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压力式锅炉燃烧器
学习心得
文/ 顿云轩
船舶常用的锅炉燃烧器通常以旋杯式锅炉燃烧器为主，而亚洲轮则采用压力式锅炉燃烧器，这引发了我对这种压力式燃烧器的好奇与探索。
（一）
压力式燃烧器介绍
本轮锅炉燃烧器型号为MJII-140-3（PRESSURE JET TYPE），采用开-关全自动压力喷射式燃烧器，燃烧器风机是建立在锅炉前板上，风机顶部左半部安装了燃油加热器，右半部分组成了通往燃烧器管状的风筒，金属风筒用螺栓固定在金属法兰上，从而使其延伸到锅炉炉膛内。
燃烧器前板连接到风机套管前端，位于燃烧器壳体内的中心，体内的固定板上安装有喷油器、布风器、点火喷油器，以及点火电极等。与管路配套的设备，如主油路电磁阀、油压调节阀、压力表等安装在燃烧器壳体管路上。
控制面板安装在燃烧器附近，控制面板上有操作开关、指示灯等，其内部包含可编程控制器、火焰探测继电器、加热器的电磁开关，以及手动操作开关等。
燃烧器工作原理——将燃油从燃油日用柜中抽取出来，由燃油泵加压并送入加热器，通过燃油加热器使其达到合适的温度，以实现良好的雾化状态。安装在燃烧器单元中的风机为燃烧器提供所需压力下的燃烧空气，通过预先设定风机进口上方阻尼器的开度，可以精准地调节燃烧风量，从而获得良好的燃烧效果。
回油管路上的油压调节阀可设定燃油泵的排出压力，使其自动保持在规定要求的压力值。喷油器在恒定的压力和燃油的数量下运行，压力表安装在泵单元或燃油管路上，以指示燃油泵和喷油器的进出口压力。
燃油油温由控制面板上的温度指示器和控制器指示与控制，加热器配备了一个电阻温度传感器和一个限位恒温器，温度传感器是为了更好的控制油温，同时防止油在达到正确雾化温度之前向炉膛内喷油，限位恒温器是为了保证安全，以防止控制器和传感器出现故障时使燃油油温过热。
控制面板中包含可编程控制器、火焰探测继电器、燃油加热器的电磁开关，以及指示灯等，并允许完全开-关自动操作。可编程控制器是一种核心设备，用于管理燃烧器点火和关闭操作的控制顺序，并可在异常情况下产生报警和自动停炉。
火焰探测器安装在从喷油器延伸出来的前板上，其发出的信号在火焰探测继电器中被放大，用于控制辅助继电器。当辅助继电器通电时，主油路电磁阀正常打开，控制燃油流向喷油器，当火焰探测器检测不到火焰时，电磁阀将自动关闭，以切断喷油器的燃油供应。
燃烧器，由时序控制器控制，从最小风门到最大风门为一个预扫风过程，然后再从最大风门到点火位置运行点火。靠燃油泵通过喷油器雾化片将燃油雾化后喷入炉膛，然后通过布风器供入一次风，与雾化的燃油充分混合后被高压点火电极点燃，二次风沿锅炉炉膛内壁形成回流供给燃烧风。
（二）
燃烧器的结构
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燃烧器阀体组件——喷油器本体组件位于喷油器壳管中，其端部固定在燃烧器前板上，因此通过拆卸燃烧器前板便可以很容易将喷油器本体组件从壳管中取出来。
如下图所示，11为喷油器燃油进口，通过燃油管路上柔性软管的快速接头连接，燃油通过了内管到达前端雾化器，雾化后喷入炉膛。9为燃油循环进口，10为燃油循环出口，燃油通过加热器加热后进入燃油循环进口，经过燃油循环内管，再由燃油循环出口流出，所有的连接件都设置在喷油器本体管的末端前板上，连接件与燃油喷射管路的柔性软管用快速接头连接。
两个管之间的环形空间2-1与2-2为油循环的内管，燃油在雾化器连接的内管中循环加热，在点火过程中，燃油通过环形空间和主油路电磁阀，通过端盖上的一系列内管和喷孔被喷油器输送到雾化器上。
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喷油器喷嘴（油头）——喷油器的喷嘴，由喷嘴体③、雾化片④和喷嘴帽⑤组成，喷嘴对喷油量的大小和雾化质量的好坏起着决定性作用。燃油泵把燃油加压后送入喷油器，使油经过喷嘴体上的喷孔到达前端面的环形浅槽，然后进入雾化片的切向槽和旋涡室，形成强烈的旋涡运动，再由细小的喷孔雾化后喷出，旋转越强烈，则雾化角越大。（雾化片孔径越大，雾化质量越低；孔径越小，喷油量越小。）
压力式喷油器雾化质量决定的因素：①油压越高，雾化质量越好，但超过2MPa后效果下降，低于0.7MPa则会导致雾化不良，我轮油压保持在1.86MPa； ②油的粘度越小，雾化越好；③喷孔直径越小雾化越好，增大孔径，虽然能增大喷油量，但会降低雾化质量；④油旋转的速度越快，则雾化越好。
