0引言保護海洋環(huán)境已被世界上越來越多的國家和地區(qū)高度重視，焚燒爐作為船舶防污染重要設備，已成為PSC港口國和FSC船旗國必查項目之一。目前，船上使用較多的是南京綠洲OGC-200C/400C型船用焚燒爐，輪機管理人員應十分清楚設備的結構和原理，并對常見的污油不能正常燃燒問題能夠分析出原因并找到解決辦法，以確保設備的正常使用。1 OGC-200C/400C焚燒爐的結構原理主要結構包括燃燒室、燃燒器（帶輕油燃燒器、污油燃燒器、污油計量泵）、煙氣風機、煙氣風門、污油柜（帶循環(huán)泵和電控或蒸汽加熱器）、電控箱。見圖1。
圖1 船用焚燒爐結構 燃燒室（又稱爐膛）本體是鋼結構圓形腔室，內襯為耐火磚結構。外部由帶氣體夾層的雙層鋼質壁板構成，底角有四個透氣孔，吸入外部空氣穿過鋼結構夾層空間進入燃燒室，為燃燒提供二次空氣，并與煙氣混合降低排煙溫度。燃燒室裝有填料門和出灰門。填料門可以在焚燒爐工作中打開填充垃圾；出灰門受電控箱控制，只能在停爐后且冷卻到170℃以下時才能打開。燃燒器由輕油噴嘴、污油噴嘴、風門調節(jié)器、輕油泵組成。輕油燃燒分兩級，有兩個輕油噴嘴，污油燃燒采用壓縮空氣或蒸汽霧化。燃燒過程通過光敏電阻、爐膛溫度熱電偶、煙道排煙溫度熱電偶進行監(jiān)控，可編程控制器（簡稱PLC）根據爐膛溫度和煙道排煙溫度的高低，自動調節(jié)兩個輕油噴嘴的起停，并用變頻器調節(jié)污油計量泵的轉速，以增大或減小燃燒供油量。如果煙氣溫度超過340℃或爐膛溫度超過1 150℃，污油計量泵將減小轉速，從而減小污油供油量。如果爐膛溫度超過1 200℃或煙氣溫度超過375℃，就會出現(xiàn)高溫報警并停爐。煙氣風機用于抽送燃燒室煙氣，產生爐膛負壓。該風機同時通過燃燒室夾層吸入周圍氣體，與燃燒室中的高溫煙氣混合，將排出氣體降溫至340℃。加料門處配有一觀察窗，操作者可由此觀察燃燒室中垃圾總量和燃燒運行狀況。煙氣風門擋板的開度受電控箱控制，自動調節(jié)排煙管中的煙氣流量。操作者可以直接從電控箱面板上讀取爐膛負壓。爐膛負壓是保證正常燃燒的必要條件之一，它是一個動態(tài)變量，不同燃燒工況下設定點不同。燃燒器起動時爐膛負壓為35mm WC，開始燃燒污油時爐膛負壓為12mm WC，最小爐膛負壓為10mm WC，爐膛負壓低報警設定為5mm WC。電控箱安裝在焚燒爐本體上，核心部件是PLC、變頻器、操作面板。PLC選用三菱MELSEC FX2N-16MR（或Allen Bradley PLC）為控制核心。操作面板是型號MAC E300北爾人機界面，由一個240×64像素的LCD圖文顯示屏和一個26鍵的鍵盤組成，采用RS-422通訊接口直接與PLC相連。通過面板可實現(xiàn)簡單靈活的交互操作，如選擇燃燒器模式，設置和顯示所有參數(shù)，譬如運行條件、溫度、壓力、燃油耗量等。變頻器是施耐德ALTIVAR11或ALTIVAR 12小型變頻器,它受PLC控制，用于調節(jié)污油計量泵轉速，來增大或減小污油供油量。
燃燒器風門調節(jié)器（型號LKS-130-09）根據燃燒等級通過調整風門擋板開度來調節(jié)燃燒器的供風量大小。合適的供風量可以保證點火成功以及燃燒火焰穩(wěn)定。其中紅色、橙色、藍色和黑色共有4個撥片。藍色用于調節(jié)最小位置，橙色用于調節(jié)1/2位置，紅色用于調節(jié)最大位置，另一個黑色撥片閑置不用。如圖2。
1）空氣風門最小位置（藍色），如圖3。當燃燒處于1級時調節(jié)。若要減少空氣量，從上往下看，順時針轉動藍色凸輪，減小風門設置。若要增加空氣量，逆時針轉動藍色凸輪，增大風門設置。
