1、注汽锅炉点火全过程分析摘要：本论文详细介绍了点火程序控制器，对点火程序器控制自动点火过程进行了全面的分析，并对可能出现的各种故障进行了分析和排除，这就为以后蒸汽质量的提高和注汽锅炉运行能耗的降低提供了很好理论依据。关键词：注汽锅炉 点火程序器 时序图1 前言随着油田的勘探开发，越来越多的稠油被发现。这些区块的石油由于粘度大，不能用常规的方法开采，这就需要产生高温、高压湿饱和蒸汽注入油井，而作为蒸汽吞吐的基础设备，油田专用注汽锅炉在稠油开采中发挥了举足轻重的作用。目前河南油田采油二厂共有十八台 23 吨蒸汽蒸汽发生器，担负着全厂 2235 口稠油井的注汽任务。而对于注汽锅炉点火全过程的分析，能使
2、蒸汽干度达到一定的数值从而大幅度提高稠油的采收率。2 点火程序控制器2.1 点火程序控制器的分类以及组成时序控制系统主要是通过点火程序器对注汽锅炉的点火程序进行控制的，而点火程序器是以微型伺服电机驱动凸轮组合机构，实现各开关电路的时序化控制。其大致有三种 : 机械程序控制器、电子式程序控制器、实时控制微电脑程序控制器。R4140L（120s 机械式） BC7000L（电子式） RM7800 L(电子式)现已运行的锅炉 , 以机械式、电子式居多 , 主要是因为价格便宜 , 操作亦可靠 , 而电脑式价格较贵。R4140L 型点火程序器由五部分组成：继电器：1K、2K、3K、4K 四个继电器和一个热
3、继电器（30 秒动作，最大 12W） 。电源变速器：由 110V 变为 22.5V,220V 供给放大器以及紫外线火焰检测器。插入式放大器：将紫外线火焰检测器送来的信号放大后，推动继电器 2K 动作。凸轮程序开关：19 个电接点构成时间程序动作。同步计时马达（电机）120S 程序器带电后，如果不在零位上将通过凸轮程序开关的M1、B1、K2 自动回零，启动时将联锁闭合。2.2 R4140L 型点火程序器的功能：自动点火过程程序化：实现燃烧器的自动计时吹扫，点引燃火以及主火焰。配合 PLC实现燃烧器的火量调节与控制。熄火保护与报警功能：实现点火前（吹扫期间）检测有火焰，点火过程无火焰，火焰建立后灭
4、火时的自动熄火报警；并保证证油阀的安全快速切断。引燃阀与主油阀的控制：实现点火过程中小火状态识别，引燃阀和主油阀的开关顺序控制；实现火焰建立后连锁保护控制。任何故障均可实现主燃料阀的快速切断。火焰检测与信号放大：实现对炉膛的全天候火焰检测，并对信号放大显示，为程序器执行安全控制提供依据。2.3 点火程序器的配套设备 （1）紫外线火焰监测器：监测器损坏，锅炉在点火过程中点不着火，程序器转到 87.5S，发出灭火报警信号。（2）点火变压器：120V 变为 6000V，火花塞电极间隙为 1.6-2.4mm。 （3）引燃电磁阀：6080S 引燃期间打开。（4）主燃料阀：包括主燃油电动阀、主燃气电动阀。
5、（5）吹扫电磁阀 VBP：前吹扫期间控制风门开度。（6）调火电磁阀 VBV：95S 后打开，进行自动调火。（7）气动马达行程开关：大火位置开关和小火位置开关，其中大火开关的作用是在程序器启动到 10S 时将风门置于全开的位置；小火开关的作用是在 51S 后控制程序器，此时风门应关到最小位置准备点火。（8）灭火报警系统：灭火 30S 后发出报警停炉信号。3. 点火程序器控制自动点火过程分析燃油 ( 气 ) 锅炉的启动、运行、调节、停炉、保护的实现均要控制系统来实现，注汽锅炉控制系统包括两部分：锅炉时序控制系统和运行参数控制系统。时序控制系统主要是对注汽锅炉的点火程序进行控制，要求较高的实时性；运
