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摘要：本文简述燃烧器的工作原理，详细分析了气态悬浮焙烧炉启动发生器发生点火故障的主要原因，通过燃烧管理系统的报警信息提出解决点火故障的对策。
关键字：工作原理 系统联锁 故障分析
【分类号】：TG232
引言
在铝行业生产过程中，氢氧化铝焙烧是氧化铝生产最重要的工序，是将洗涤后的AL（OH）3在PO4主炉温度控制在1050～1200℃的中进行焙烧成AL2O3。华银公司新建1200t/d 3台丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉，于2008年6月建设完成全面投产。焙烧炉焙烧的热源来自四套燃烧站，分别为启动热发生器T12、辅助燃烧站V08和主燃烧站V19、干燥热发生器T11。工厂在刚建炉完成后的点炉试生产和日常焙烧炉停炉检修后的点炉恢复生产时都要对冷态焙烧炉进行烘炉，首先要启动位于焙烧炉二级冷却旋风筒（CO2）的提升管上的启动热发生器T12，按照升温趋势使CO2T1温度达350℃左右，再启动辅助燃烧站V08和主燃烧站V19继续升温使主炉温度P04T1达到750～800℃焙烧炉开始下料生产。热发生器T12能否顺利的点火和稳定运行直接影响焙烧炉生产的稳定， 因此工厂生产过程快速分析判断热发生器T12点火故障和跳停原因在焙烧炉工艺控制中具有极其重要的作用和地位。
图一 气态悬浮焙烧炉工艺流程
1 热发生器的控制原理及启动顺序
燃烧站的燃烧管理系统是采用西门子公司S7-400可编程控制系统，对干燥热发生器T11、启动热发生器T12、辅助燃烧站VO8和主燃烧站V19进行燃烧控制，处理和显示测量点，管理启动和停止顺序，对异常情况报警和中心控制系统进行通讯。控制系统通过分别对煤气流量和助燃风流量检测，按一定比值对煤气调节阀和助燃风门调节器进行自动调节，再通过火焰监测器对燃烧室火焰的检测，达到安全稳定燃烧管理。
图二 T12燃烧站检测控制原理图
1.1 T12燃烧站啟动顺序：
燃烧站可由中央控制（CCS）和就地（LAM）控制两种模式。在燃烧器系统中没有报警，启动热发生器就绪。来自中控室的起动命令，燃烧站开始起动，顺序如下：
Seq_1： 收到来自CCS的Start Gas Burner 命令去启动M12并返回Gas Burner Started信号，
Seq_2：9秒钟后，M12转速调节到最大。
Seq_3： 40秒钟后，M12转速调到启动设定值.
Seq_4： V05阀关闭，泄漏控制开始，并运行18秒.
Seq_5： 点火程序开始，2秒钟后，V03、V04阀打开.
Seq_6： 点火枪打火，燃烧运器行，火焰连续监测.
Seq_7： 煤气/空气同步ON，启动偏差管理定时器，启动运行定时器。启动程序完成，
V02阀位给定由CCS控制，运行过程中若没有报警燃烧站正常运行。如下图所示：
图三 T12燃烧站启动顺序
1、2 T12燃烧站启动须具备的条件及报警
启动条件：1）满足系统联锁启动条件；2）系统检测无设备故障；3）DCS允许组启动。常见的设备故障报警分两类：A1 预报警、A2 停机的报警。启动点火过程中常见的A2故障报警有：空气置换信号中断（Purging done）、ERB41火焰报警、Z31点火器故障、V03 /V04/ V05阀位故障、电机M12故障、点火枪位置报警、煤气压力P05泄漏报警等。
2 T12燃烧站常见启动故障
一、过程吹扫程序中断导致的启动故障
为了生产的安全，在热发生器启动时必需对焙烧炉内进行空气置换吹扫，保证流程中无残留煤气和对入炉风量的调试，只有吹扫程序执行后才能为热发生器启动提供安全联锁条件。1、吹扫程序所涉及的命令信号 ：1）Start Purging （启动吹扫）；2）Venting ready（吹扫准备）；3）BMS Venting started （BMS吹扫开始）；4）BMS Venting done（ BMS吹扫完成）；5）BMS Venting No alarm（ BMS吹扫无报警）；
吹扫步骤如下：
图四 T12燃烧站吹扫顺序
在执行吹扫过程中，程序要对入炉风流量A07F1进行判断。要保证入炉风流量须要求CCS的操作员对P17ID风机的速度和P16风门开度保持调试数值之上。通过现场实际运行经验，要保证入炉风A07F1流量大于35NM3/h，P17 ID风机的转速为35～40%，P16风门开度10～15%。如果入炉风流量下降超过百分之十的范围，吹扫过程将停止。在执行空气置换时入炉风A07F1流量受外界干扰影响很大，空气置换吹扫时保证流程的畅通和风机的转速非常重要，否则导致吹扫失败。当PO4T1温度在750℃以上，燃烧站点炉时系统可以不进行吹扫程序。
