節能環保型燃燒器技術特點分析及應用

注汽鍋爐的核心部件是燃燒器，是將燃料和空氣按規定的比例、速度和混合方式送人爐膛進行高效、清潔燃燒的裝置，其安全、經濟運行與否直接影響鍋爐的安全性和經濟性。但原有的燃燒器技術已遠遠不能滿足安全、環保、節能的運行要求，因此近年來國內各稠油油田逐步引進國外各種新型燃燒器技術。經過試驗，部分新型燃燒器已逐步推廣應用，取得了一定的效果。

一、燃燒器的結構與技術指標
燃燒器一般根據使用燃料種類分為燃油（包括重油、其它燃料油等）燃燒器、燃氣燃燒器、煤粉或煤漿燃燒器等。目前所用的工業油氣兩用燃燒器基本由燃料系統、送風系統、點火系統、監測系統、電控系統組成。各部分功能為：燃料系統一保證燃燒時所需的燃料；送風系統一向燃燒室里送入一定風速和風量的空氣；點火系統一點燃空氣與燃料的混合物；監測系統一保證燃燒器安全運行；電控系統是以上各系統的指揮中心和聯絡中心。為適應鍋爐內燃燒過程的需要，確保鍋爐等設備安全可靠、高效經濟和低污染排放下運行，燃燒器應具有的主要技術性能包括：燃燒效率高，配風合理，保證燃料燃燒穩定、完全，煙氣污染物排放指標達標。燃燒火焰形狀及長度應與爐膛相適應，火焰充滿度好，火焰溫度與輸出功率應符合鍋爐的要求。調節性能好。燃燒器應能適應鍋爐負荷的調節需要，即在鍋爐最低至最高負荷保持穩定工作，不發生回火和脫火。點火和運行調節等操作方便，運行安全可靠；結構簡單、緊湊；自動化程度高，維修方便。調風裝置阻力小，運行噪聲小。如果燃燒器的運行性能不好，將影響鍋爐的燃燒工況，表現為：燃燒不完全，污染鍋爐尾部受熱面、排煙溫度上升，甚至造成二次燃燒?？扇細怏w（或固體）未完全燃燒，熱損失增加。油燃燒器出口或爐膛中結焦。出現熄火、回火甚至爐膛爆炸等事故。

二、燃燒器使用現狀
從20世紀80年代初稠油熱采引進高壓注汽鍋爐至今，稠油熱采供熱站使用北美6131型組合式全自動油氣兩用燃燒器長達二十多年，該燃燒器技術屬于20世紀70年代水平，其技術、安全性能已遠遠落后于當今同類產品。目前，北美燃燒器主要存在以下問題：鍋爐引燃系統與燃氣系統存在偏差，爐體本質安全得不到保證，點爐時可能發生爆爐事故?？諝馀c燃料配比是通過氣動執行機構調節風門連桿及風門開度來完成的，運行一段時間后就會產生較大誤差，因此，必須定期對其進行調整、校正。由于長時間運行，燃燒器（燒油）配風板會出現結焦，造成配風不均勻，火焰焰形不全、偏火等現象。氣動執行器采用壓縮空氣為動力，運行維護不方便。點爐操作復雜，必須由兩名操作員工共同完成。煙氣含O2或CO值偏高，鍋爐燃燒效率偏低，并且容易發生CO中毒事故。綜上所述，北美燃燒器由于設計年代遠，技術規范、控制方式落后，欠缺安全保護，導致燃燒器操作復雜，存在許多安全隱患。同時在節能和環保方面已達不到GB/T19839-2005《工業燃油燃氣燃燒器通用技術條件》、GB13271-2001《鍋爐大氣污染物排放標準》等標準要求。因此需要在油田注汽鍋爐上引進具有先進技術的新型燃燒器。

