煤礦瓦斯直供鍋爐燃燒機常見故障的分析及處理

牛國亮

(山西省陽城縣竹林山煤炭有限責任公司，山西 晉城 048105)

0 引言

為了貫徹落實國家關于節(jié)能減排的政策方針，山西省陽城縣竹林山煤炭有限責任公司充分利用資源優(yōu)勢，淘汰高耗低效的燃煤鍋爐，更新為先進的燃燒井下抽出瓦斯氣的燃燒機鍋爐。燃燒機型號，意大利百德GI510－DSPGN－6T自動燃燒機;燃氣供氣方式，井下瓦斯抽出地面后未經(jīng)處理直接加壓供氣;供氣額定壓力，(30±3)kPa;供氣的體積分數(shù)，28% ～45%(變化)。此類燃燒機自動化程度高，對原料氣的指標要求也相對較高，燃氣壓力、體積分數(shù)等不穩(wěn)定或過低時，會影響燃燒機的正常運行，嚴重時甚至造成鍋爐停運無法再次開啟，特別是在直接使用井下抽出未經(jīng)處理(體積分數(shù)調節(jié)、脫水、穩(wěn)壓等)的瓦斯氣作為燃料供給燃燒機運行時，燃燒機發(fā)生故障的幾率更高，影響鍋爐正常運行的時間更長。針對這種狀況，山西省陽城縣竹林山煤炭有限責任公司對原料氣的壓力、流量和體積分數(shù)進行指標優(yōu)化控制，對鍋爐燃燒機的每個故障進行認真分析、研究和總結，從中找出最方便、快捷的排除方法，制訂措施進行定期檢查維護，使燃燒機的故障率大幅度下降，極大縮短了故障檢查和排除時間，保證了鍋爐的安全正常運行。本文按照燃燒機的控制原理對常見故障的分析、判斷與排除進行簡單總結，可為同類機型的故障處理提供參考和借鑒。

1 母火不能點燃的故障分析

母火不能點燃，故障部位大多在電路和燃氣管路，要結合故障狀態(tài)進行分析判斷。

1.1 高壓電極不發(fā)火

1.1.1 檢查

通過鍋爐后面的觀察孔發(fā)現(xiàn)，在開機運行至母火點燃時電極未發(fā)出火花，火焰檢測裝置檢測不到火焰信號，延時3 s后燃燒機自動停運。

1.1.2 原因分析

高壓電極未產(chǎn)生火花，一般是電路直接故障，主要故障可能是高壓點火電路斷線、接頭松脫、高壓電纜燒壞、電極松動接地、點火變壓器故障等。

1.1.3 排除方法

(1)高壓電纜各連接插頭應接觸可靠，連接插頭可全部撥下重新插接一次，電纜與電極插頭處進行螺紋連接時用力要適度，保證連接可靠即可，擰緊力矩過大會將絕緣瓷管損壞，造成漏電。連接插頭全部插接好后用萬用表測量點火變壓器二次側→電極連接點處，應為通路。

(2)高壓點火電纜燒壞和電極松動造成的接地。電纜長時間高溫烘烤，容易使絕緣層老化，絕緣強度降低，或漏出導體與設備金屬直接接觸。如果有備用電纜，立即更換并插接牢靠即可恢復正常。如果暫時無備用電纜，可用以下應急方法處理:將損壞電纜的老化絕緣層清理干凈，在導體表面嚴密地纏繞3層塑料絕緣帶，外面纏繞2層高壓玻璃絲帶，在玻璃絲帶外面套入合適直徑的高壓黃蠟管2～3層，處理后的外包絕緣層要大于原絕緣層的厚度，將兩端插頭插接牢靠。

電極架松動以及電極瓷套管損壞會使電極與機體距離縮小或直接接觸造成接地?？蓪㈦姌O架轉動180°，固定于燃燒頭的正下方，高壓電纜沿進風口底部穿入并連接可靠。在固定電極架時，要檢查電極頭距機體金屬表面不得小于20 mm，不符合要求時，要適當轉動電極架進行調整，最后固定可靠，富余電纜要放置在通風口外側，以防高溫燒壞。

(3)點火變壓器故障。點火變壓器的一次電壓為220 V、二次電壓為8 kV，常見故障一般為電路接觸不良、斷線或變壓器燒損等。

1)點火變壓器無輸出。按圖1用萬用表測量電控箱接線端子排X1的#36－#38，點火變壓器一次電壓應為220 V。

2)二次側的試驗。點火變壓器二次側屬于高壓，一般電工儀表無法測量，判斷變壓器是否正常的方法一般是直接電源測試:斷開電源，按圖1分別連接接線端子排的#1－#38，#5－#36，接通電源后觀察電極，發(fā)出火花并伴有輕微的“嘶嘶”聲，說明變壓器正常。