6、行参数控制系统主要是对注汽锅炉的运行参数（蒸汽压力、蒸汽干度）进行控制。注汽锅炉的时序控制系统主要是完成自动点火过程和安全报警停炉的控制。目前油田注汽锅炉主要有两种时序控制系统，一种是利用继电器元件的继电器控制系统，一种是利用可编程序控制器（PLC）的控制系统。由于可编程序控制器具有体积小、功能强、可靠性高和较大的灵活性等特点，可以避免常规的继电器控制中的大量硬接线，给方案更改及故障检查提供了极大的方便。今年来，可编程序控制器在油田注汽锅炉时序控制中发展迅速并逐步取代了常规的继电器，成为最常用的注汽锅炉时序控制器。3.1 自动点火过程注汽锅炉的自动点火过程是保证注汽锅炉能否安全、可靠运行的关键
7、部分，点火程序器控制自动点火过程包括前吹扫、点火启炉、火焰检测、自动调节系统投入、正常运行、后吹扫六个步骤：（1）前吹扫程序 ： 程序器开始工作 , 首先风机进入运行状态 , 开始向炉膛中吹扫 , 以除尽炉膛中未燃尽的可燃性气体 , 防止点火时产生的爆燃。同时检测各类联锁是否完好 , 如 : 风量、水位、压力、油压、油温、气体泄漏等 , 其时间大约 306Os 。若检测发现其中有不正常 , 锅炉会自动报警停炉 ; 若一切正常 , 伺服马达将关闭风挡到点火位置。（2）点火启炉：按照注汽锅炉操作规程进行完毕点火启炉前的准备工作，按点火启炉瞬动按钮。如果所有报警输出处于低电平时，运行联锁得电，则后吹
8、扫计数器被复位。3 秒钟后给水泵交流接触器线圈得电启动给水泵，延时 5 秒钟后鼓风机启动，前吹扫电磁阀通电风门处于最大风门位置，调火电磁阀失电，水量保持最大。同时前吹扫计数器开始计数，5 分钟后点火程序器上进入点火程序器控制的点火过程，同时前吹扫电磁阀失电，风门最小位置点火，调水电磁阀得电，处于调水状态。（3）火焰检测：在注汽锅炉的燃烧器上安装一个紫外线火焰监测器，它能监测接收光信号并转化为电信号输出。如果在前吹扫期间发现炉膛有火时系统将禁止点火，并发出报警信号，在注汽锅炉运行时，如 此时炉膛火焰正常 , 则燃烧调节系统置于该保护系统内工作 ,如果主燃火熄灭，点火程序器发出停炉命令，锅炉进入后
9、吹扫阶段，切断燃料供应。（4）自动调节系统投入：大约程序启动 70 S 左右 , 程控器指令自动调节系统可投入使用 , 此时正常点炉程序到此结束。 锅炉进入正常燃烧调节状态 , 燃烧调节位式和比例调节 ( 注 意不同的调节方式 , 其程控器亦不同 ) 直至蒸汽压力升到额定压力值时 , 转入停炉后吹扫程序 , 或者由于保护系统发生动作 ( 如缺水、熄火等 ), 自动转入停炉后吹扫程序。（5）正常运行：锅炉在正常运行时 , 对于火量、水量、汽压、汽温、风量等 , 均需根据实际情况随时进行调节。为了提高抽油采收率，就要定时的检查、监视和控制、调整各项参数 , 确保锅炉的安全经济运行。（6）停炉后吹扫
10、程序：当正常停炉信号或保护动作发生时 , 程序进入停炉后吹扫程序 , 此时 , 首先关闭燃料电磁阀 , 切断燃油（气）供应 , 风机延迟大约 203OS 后关闭 , 其作用是停止向炉膛供应燃料后继续向炉膛鼓风 , 清除未燃尽的可燃气体 , 以免高温自燃及为下次点炉做好安全清扫。3.2 点火程序控制器的时序分配图如下所示：则点火程序器控制自动点火过程的几个主要时间段如下：OS：点火联锁闭合，启动计时马达。4S：VBP（风门电磁阀）带电，使风门打开进行前吹扫。2K 的作用：前吹扫期间，若检测到炉膛有火则断开， 3K 脱出，30 秒后热继电器动作，停炉报警。30S：准备点火。35S：旁路大火开关，准