2）空氣風門1/2位置(橙色)，如圖4。當燃燒處于2、4和7級時調節(jié)。若要減少空氣量，順時針轉動橙色凸輪，減小風門設置；若要增加空氣量，逆時針轉動橙色凸輪，增大風門設置。
3）空氣風門最大位置（紅色），如圖5。當燃燒處于3、5和6級時調節(jié)。若要減少空氣量，順時針轉動紅色凸輪減小風門設置；若要增加空氣量，逆時針轉動紅色凸輪增大風門設置。
2 常見問題分析及解決通常1～3級的輕油點火燃燒階段，火焰失敗故障發(fā)生的幾率較少，若有發(fā)生，船上也較容易處理解決，在此不多贅述。船上最常見且比較難以解決的問題是輕油點火燃燒至3級，當爐膛溫度超過650℃，停用一個輕油噴嘴時，經常會遇到熄火報警，污油計量泵不動作，或從4級切換到7級，停止輕油的引燃伴燒，污油單獨燃燒，出現(xiàn)熄火報警。下面分析了3個常見問題的原因并找出了解決方法，供大家參考。2.1 故障實例一當燃燒室溫度到達650℃，變頻器未被觸發(fā)，污油計量泵不轉動，出現(xiàn)熄火。2.1.1 故障描述某輪來電反映，抵港前進行PSC自查試驗焚燒爐時，出現(xiàn)爐膛溫度超過650℃，從3級切換到4級燃燒時，計量泵不動作，系統(tǒng)中也沒有變頻器故障報警顯示，船上找不到原因。2.1.2 問題分析處理1）變頻器(型號ALTIVAR-12)的電源報警輸出為RIA、RIC觸點信號；變頻器的速度設定信號B/C以及觸發(fā)（或使能Enable)信號-K4繼電器觸點13/14;2）計量泵的速度設定信號B/C是來自PLC的模擬量輸出模塊A6，信號種類是0-10V電壓信號。所謂觸發(fā)信號，就是-K4繼電器的13/14觸點閉合，一個+24V高電位信號加到變頻器LI1輸入端子，通知變頻器外部條件已經滿足，變頻器可以正向起動運轉了；3）變頻器正確狀態(tài)時，變頻器在待機狀態(tài)顯示rdy；當計量泵觸發(fā)信號加到變頻器LI1輸入端子，變頻器顯示0.0，然后上升至設定的320r/min轉速，并起動運轉；4）系統(tǒng)沒有變頻器故障報警，說明變頻器本身沒有問題。指導船上查看變頻器顯示，在爐膛溫度低于或高于650℃時，一直顯示rdy不變，分析原因是變頻器沒有接收到觸發(fā)信號，外觀查看繼電器-K4已得電動作吸合，然而輸入通道LI1二極管指示燈不亮，仔細檢查-K4繼電器與PLC輸入端子LI1通道接線沒有任何松動。進一步測量繼電器-K4的13/14常開觸點兩端卻有幾伏的電壓，說明-K413/14觸點未完全閉合，+24V的觸發(fā)信號電壓沒有完全加到LI1輸入端，造成變頻器無法得到可以運行的指令。據此判定-K4繼電器觸點損壞，換新船存繼電器備件后，重新點火燃燒，在爐膛溫度超過650℃時，計量泵能夠順利起動，污油投入燃燒，系統(tǒng)恢復正常。2.2 故障實例二當燃燒室溫度超過650℃，剛停用一個柴油噴嘴時，出現(xiàn)熄火報警，變頻器不動作，污油計量泵不轉動。2.2.1 故障描述某輪抵港前，為了迎接PSC檢查，三管輪對焚燒爐進行點火燃燒試驗。在控制屏按下SLUDGE PUMP起動污油循環(huán)泵，此時K4繼電器動作，污油循環(huán)泵起動，變頻器顯示由rdy變?yōu)?.0；然后按下SLUDGE污油燃燒模式，焚燒爐開始點火燃燒程序，燃燒級別開始逐漸上升直至3級（輕油噴嘴1+2）。在爐膛溫度達650℃之前，計量泵顯示器一直為0.0。到達650℃后，卻出現(xiàn)污油計量泵不轉動，大約10s后，發(fā)出熄火故障報警。熄火時排氣溫度為240℃，爐膛溫度660℃，負壓-12mm WC。