3)如果電源、電極和高壓電纜均正常，通電后電極不發(fā)火，那么，可斷定為點火變壓器燒損，需更換新的變壓器。

排除以上故障，開機后高壓電極即可正常產(chǎn)生火花15 s。

1.2 燃氣管路故障

1.2.1 檢查

開機運行至母火點燃時電極發(fā)出火花，觀察母火未點燃，延時3 s后自動停機。

1.2.2 原因分析

燃氣體積分數(shù)和壓力過低、引燃電磁閥流量過小、引燃電磁閥未打開。

燃氣體積分數(shù)和壓力必須符合如下要求:進氣壓力，16～20 kPa;體積分數(shù)，(35±3.5)%。壓力和體積分數(shù)過低都無法正常點火。

1.2.3 排除方法

(1)引燃電磁閥流量過小。一般情況下，引燃電磁閥在直接使用瓦斯氣時，輸出量應調節(jié)在最大位置。調節(jié)方法是:松開螺栓D，用手逆時針(“+”方向)旋轉調節(jié)旋鈕至最大，調節(jié)完后鎖緊螺栓D。具體調節(jié)位置如圖2所示。

(2)引燃電磁閥未打開。首先用手握住閥體，開機到達點火時間，在正常情況下，能聽到電磁閥動作時的“吧嗒”聲響并感覺到輕微振動，觀察燃氣壓力表數(shù)值明顯下降，說明閥工作正常。反之則可能是電源斷路或電磁閥損壞。

(3)電源斷路。按圖1在控制箱接線端子排上分別連接#1－#37，#5－#36，拆開電磁閥排氣側接頭，通電后電磁閥打開，排氣接頭有氣體排出，說明電磁閥工作正常。反之則說明電磁閥線圈燒壞，需要更換。

以上故障全部排除后，燃燒機母火可正常點燃。

2 主火不燃燒的故障分析

母火點燃后延時3 s，如果燃氣壓力、體積分數(shù)正常，主火點燃，燃燒機進入正常工作狀態(tài);如果主火不能正常點燃，可從電路、燃氣和機械等方面進行綜合檢查排除。

圖1 燃燒機電氣原理圖

圖2 MVDLE型引燃電磁閥調節(jié)示意圖

首先排除瓦斯氣體積分數(shù)和壓力、管路含水等因素，保證氣源指標合格。

2.1 主氣閥電氣故障

2.1.1 檢查

開機后，觸摸主氣閥外殼，當?shù)竭_點火時間時，主氣閥未動作，工作指示燈未點亮，延時3 s后自動停機。

2.1.2 原因分析

工作指示燈未點亮，主電磁閥線圈未動作，其故障原因可能是主氣閥電源斷線或線圈燒損。

2.1.3 排除方法

(1)參照圖1，將電控箱內(nèi)#32，#33線臨時短接，同時與#1線連接，拆開主氣閥七孔插座，合上電源開關，用萬用表進行測量，七孔插座內(nèi)的N－T1，N－T2分別為220 V，說明線路無斷線或接觸不良現(xiàn)象。

(2)接通七孔插座，合上電源開關，如果主氣閥線圈未燒損，則可聽到“咔噠”聲響，手能感到明顯振動，工作指示燈點亮，說明主氣閥正常。

(3)如果指示燈點亮，未聽到“咔噠”聲，電磁閥無振動，則說明線圈燒損，需更換新的線圈。

(4)在檢查試驗主氣閥電路過程中，也可打開主氣閥正面的檢查孔蓋，觀察閥桿在通電時是否上下移動來輔助分析主氣閥的狀態(tài)。

(5)如果線圈正常吸合，指示燈點亮但閥桿未動作，則可判斷為主氣閥存在機械故障。

2.2 主氣閥閥芯卡死

這是主氣閥運行中最常見的故障，多發(fā)生在開機時無法正常打開。

2.2.1 檢查

排除電氣故障后，將主氣閥出口側排氣口打開，重新開機，到達點火時間時，排氣口沒有排氣感，觀察正面檢查孔內(nèi)閥桿無動作，延時3 s后自動停機。

2.2.2 原因分析

因電氣故障已排除，可判斷為主氣閥閥芯機械卡阻造成的故障。

2.2.3 排除方法

(1)打開主氣閥底蓋，清除積水、煤塵等污物，清洗閥桿導向孔，閥桿與導向孔因雜質擠壓而損傷，要用細砂布修磨平整、光潔，在導向孔內(nèi)塞滿凡士林或鋰基脂并用手向下推動閥桿使之動作靈活。