11、备关风门。40S：准备开引燃阀。45S：燃烧器马达驱动风门至低燃烧（小火）位置。51S：大火开关控制计时器结束，转入由小火开关控制。57.5S：旁路 2K1 允许炉膛有火。若点火失败，30 秒后停炉报警；若点火成功，进行点火试验。60S：点火变压器带电，火花塞打火，同时引燃阀打开，正常时引燃天然气被点 着，当火焰监测器监测到火焰时，2K 接通。65S：点火变压器失电，停止打火花。70S：灭火报警接点 2K2 投入工作，只要灭火，2K 失电。 2K2 断开，既关闭报警，主燃料阀通电打开，点主火焰。80S：引燃阀关闭，引燃火熄灭。85S：点火结束。95S：调火电磁阀 VBV 带电，火量自动跟踪水量
12、，实现自动调火。104S：锅炉进入正常运行状态，运行中发生联锁报警时，1K、3K、4K 失电，燃料阀自动关闭。灭火后 2K 失电，报警停炉。计时器又重新启动。112S：调火电磁阀 VBV 失电，气马达带动风门回到关闭位置。120S：计时器和燃烧器马达停止，循环终止，准备下次点火3.3 点火过程中应注意的事项（1）前吹扫期间炉膛内有火时，禁止点火并报警停炉，程序器自动回零，等待重新启动。（2）前吹扫期间以及吹扫结束，风门未全开不能点火，计时器停。（3）引燃火没点着，主燃料阀不开并报警回零。（4）到预定时间，主火焰未点着，灭火报警回零。（5）停炉报警后，自动关闭风门进行后吹扫，程序器回零 。（6）
13、运行中发生灭火，自动关闭燃料阀，30S 后发出报警停炉信号、程序器自动回零。3.4 故障分析及排除为了锅炉的安全运行在锅炉点火之前对锅炉进行 5 分钟的前吹扫，在锅炉停炉后进行15 分钟的后吹扫，以排除炉膛中的可燃气体，以免在点火时，发生爆炸。当锅炉前吹扫后点火程序器不走，不工作这时应检查其控制电源情况，看线路是否有无断开或者接触不良。如果正常则可能是点火程序器本身故障，应更换程序器再做试验。若程序器一直进行预吹扫而不走说明是大火开关未闭合，若吹扫结束不点火，说明小火开关未闭合，应将大小火开关调到最佳位置。当锅炉在正常点炉引燃火期间无引燃火，首先检查引燃回路，引燃压力应大于0.07Mpa,确定
14、引燃气阀是否打开。其次检查点火回路，取下火花塞检查是否打火，观察程序器是否正常并判断其好坏，然后正确安装。检查点火变压器，断开点火变压器，将万用表调到欧姆档，判断电阻是否正常，然后恢复线路。检查火焰监测器，取下火焰监测器，对着打火机火焰，看火焰指示表的指示情况，判断好坏并安装，如果光敏管损坏应及时更换。最后检查引燃枪及风门，判断配风管阀门开度是否合适，若不合适应调节配风，拆下引燃枪检查有无堵塞。当引燃电磁阀打不开时，这时应检查电磁阀是否带电，线圈是否正常，阀杆、阀座和底座是否粘连。 （主要是由于引燃气有水、锅炉长期停运、电磁阀年代已久） 。当正常点炉主油阀打不开时，这时应检查主油阀是否带电，线
15、圈是否正常，电动阀的传动机构是否正常。当雾化电磁阀打不开开时，这时应检查电磁阀是否带电，线圈是否正常，阀杆、阀座和底座是否粘连。 （空气中含水）当点火过程有引燃火但没有火焰信号时，这时应检查火焰检测器接线、电压是否正常，光敏管是否完好，微安表接线是否正常。当锅炉点着后不能调火或调水时，这时应检查调火开关、气源压力（30PSI）是否正常，调火、调水定值器、偏值器有无输出，调火、调水电磁阀是否带电，线圈是否正常。当点火正常后几秒钟熄火报警停炉时，这时应检查燃油系统的油压、燃油含水、雾化空气压力（不低于 35PSI 不高于 80PSI） 。4 总结注汽锅炉是上世纪 80 年代从国外引进的油田热采设备，而蒸汽压力与蒸汽干度是注汽锅炉运行的重要参数，本文对注汽锅炉自动点火的全过程进行详细的分析，避免了一些错误操作的出现保证了锅炉正常安全经济的运行，使各个参数能够很好的得到调整，使蒸汽质量也得到了一定的提高。但是也避免不了给水流量和蒸汽压力对蒸汽干度的影响，这就需要一种更好的注汽锅炉控制系统，来克服这种影响来降低注采比，使蒸汽质量得到更大的提高，这种控制系统相信不久就会应用到我们油田。