由于問題現(xiàn)象表現(xiàn)在電氣方面，電機員據變頻器控制計量泵電氣線路，作了如下檢查：1）測量發(fā)現(xiàn)變頻器（型號ALTIVAR 11）沒有輸出驅動信號到計量泵；2）進一步測量D/A轉換模塊A6，沒有給變頻器發(fā)出轉速指令信號，僅為0m A;3）對CPU基本單元斷電復位重啟，輸入輸出線路接線緊固，問題仍不能解決；4）發(fā)現(xiàn)A6模塊上的D/A紅燈閃爍，據此判斷D/A轉換模塊A6損壞，因無備件可更換，要求緊急訂購，抵港時供船，否則會影響PSC檢查。2.2.2 問題分析1）由于船上資料缺乏，對FX2N-4DA數(shù)模轉換工作方式不太了解，沒有仔細看圖，測量的是輸出電流。實際上，D/A數(shù)模轉換模塊的輸出有-10V～+10V、0～20m A和4～20m A三種模式，該輪采用默認電壓輸出模式。指導船上測量電壓為2.3m V太低，確定D/A模塊無輸出；2）船上對D/A數(shù)模轉換模塊上指示燈的含義不甚了解，誤認為D/A紅燈閃爍表示此模塊損壞。然而恰恰相反，D/A紅燈高速閃爍，卻是表明D/A轉換工作正常。所以，船上認為A6模塊損壞是一種誤判。如果盲目緊急訂購備件，即使靠港送船，問題也得不到解決，勢必會耽誤嚴格的港口國檢查。通過筆者對問題原因仔細分析后，指導船上參照說明書上的出廠設置，逐項核對了內部所有參數(shù)，都沒發(fā)現(xiàn)問題。既然D/A轉換模塊A6是好的，電氣方面反復檢查，也查不出問題，于是分析認為故障現(xiàn)象可能表現(xiàn)在A6模塊沒有信號輸出，而真正原因在于機械方面。2.2.3 問題分析處理讓船上進行5min內爐膛溫度能否達到650℃的運行試驗，結果運行約十幾分鐘，爐膛溫度才能到達650℃；觀察火焰帶火星且飄忽不定，便要求船上檢查并清洗輕油噴嘴，發(fā)現(xiàn)兩只噴嘴都較臟，遂拆下全部換新，同時也對污油噴嘴作了清洗，并重新調整氣口間隙。進行上述清洗保養(yǎng)工作之后，重新點火燃燒，5min之內迅速到達650℃，污油計量泵順利起動。當爐膛的溫度超過850℃，能夠順利切換到7級，污油單獨燃燒，故障問題終于解決。之所以要求船上進行5min內爐膛溫度達到650℃試驗，目的是檢查兩個輕油噴嘴好壞。運行十幾分鐘才能到達650℃，由此可以判斷兩個輕油噴嘴較臟。那么為何清洗輕油噴嘴后，就能恢復正常？這是因為PLC邏輯控制的正常情況應該是：當爐膛溫度到達650℃后，在最初30s內，由于污油焚燒開始階段需要充足的輕油助燃，所以2號輕油噴嘴保持打開，1號柴油噴嘴關閉（2號噴嘴22.94l/h大于1號噴嘴11.41l/h），燃燒器短時進行5級燃燒，污油燃燒程序計數(shù)器設定為2。待30s過后，當污油燃燒穩(wěn)定，PLC邏輯控制系統(tǒng)控制2號輕油噴嘴關閉，1號輕油噴嘴打開，進行4級燃燒，污油泥燃燒程序計數(shù)器開始對污油泥的熱值進行實時監(jiān)測。在剛轉入5級燃燒的前1s，首先打開蒸汽/空氣電磁閥和污油電磁閥，使0.3MPa的蒸氣壓縮空氣噴入，進行空氣沖洗（SAFT），然后變頻器起動計量泵以320r/min起動，運轉5min控制污油量。在前數(shù)秒內只剩2號輕油噴嘴引燃，如果輕油噴嘴太臟，而此刻燃燒器風門開最大，加上進入爐膛的壓縮空氣，必然會將爐膛火焰吹滅，PLC邏輯控制就會轉為執(zhí)行熄火報警、停爐程序，而不再對變頻器發(fā)出起動計量泵的轉速設定指令，從而出現(xiàn)計量泵不轉動。也就是說,船上最初認為污油計量泵不起動是燃燒失敗的原因，這個分析是錯誤的。實際上，是輕油噴嘴臟堵導致爐膛熄火并報警，PLC邏輯控制轉為執(zhí)行停爐程序，因而也就不會起動計量泵運轉。2.3 故障實例三污油點火成功，當爐膛溫度達到850℃，剛切換到7級，污油單獨燃燒時，馬上出現(xiàn)熄火。2.3.1 故障描述某輪焚燒爐在爐膛溫度達到850°，剛進入7級單獨燃燒廢油時馬上出現(xiàn)熄火，F(xiàn)LAME FAILURE報警。