压力式喷油器调节喷油量常用的方法：①改变喷油压力，压力式喷油器的油压最高为2～3MPa，而为了保证雾化质量，最低油压为0.8～1MPa，因此改变油压调节油量的调节比不应该超过2，否则不能适应锅炉负荷的变化幅度，从而导致燃烧器频繁启停；②采用喷孔直径不同的喷嘴，一台锅炉常备有不同规格的雾化片，喷嘴直径0.5～1.2mm，可根据燃油品种或一段时间内船舶对蒸气量的需求量而选择相对应的喷嘴。
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点火喷油器、点火电极——与主喷油器一起固定在燃烧器前板上，点火喷油器上的雾化片提供了一个稳定的火焰来点燃主喷油器。
先启动点火油泵，然后喷油器开始雾化，与此同时点火电极开始通电点火，点火喷油器开始喷油燃烧，在点火喷油器雾化器中有一个压力阀，点火喷油器在给定的压力下喷射燃油。
整个组件通过螺栓固定在壳体管内，壳体管的端部固定到燃烧器前板上，因此点火喷油器可以很容易地从燃烧器外壳前板中取出来清洗，或者检查更换点火电极。由于长时间使用，点火喷油器的磨损，会导致燃料分布不均匀，产生更大的油雾颗粒，从而导致燃烧不良或油泄漏，所以平时需要多注意检查点火电极和点火喷油器的工作情况。
（三）
压力式燃烧器维护
与管理及故障分析
1.在管路设备或雾化器更换维护过程中，需要严格遵守以下规定：
①关闭燃烧器单元的燃油进油阀和回油阀；②关闭燃烧器控制面板上的加热器开关；③确定风机处于停止状态，在进行维护和维修工作之前，必须确保风机处于停止状态，风机壳内没有建立风压；④确定燃油压力表指示为“0”后打开加热器的排气阀进行卸压；⑤工作完成后，打开相关的阀门，并对加热器进行完全放气之后关闭排气阀。
2.为了安全有效地使用燃烧器装置，应定期进行检查和维护工作，以保持燃烧装置安全高效运行：
①油泵——油泵的吸入滤器应定期拆卸清洗，以防止因滤器脏堵而导致吸入压力过低，清洗过滤器时，先用柴油对过滤器进行清洗，然后用压缩空气把滤器吹除干净。
②主油路电磁阀——定期拆卸清洁所有部件，检查是否有磨损和故障迹象，及时发现问题并更换部件。
③喷油器油头——喷油器油头需要定期清洁。按照步骤拆卸喷油器油头，并用柴油对喷油器油头、雾化片进行清洁，用细砂纸把喷油器积碳清除干净。
④点火油头——定期检查并清洁点火油头和油头上的过滤器。由于长时间运行，点火油头磨损会导致燃料分布不均匀，产生更大的油雾颗粒，从而导致点火失败和油泄漏，需要注意的是点火油头雾化片以及密封O-ring的工作情况，有任何异常磨损时需要及时修复或更换。
⑤点火电极——定期检查点火电极是否有积碳。如果点火电极尖端有碳沉积可能会影响点火电极的性能，并导致点火失败。清除点火电极的碳沉积，并按照说明书的规定测量并调整电极之间的距离，另外，还需要仔细检查电火电极的磨损、绝缘陶瓷、氧化膜等。
3.压力式燃烧器在管理中常遇到的两个点火的故障：
3.1点不着火
压力式锅炉点不着火的故障原因一般有：点火电极距离调节不当、燃油压力和温度不合适、雾化片磨损导致雾化质量变差，点火变压器损坏导致点火电极未打火。点火变压器损坏可以通过测量排除故障——点火电极间距过大或过小都会造成点不着火，我轮压力式燃烧器的点火电极间距为4mm，距离油头14mm，距离油头高度9mm。压力式燃烧器要根据说明书的粘温特性曲线来调节油温和压力，油温低了、粘度大了、雾化不好都会造成点不着火。雾化片正常运行500h要到试验台进行雾化测试和雾化角度测试。没有试验平台的情况下，可以通过定期检查炉膛内部和布风器的结焦情况来判断其工作状况是否良好。此外，若风门开度调节不当，同样会导致点不着火，所以平时需要多注意检查风门开度，调节合适的风门开度，以保持火焰燃烧的稳定性。
3.2运行过程中突然熄火
当锅炉气压未达到上限却突然熄火，原因有：①供油突然中断：如主油路电磁阀因线圈损坏而关闭，油泵、油路出现了故障；②燃油滤器堵塞，由于燃油滤器长时间运行，滤器脏堵导致吸入压力过低；③自动保护起作用：如出现危险水位、低油压、低风压，或火焰探测器、时序控制器出现失灵；④供风中断导致风量严重不足，包括风道出现积灰、堵塞等。
4.压力式燃烧器的日常维护与管理上相对比旋杯式锅炉燃烧器较为简单，平时应定期检查布风器和点火电极以及燃油滤器，控制好燃油的温度和粘度、定期疏通清洁烟道防止炉膛背压过高，定期观察烟筒的排烟状态，通过观察烟筒排烟情况判断燃烧是否良好。
定期对布风器、油头、点火电极进行检查和清洁工作，在污迹条件下长期使用可能会导致燃烧不良，并导致点火失败。
本文转载：远航源丰润
END