二、CCS组启动T12的故障：
在启动任何一个燃烧站时，其相应的ready信号必须已返回，否则DCS的启动失败。故障原因主要如下：1、该燃烧站控制状态是否处于CCS状态下。2.过程中有A2报警，其内容包括：T12急停 ；T12P3max （泄露压力，只在点火过程影响）；T12F1、P1、T1、F2、P2 Instrument fault （仪表故障）；T12P1 图五 T12燃烧站控制逻辑
三 Z31火焰监测系统的故障
火焰监测系统故障是燃烧器启动常见故障之一，造成该问题的原因很多，一般常见的有：点火枪的位置伸不到位，火检放大器的安全时间、模式和响应门限开关设置错误引起等。一、点火程序正常，火焰监测系统得不到响应。应及时对响应阈值、安全时间等参数的检查。决定火焰传感器的火焰信号（脉冲频率）应该生成ON 还是OFF。使用面板上的双摇杆开关对每个范围进行设置。开关有100个设置位置，摇臂开关位置“99”代表最小的响应阈，即使微弱的火焰信号也能激活FLAME ON信號，“00”代表最高响应阈，火焰传感器必须生成最大可能的火焰信号（脉冲频率）以建立FLAME ON信号，如果这些开关中的任何1个开关调节不正确，8秒钟后控制单元将进入错误状态，导致点火失败。
图六 摇臂开关设置
四 煤气流量/助燃空气参数调整不及时
热发生器运行过程中的热量可以通过改变煤气阀的开度来控制，煤气量改变时，控制系统将自动计算助燃空气的最佳需求量。如果计算好的空气量和实际空气量之间的偏差超过1级，煤气阀会停止工作直到偏差消失。如果计算好的空气量和实际空气量之间的偏差超过2级，会出现A2报警，运行中的热发生器T12跳停。通过正确设置煤气流量/助燃空气同步参数也是保证燃烧系统安全稳定运行，在就地调节模式下输入煤气/空气流量的函数曲线值，根据火焰呈现的颜色在控制系统中对PID参数的调整，使燃烧的火焰呈现蓝色而不是黄色保证燃烧稳定和安全尤为重要。
3 结束语
总之，造成点火故障的原因还有其他一些方面，如压缩空气开关、压力变送器、流量变送器、隔离器、选择开关等故障，都可能造成点火故障和燃烧系统跳停。同时定期清理火焰探测孔的积灰也是行之有效的方法。实际操作时可能要经常对煤气管道上的仪器仪表进行调校和更换。此时，为确保安全维护或维修，对仪表内部的连接件进行泄露检查也是非常必要的。
参考文献
《起动热发生器WT12电气资料》江西鹰潭科技翻译事务所 徐洁民等译
《过程测量仪表》，化学工业出版社，盛可仁 主编
《过程控制仪表》，化学工业出版社，刘巨良 主编
关键字：工作原理 系统联锁 故障分析
【分类号】：TG232
引言
在铝行业生产过程中，氢氧化铝焙烧是氧化铝生产最重要的工序，是将洗涤后的AL（OH）3在PO4主炉温度控制在1050～1200℃的中进行焙烧成AL2O3。华银公司新建1200t/d 3台丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉，于2008年6月建设完成全面投产。焙烧炉焙烧的热源来自四套燃烧站，分别为启动热发生器T12、辅助燃烧站V08和主燃烧站V19、干燥热发生器T11。工厂在刚建炉完成后的点炉试生产和日常焙烧炉停炉检修后的点炉恢复生产时都要对冷态焙烧炉进行烘炉，首先要启动位于焙烧炉二级冷却旋风筒（CO2）的提升管上的启动热发生器T12，按照升温趋势使CO2T1温度达350℃左右，再启动辅助燃烧站V08和主燃烧站V19继续升温使主炉温度P04T1达到750～800℃焙烧炉开始下料生产。热发生器T12能否顺利的点火和稳定运行直接影响焙烧炉生产的稳定， 因此工厂生产过程快速分析判断热发生器T12点火故障和跳停原因在焙烧炉工艺控制中具有极其重要的作用和地位。
图一 气态悬浮焙烧炉工艺流程
1 热发生器的控制原理及启动顺序
燃烧站的燃烧管理系统是采用西门子公司S7-400可编程控制系统，对干燥热发生器T11、启动热发生器T12、辅助燃烧站VO8和主燃烧站V19进行燃烧控制，处理和显示测量点，管理启动和停止顺序，对异常情况报警和中心控制系统进行通讯。控制系统通过分别对煤气流量和助燃风流量检测，按一定比值对煤气调节阀和助燃风门调节器进行自动调节，再通过火焰监测器对燃烧室火焰的检测，达到安全稳定燃烧管理。
图二 T12燃烧站检测控制原理图
1.1 T12燃烧站啟动顺序：
燃烧站可由中央控制（CCS）和就地（LAM）控制两种模式。在燃烧器系统中没有报警，启动热发生器就绪。来自中控室的起动命令，燃烧站开始起动，顺序如下：
Seq_1： 收到来自CCS的Start Gas Burner 命令去启动M12并返回Gas Burner Started信号，
Seq_2：9秒钟后，M12转速调节到最大。
Seq_3： 40秒钟后，M12转速调到启动设定值.
