时“DAMPER CLOSING”显示 30s。

1）当污油泥温度低于 80℃，则会显示“WTGFOR SLUDGE TEMP”。污油泥柜加热器和循环泵将会起动工作；

2）烟气风机起动，燃烧室的负压控制在20mmWC （ 0.20kPa ），在火焰监测下，显示“BURNER STAGE NO1”（燃烧 1 级）燃烧室负压达到 50mm WC（0.050kPa）；

3）当燃烧室的温度超过 650℃，在污油燃烧前蒸汽先喷射 10s 将冷凝水放泄掉。污油泥泵将起动在 80r/min(标准设定值 120r/min)，污油泥控制计数器设定在 2。显示“BURNER STAGE NO2”（2 级燃烧）；（见图 1）

4）如烟气温度超过 330℃或燃烧室温度超1000℃，燃烧室压力将逐渐控制到 20mmWC（0.2kPa）；

5）如果烟气温度超过 340℃ 或燃烧室的温度超过 1150℃，污油泥泵将减速，从而减少污油泥，使温度降到最大允许水平；

6）当温度下降到 335℃或 1140℃以下时，污的输送可再增加（见图 1）。

4 实际故障分析与处理过程

智能化机舱在验收设备期间，对设备进行调试运行，船厂调试人员发现焚烧炉不能正常燃烧，当时具体情况是合上电源总开关及主控按钮，电源指示正常，合上风机按钮，风机运转正常，但在“PROGRAM SELECT”菜单里“SLUDGE ONLY”选择“1”时，点火正常，进入正常燃烧，燃烧持续一段时间，显示为“STAGE NO2”和“SL ARGREG NO2”，大约两秒钟后，控制板的 LCD 显示屏显示“STEAM/AIR PRESS. HI/LO” “FLUE GAS TEMPHIGH”随即“FLAME FAILUER”报警，轻油点火喷油器停止喷油燃烧。

根据该型号控制系统的设计，在点火喷油器点火成功后，燃烧室温度在 650℃以上时，污油泥燃烧器起动，显示为“STAGE NO2”和“SLARG REGNO2”污油泥泵起动，转速 80r/min[RPMST]运转5min[TSSR]对污油泥量进行控制。从下图可以分析，从炉膛温度传感器的温度信号达到设定的 650℃后，压缩空气电磁阀通电，气路畅通然后一路到渣油燃烧器供给渣油雾化，另一路控制图中标注的 1号及 2 号空气压力控制阀，渣油雾化器开始喷油燃烧。根据故障表现，分析渣油雾化器没有喷油，而废油泵运转正常，怀疑是点火喷油器温度太低，不能达到设定温度，于是将控制温度设置为 50℃，但试验后故障依然存在，随着进一步检查，发现由炉膛温度控制的另一路用来在炉膛温度达到设定的 1200℃高温报警停油的 3WAYS 1/4 电磁阀的泄放管路一直有空气泄出，经分析，正是由于空气旁通泄放，导致图中标注的 1 号空气阀没有气源，不能打开，遂怀疑电磁阀卡死不能动作，更换后再次试验，故障依然存在。又考虑该电磁阀通电是由炉膛高温及排烟高温报警引发的，按照说明指导书要求，排烟高温报警是 375℃，经进入控制面板子菜单检查发现排烟温度设定值只有 150℃，由此可以确定故障所在，将参数调整 375℃后试验，点火燃烧正常。