(2)用2.1.3章節(jié)中的方法通電試驗閥芯動作，應能開閉自如，指示燈隨動作對應亮滅，閥芯開啟、關閉聲音清脆。

(3)按原樣裝配好閥底蓋，檢查孔蓋。打開主氣閥排氣側法蘭上面的檢查孔螺塞，臨時通電主氣閥打開，螺塞孔內(nèi)有排氣感。進氣壓力表有下降波動，說明主氣閥恢復正常，檢查處理完成后恢復所有電氣線路至正常位置。

以上故障全部排除后，母火即可正常點燃。

3 主氣閥長時間帶水的故障分析

如果主氣閥內(nèi)經(jīng)常帶水，會使閥桿氧化銹蝕，易造成閥芯與導向孔拉傷、卡阻，增大線圈吸引阻力而無法打開。

排除方法:在主氣閥底蓋內(nèi)側的最低洼處靠近閥桿的地方各打1個? 9 mm的小孔，攻M10 mm×1 mm的細牙螺紋，裝設暖氣片常用的小排氣閥，每班定時排水幾次，即可徹底解決該問題。

4 運行中異常停機的故障分析

燃燒機在正常運行中，有時會因某種原因突然熄火停機。發(fā)生此類情況時，要注意保持和觀察停機時的設備狀態(tài)和顯示參數(shù)，給檢查排除故障提供可靠依據(jù)，節(jié)省檢修時間。

4.1 燃氣壓力、體積分數(shù)下降

4.1.1 氣源檢查

觀察主氣管上的進氣壓力表讀數(shù)，一般情況下低于10 kPa即不能滿足正常燃燒運行，特別是燃氣體積分數(shù)低于30%時，風機會發(fā)出沉悶的“轟轟”聲并伴隨振動，然后熄火停運。

4.1.2 原因分析

氣體燃料的特性中與燃燒關系最密切的是它的成分、熱值和體積分數(shù)，成分決定著火的難易和燃燒速度，熱值和體積分數(shù)決定燃料消耗和流動阻力。燃燒機進風量(供氧量)是根據(jù)直供瓦斯氣的熱值設定的，正常運行過程中進風量是恒定的，不會因燃氣的壓力和體積分數(shù)變化而自動調節(jié)。所以，當燃氣壓力或體積分數(shù)大幅度下降時，風燃比也隨之下降，不足以維持燃氣與氧氣在燃燒界面的燃燒反應，使界面溫度降低、斷燃。

4.1.3 排除方法

在瓦斯氣加壓站，人工調節(jié)使壓力和體積分數(shù)符合要求。

4.2 保護性停機

4.2.1 檢查

發(fā)生保護性停機，一般都能從控制屏和壓力表上直接觀察到，還可以聽到報警信號，主要有過壓和缺水動作停機。

4.2.2 原因分析

在燃燒機的控制系統(tǒng)中，設置有鍋爐缺水保護和過壓自動停機，只要其中一項動作，燃燒機將自動停止工作。水位:共有4個方塊指示，一般設定中水位(顯示屏上只有2個方塊)報警，低水位(1個方塊)保護停機。過壓:設定1個鍋爐工作壓力值ps，當工作壓力小于ps時，燃燒機正常運行，等于ps時保護停機，同時發(fā)出報警信號。

4.2.3 排除方法

(1)低水位停機后，需及時檢查鍋爐液面計上的水位，如果還能觀察到水位，要按鍋爐水位檢查程序進行必要的水位檢查和確認，避免假液位造成的誤導，當確定水位真實后，按操作規(guī)程補水，補充至正常水位時，閉鎖解除，按“復位”后方可正常開機。當經(jīng)檢查無法觀察到水位時，不得盲目補水，必須立即按鍋爐缺水程序進行處理，防止發(fā)生事故。

(2)蒸汽過壓停機后，不要急于進行檢查處理。聽到超壓報警，首先觀察鍋爐壓力表，數(shù)值等于ps，為過壓保護，不要進行任何操作;當鍋爐壓力表數(shù)值小于ps時，燃燒機內(nèi)部可編程邏輯控制器(PLC)接收到壓力下降信號，就會自動進入運行程序，無需人工操作。

5 結束語

在對直供瓦斯氣燃燒機鍋爐的運行管理及故障處理過程中，結合設備結構原理，對相同部位不同的故障表現(xiàn)形式和結果加以綜合分析和研究，從中摸索出相同的原因和規(guī)律，制訂出各種故障的預防、分析、判斷與排除措施，通過技術培訓，使檢修和作業(yè)人員熟練掌握，增強分析判斷能力，做到預防有效、分析合理、判斷精確、排除迅速徹底。采取以上措施后，燃燒機的故障率同比下降90%以上，故障周期由原來的十幾天延長至8個月以上，全年只有1～2次常見故障，并且能在幾分鐘或十幾分鐘內(nèi)迅速排除，省工省時、快捷高效，2年來未發(fā)生因燃燒機故障而導致的停爐事故，收到良好的技術效益。