三、新型節能燃燒器性能特點
近年來，國內稠油熱采注汽鍋爐應用的新型燃燒器主要有德國扎克、威索、芬蘭奧林、意大利利雅路、安諾基等品牌，盡管品牌眾多，但其結構原理、性能特點基本相同，所用的啟動過程的時間順序要求、進入運行階段的功率調節、火焰監測等均已達到國際化標準，具有燃燒效率高、節能環保、工作安全可靠、自動控制水平高等特點。文章以扎克SG-A-148燃氣燃燒器的實際應用為例。
3.1燃燒效率高，節能環保
采用氣環式燃燒器，燃燒方式為混合擴散式。燃氣經安全調節閥、氣體調節閥，進入調風器內的集成氣體分配器，4個可調的二次天然氣氣體噴嘴保證火焰的穩定性。燃氣流和空氣流在爐口混合，一次燃料與空氣垂直混合，二次燃料與空氣平行混合。燃燒空氣由中央空氣箱分為二個部分即一二次風，配有二次風導葉環，火焰形狀（長度、直徑）可調節，保證充分燃燒，火焰穩定性好。此種分段燃燒的方式可降低燃燒過程中氮、氧化物的產生，燃氣混合更為充分，火焰不裂解不發紅，并呈透明狀，可大大減少燃料的消耗量。
3.2燃燒控制理念先進合理
燃燒程序控制器為電子負荷調節型控制器，風門和氣門的開度由相應的位置傳感器通過電阻信號反饋給控制器，同時對進爐空氣進行溫度補償，控制器接收輸入的反饋信號后，將信號與存人的曲線設定值相比較，經運算處理后，輸出220V的脈沖電壓給風門和氣門的伺服電機，調節風門和氣門的開度，使風量、氣量與設定值相一致，同時在調節過程中采用符合燃燒原理的風追氣、氣追風策略方式。此種調節方式的優點是精確，靜態和動態位置氣體與空氣混合完全，燃燒充分火焰穩定性好，不易發生脫火和回火。

3.3動態在線檢測各組件，運行安全可靠
燃燒器的調節方式為電子負荷調節，通過程序控制器ETAMATIC可實現動態在線自檢。雙CPU表決器，在運行狀態給各個電氣部件通5mA電流，進行在線檢測，一旦發現問題立即關閉閥組、切斷燃燒器，符合國際電工委員會關于故障安全控制器的標準和應用于燃燒控制系統中的硬件及軟件的安全規定。具有故障記錄功能，可通過窗口顯示故障代碼，便于運行管理人員及時發現問題，并快速排除故障。燃燒器的火焰檢測系統包括火焰掃描器和火焰放大板，由兩個火焰探測器構成了雙回路冗余檢測，通過其底部的玻璃球接收火焰光進行光波波段檢測，更安全可靠。

3.4燃料供應系統安全可靠
燃料供應管路上雙重電磁閥具有快速打開和快速關斷的特性，電磁閥上端有燃氣調節螺栓，通過調節螺栓的高度可調節閥門的開啟度，改變燃氣的流量。當電磁閥通電時，通過磁力將閥打開同時壓緊彈簧，斷電后通過彈簧的彈力使閥迅速復位。在雙重電磁閥之間裝有天然氣檢漏壓力開關，經程控器檢測雙重電磁閥是否密封嚴密，比較直接、準確，安全性高，實現故障定位，避免了因閥組漏氣在點火時出現爆燃現象，并且方便檢修。同時配備具有高低壓切斷功能的調壓閥，調壓范圍大，調壓閥后安裝有自動放散裝置，可以防止回火的發生。氣路采用柔性連接，提高了安全性。

3.5變頻及氧量調節技術的電子聯動型燃燒管理模式
以數字化燃燒控制為基礎的電子聯動方式與傳統的機械聯動方式相比較，具有高精度、高可靠性和低成本的優點。燃料和空氣量的變化經閉合總線由數字式燃燒管理器進行精確控制。通過對燃燒器風機的變頻控制，可以降低電耗，并在非滿負荷時降低燃燒器的運行噪聲水平。氧量調節模塊通過對煙氣中氧含量的監測，將信號及時反饋到燃燒管理器，并由燃燒管理器發出指令來修正進風量，從而在保證燃燒充分的前提下，保持過量空氣系數處于低水平的目的。由于減少了過量空氣，使得整個鍋爐系統的效率提升，達到節能目的。

結束語
新型節能燃燒器技術的應用保證了稠油熱采高壓注汽鍋爐的本質安全和節能環保運行，引進了先進的控制和管理理念，為管理和改進現有工藝提供了依據和參考。應通過對比分析目前應用的各種品牌燃燒器在注汽鍋爐上的運行效果，按燃料種類優選最適合油田稠油熱采開發的節能燃燒器技術，指導今后新建鍋爐的燃燒器選型，提高注汽鍋爐熱效率，降低稠油開采能耗及成本。