汉姆沃斯燃烧系统在川石化锅炉装置的应用

2022-09-11

一、川石化锅炉装置简介

中国石油四川石化炼化一体化工程1#~4#炉为哈尔滨锅炉制造厂设计、制造的蒸发量为420t/h燃气、燃油气高压锅炉, 1#炉、2#炉型号为HG-420/9.8-Q23, 3#炉、4#炉型号为HG-420/9.8-YQ23。本锅炉为单汽包、自然循环、集中下降管、Π形布置的油气混烧/燃气炉。

前墙布置两层8只旋流燃烧器, 由英国汉姆沃斯燃烧工程公司设计制造。燃料为100%燃气炉两台、60%油+40%气的燃油气炉两台。

二、汉姆沃斯燃烧器整体安全理念

英国汉姆沃斯燃烧系统强调锅炉的整体安全, 将川石化每台锅炉前墙布置两层8只旋流燃烧器看成一个整体, 任何一只燃烧器故障都将影响整体锅炉安全, 进行MFT联锁停炉。在燃烧调整方面设计出不同旋流方向, 喷嘴大小, 一、二级燃烧风的自主配比。实现了用一个主燃料调节阀同时控制8只燃烧器燃料进入量, 燃烧质量达到预期优良效果。通过整体设计, 大大简化了操作员燃烧调整的工作量, 便于燃烧自动的投入, 燃烧安全方面亦有大大提高。

三、汉姆沃斯燃烧系统的具体安全措施

1. 炉膛吹扫

锅炉炉膛爆炸具有对人身、设备损害巨大而越来越受到人们的重视。为解决炉膛内可燃气体聚集问题, 汉姆沃斯采用了逻辑强制炉膛吹扫点火程序, 吹扫风量为炉膛总风量>30%, 程序吹扫5分钟后吹扫合格。程序最多可以在“吹扫完成”备用状态下保持10分钟, 如果燃烧器点火程序还没启动, 或者燃气泄漏试验故障, 那么就跳闸锅炉。重新点火需再次执行吹扫程序。

2. 燃气泄漏试验

在“吹扫完成”和选择燃气为燃料或燃料转换确定的情况下, 将对所投运的主燃气管路进行泄漏试验。

监视压力未降到初始压力的5%置位“泄漏试验2通过”信号

通过燃气泄漏试验可以有效检验锅炉燃气系统, 主燃气阀、主燃气排放阀及相连的8只燃烧器进气一次阀严密性。保证锅炉MFT联锁动作后有效切断燃料供给。

3. 点火阀位

为保证锅炉点火时不会出现大量燃料突然进入炉膛而引起爆炸, 汉姆沃斯燃烧系统设计了最低点火阀位联锁, 只有在最低阀位才允许点火。

燃气系统点火阀位:第一个较小的副燃气调节阀用于从开始至四个燃烧器在最小燃烧率下运行的场合;当四个燃烧器在最小燃烧率下运行时, 第二个燃气调节阀将允许投入运行, 以允许投运剩余的燃烧器。四个燃烧器投运后, 就可以把第二个主燃气调节阀投入自动方式。通过调试及试验确定燃气系统的点火阀位为第一只燃烧器点火对应副燃气调节阀开度的30%, 逻辑只限制第一只燃烧器点火阀位正确, 当第一只燃烧器点火成功后, 就不再监视点火阀位。

双燃料切换:双燃料切换应满足最低四只燃烧器投运, 且一旦燃料切换将是所有运行燃烧器燃料同时切换。为避免切换过程中对燃烧及负荷的影响。逻辑设计了双燃料切换阀位要求。对燃气切换要求为副阀全开, 主燃气阀开度2%;对燃油切换要求为运行燃烧器台数乘以燃油调节阀开度的1%。达到以上要求方可进行切换。

4. 任一燃烧器速断阀故障MFT

汉姆沃斯设计要求对本炉所有燃油、燃气速断阀、放空阀中任一阀门故障, 就认为系统不稳定, 即可联锁MFT。这就要气设备的绝对可靠与维护保养的完善。这时一种很好的安全理念值得我们追求。

四、川石化锅炉调试运行中出现的难点与对策

1. 首次点火不成功

川石化锅炉燃烧器点火采用高能点火器点燃点火枪, 由点火枪点燃主燃烧器。开工调试过程中, 点火枪始终点不着。为此专家团队分析了以下几种原因:

(1) 首次投运, 因为采用了氮气置换, 怀疑燃气不纯;

(2) 高能点火器点火时间过短;

(3) 点火风量太大, 将刚点燃的点火枪吹灭;

(4) 进入点火枪参与点火的燃气和空气配比不佳;

针对以上原因进行逐个排除, 最后得到结果为燃气和空气配比不佳原因。解决办法是调整点火管路仪表风与燃气连接管上风/燃配比自立阀开度, 多次试验后得到最佳阀位, 实现点火成功。

2. 运行过程中, 投停燃烧器时锅炉MFT联锁动作

运行过程中发现锅炉速断阀因为各种原因出现卡涩、反馈不到位等触发“任一燃烧器速断阀故障MFT”联锁, 影响了锅炉运行及石化系统运行的稳定性。为此我们的解决方法是充分分析接受汉姆沃斯逻辑理念, 在保证锅炉安全运行基础上对逻辑进行改进。我们设计了阀门试验/运行按钮, 投停燃烧器时先点击试验按钮可以避开MFT逻辑进行单个阀门开关试验, 试验合格后再点击阀门运行按钮回到原MFT逻辑。另外我们分析各燃烧器分阀中对锅炉安全运行影响最大的为与炉膛相连的1#速断阀, 将“任一燃烧器速断阀故障MFT”改为“任一燃烧器1#速断阀关故障MFT”, 其余阀门故障联停该阀门对应的燃烧器而不是整个锅炉。