在整個輕油伴燒過程中，廢油溫度82℃，油壓0.2MPa，在說明書要求的0.2～0.5MPa正常范圍內，爐膛負壓12～14mm WC，符合控制要求；空氣壓力為0.3MPa，恒定不變；核查參數(shù)“SLUGE ONLY'為1也設置正確；從650℃達到850℃約需8min，污油程序計數(shù)器讀數(shù)為8，爐膛熄火時瞬變?yōu)榱?；從輕油伴燒直至剛進入7級出現(xiàn)熄火，一直用萬用表在線保持測量污油電磁閥有電，直至熄火時電壓變零，說明污油一直在噴入。之后，船上對整個油路進行了全面檢查，解體清洗輕油噴嘴、廢油頭、燃燒器布風器、以及管路上的污油閥，又把廢油溫度提高到90℃，充分加熱蒸發(fā)，放掉污油柜殘水，減少污油含水量，又把廢油壓力提高到0.3MPa。試驗多次，仍然是只要一到850℃，無延時馬上熄火，單獨燒不了廢油，船上請求岸基支持或給予技術指導。2.3.2 問題分析處理針對船上反饋的廢油溫度、油壓、風壓、爐膛負壓均在正常范圍，而且對燃燒器也進行了徹底檢查清洗，應該說燃燒的外部條件是沒有問題的，經過反復分析，最終認定是廢油質量有問題。如果廢油含水過高或者有其他化學成分，都會造成廢油無法獨立燃燒，一旦停止輕油伴燒，就會馬上熄火。為了證實這一點，先讓船上作了一個試驗：摻和了一點好的燃油，結果故障現(xiàn)象發(fā)生了變化，從最初的7級熄火，污油根本不能單獨燃燒，改變成了7級能夠短時單獨燃燒，但燃燒不連續(xù)，在4級和7級之間來回地轉換，于是判定廢油質量確有問題。隨后按一定配比加入主機掃氣箱排出的污油，實現(xiàn)了污油單獨連續(xù)燃燒，而且燃燒穩(wěn)定。由此可見，污油的質量不只是影響到焚燒爐的燃燒連續(xù)性，在4級和7級之間來回地轉換，如果污油質量太差，甚至還會出現(xiàn)污油不能單獨燃燒而熄火。所以污油柜中熱值低的廢油，如滑油分油機排渣、輔機更換的油底殼滑油等占比太大時，可以分批次駁入污油柜，使其與發(fā)熱值較高的燃油分油機排渣、主機掃氣箱排污按一定配比混合燃燒，目的是提高污油的熱值，確保污油能夠單獨穩(wěn)定燃燒。3 結束語焚燒爐污油不能燃燒的原因非常多，不只局限于上述分析的原因。故障實例1和2只是在提示輪機管理人員，在遇到問題時，不能被表面現(xiàn)象所迷惑，應當綜合分析，電氣和機械兩個方面都會引起污油計量泵不轉動。當電氣控制方面查不出原因時應及時轉換思路，改為從機械方面去查找，反之亦然。此外，輪機管理人員平時應當做好兩只輕油噴嘴、污油燃燒器以及燃燒布風器的清潔除渣等保養(yǎng)工作是十分重要的。在柴油點火引燃階段，不能只滿足于能夠點著火就可以了，而應該注意觀察火焰燃燒情況以及污油程序計數(shù)器讀數(shù)的變化。正常的火焰應是均勻明亮穩(wěn)定的，沒有煤煙和火星。如果火焰形狀不均勻或飄忽不定，說明噴嘴臟了或用壞了；如果火焰帶煤煙，表示供風量不足；如果火焰帶火星，表示空氣太多或噴嘴用壞。也可以通過試驗爐膛溫度能否滿足在5min內達到650℃的要求，初步判斷輕油噴嘴和燃燒布風器是否臟堵以及燃燒器風門調節(jié)有無異常。到達650℃后，污油燃燒器投入，變頻器起動計量泵運轉，進入引燃污油階段，直至切換為7級進入污油單獨燃燒，可以通過觀察火焰和污油程序計數(shù)器的讀數(shù)大小與變化，來判斷污油含水量或污油熱值大小，這對分析和解決污油不能成功引燃，或污油不能單獨燃燒的原因是十分有益的。參考文獻： [1]唐新河.船用焚燒爐污油不能燃燒問題分析及處理[J].天津航海,2020(03):34-38. 作者簡介：
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