Seq_4： V05阀关闭，泄漏控制开始，并运行18秒.
Seq_5： 点火程序开始，2秒钟后，V03、V04阀打开.
Seq_6： 点火枪打火，燃烧运器行，火焰连续监测.
Seq_7： 煤气/空气同步ON，启动偏差管理定时器，启动运行定时器。启动程序完成，
V02阀位给定由CCS控制，运行过程中若没有报警燃烧站正常运行。如下图所示：
图三 T12燃烧站启动顺序
1、2 T12燃烧站启动须具备的条件及报警
启动条件：1）满足系统联锁启动条件；2）系统检测无设备故障；3）DCS允许组启动。常见的设备故障报警分两类：A1 预报警、A2 停机的报警。启动点火过程中常见的A2故障报警有：空气置换信号中断（Purging done）、ERB41火焰报警、Z31点火器故障、V03 /V04/ V05阀位故障、电机M12故障、点火枪位置报警、煤气压力P05泄漏报警等。
2 T12燃烧站常见启动故障
一、过程吹扫程序中断导致的启动故障
为了生产的安全，在热发生器启动时必需对焙烧炉内进行空气置换吹扫，保证流程中无残留煤气和对入炉风量的调试，只有吹扫程序执行后才能为热发生器启动提供安全联锁条件。1、吹扫程序所涉及的命令信号 ：1）Start Purging （启动吹扫）；2）Venting ready（吹扫准备）；3）BMS Venting started （BMS吹扫开始）；4）BMS Venting done（ BMS吹扫完成）；5）BMS Venting No alarm（ BMS吹扫无报警）；
吹扫步骤如下：
图四 T12燃烧站吹扫顺序
在执行吹扫过程中，程序要对入炉风流量A07F1进行判断。要保证入炉风流量须要求CCS的操作员对P17ID风机的速度和P16风门开度保持调试数值之上。通过现场实际运行经验，要保证入炉风A07F1流量大于35NM3/h，P17 ID风机的转速为35～40%，P16风门开度10～15%。如果入炉风流量下降超过百分之十的范围，吹扫过程将停止。在执行空气置换时入炉风A07F1流量受外界干扰影响很大，空气置换吹扫时保证流程的畅通和风机的转速非常重要，否则导致吹扫失败。当PO4T1温度在750℃以上，燃烧站点炉时系统可以不进行吹扫程序。
二、CCS组启动T12的故障：
在启动任何一个燃烧站时，其相应的ready信号必须已返回，否则DCS的启动失败。故障原因主要如下：1、该燃烧站控制状态是否处于CCS状态下。2.过程中有A2报警，其内容包括：T12急停 ；T12P3
三 Z31火焰监测系统的故障
火焰监测系统故障是燃烧器启动常见故障之一，造成该问题的原因很多，一般常见的有：点火枪的位置伸不到位，火检放大器的安全时间、模式和响应门限开关设置错误引起等。一、点火程序正常，火焰监测系统得不到响应。应及时对响应阈值、安全时间等参数的检查。决定火焰传感器的火焰信号（脉冲频率）应该生成ON 还是OFF。使用面板上的双摇杆开关对每个范围进行设置。开关有100个设置位置，摇臂开关位置“99”代表最小的响应阈，即使微弱的火焰信号也能激活FLAME ON信號，“00”代表最高响应阈，火焰传感器必须生成最大可能的火焰信号（脉冲频率）以建立FLAME ON信号，如果这些开关中的任何1个开关调节不正确，8秒钟后控制单元将进入错误状态，导致点火失败。
图六 摇臂开关设置
四 煤气流量/助燃空气参数调整不及时
热发生器运行过程中的热量可以通过改变煤气阀的开度来控制，煤气量改变时，控制系统将自动计算助燃空气的最佳需求量。如果计算好的空气量和实际空气量之间的偏差超过1级，煤气阀会停止工作直到偏差消失。如果计算好的空气量和实际空气量之间的偏差超过2级，会出现A2报警，运行中的热发生器T12跳停。通过正确设置煤气流量/助燃空气同步参数也是保证燃烧系统安全稳定运行，在就地调节模式下输入煤气/空气流量的函数曲线值，根据火焰呈现的颜色在控制系统中对PID参数的调整，使燃烧的火焰呈现蓝色而不是黄色保证燃烧稳定和安全尤为重要。
3 结束语
总之，造成点火故障的原因还有其他一些方面，如压缩空气开关、压力变送器、流量变送器、隔离器、选择开关等故障，都可能造成点火故障和燃烧系统跳停。同时定期清理火焰探测孔的积灰也是行之有效的方法。实际操作时可能要经常对煤气管道上的仪器仪表进行调校和更换。此时，为确保安全维护或维修，对仪表内部的连接件进行泄露检查也是非常必要的。
参考文献
《起动热发生器WT12电气资料》江西鹰潭科技翻译事务所 徐洁民等译
《过程测量仪表》，化学工业出版社，盛可仁 主编
《过程控制仪表》，化学工业出版社，刘巨良 主编