石化技术论文 | 谈百得燃烧器油嘴技术在石化系统的应用
【摘 要】百得燃烧器油嘴（以下简称油嘴）从开始使用时，它能把燃油均匀地雾化后喷出并经火焰扩散盘风压的二次雾化送到加热炉燃烧室内燃烧，到逐渐出现燃油燃烧不完和加热炉辐射管结焦的这个过程，在最初形成时是很难被发现和引起重视的。通过对油嘴的结构、有关技术要求和特性参数的分析，以便找出这一过程产生的原因及解决的办法，并引起使用单位的重视，同时提出正确维护和使用油嘴的方法。
【关键词】加热炉；燃烧器；油嘴；油嘴特性参；保养周期；汽蚀；结焦；磨损
在石化管道系统中所有热输泵站的加热炉上使用的都是由意大利BALTURS.P.A（百得公司）生产的重油燃烧器，共有两个系列：一种是BT75-250DSPN-D系列，另一种是TB0-4N-D系列。这种燃烧器具有自动化程度高、安全性好、节能效果明显等特点，这些都在使用过程中得到验证，实样见（图1图2）。在2007年至2009年这两年期间，石化管道仪长线所有热输泵站的加热炉由原油改换烧煤焦油以后，百得燃烧器的油嘴、增压泵、枪体组件磨损严重，使用寿命寿命缩短，由于百得燃烧器所有易损件完全依赖进口，购置费用高，因此引起所在单位有关部门和技术人员的重视，开始着手研究百得燃烧器有关使用和技术问题。
油嘴是安装在燃烧器上的一个重要部件，在石化管道系统每年都有数以万吨的原油通过这个油嘴完成燃烧，以满足加热炉供热需要，因此进一步研究油嘴技术对安全、低耗输油具有重要的意义。
1 油嘴结构及有关技术要求
1.1 油嘴结构与使用前的检查
油嘴是由连接体、喷嘴、旋转室、回油管和密封圈五个零部件组成的（见图3）。从油嘴分解实样图看结构并不复杂，但每个零部件加工精度和配合公差要求较高，因此有必要对油嘴的结构有一个大致的了解，这样能帮助我们在今后正确地拆装油嘴。油嘴组件在出厂时就已经装配好了，用户只需直接安装使用即可，但最好还是要把油嘴拆开检查，主要是检查喷嘴锥面与旋转室锥面是否完全接触。油嘴在出厂时涂了一层防锈油，当连接体螺母与回油管螺栓（见图3）拧紧后，喷嘴与旋转室两锥面之间的防锈油被挤出，在一定的时间内两个锥面就形成压痕，通过压痕就能大致判断是否完全接触。如果两个锥不能完全接触就会出现油嘴雾化不良，燃烧不完全，加热炉辐射管结焦等现象。
1.2 嘴油有关技术要求
油嘴连接体、旋转室和回油管选用的材料均为中碳合金钢，调质硬度为HB240～280；喷嘴选用的马氏体钢，淬火硬度为HRC57～62。旋转室进油槽（见图3图5）三个面的粗糙度与喷嘴120°锥面的粗糙度应相同，以保证燃油通过进油槽四个表面的流速度相同。
2 喷嘴特性参数
在石化管道系统中所有热输泵站的加热炉上使用的都是回油油嘴，它用于比例调节式燃烧器上。这种燃烧器可是根据加热炉的供热需要不断地调节它的耗油量。它在流量最小时启动，然后通过锅炉的自动控温仪器或压力探头自动升到最大流量；然后，按照同样的原理又回落到最小流量。
这种油嘴不是把到达油嘴的油全部喷射出去，而是将其中一部分通过回油管返回。
这种类型的燃烧器的油泵压力是一定的，所以喷嘴的送油压力也是一定的。如果改变了回油压力，送油量也相应发生变化。
这种油嘴特性参数有三个，在出厂时厂家把它用激光打标机分别打在油嘴连接体六角螺母的平面上（图4）
2.1 输油量
输油量是指油嘴最大额定的喷油量。在实际使用中油嘴的喷油量只有额定输油量的二分之一左右，这是因为使用的是回油喷嘴，它在满足加热炉供热需要的同时将部分原油通过回油管返回。在石化管道系统中热输泵站使用的加热炉主要有三种型号GW2500KW、GW5000KW、GW8000KW，分别使用输油量为200-275K/h、500-600K/h、800-900K/h这三个系列的油嘴。使用单位应根根所使用的加热炉功率和供热要求在对应的系列中合理地选用油嘴。使用输油量过小的油嘴满足不了加热炉供热需要，还会导致回油压力调节过高，增压泵负荷增加；使用输油量过大的油嘴，则导致加热炉排烟温度高、炉效降低、能耗增加。
2.2 喷射角
喷射角是燃油从喷嘴（见图3）喷出的角度。油嘴喷射角度为30°～45°～80°，一般使用喷射角为45°的油嘴。使用喷射角度小的油嘴，被雾化喷射出的燃油不但细而且长，使用喷射角大的油嘴情况正好相反，使用单位应根据实际情况选用。
2.3 输油比
输油比就是油嘴的喷油孔数与进油口数之比。因为一支油嘴只有一个喷油孔，所以这个数只能是一个为1的常数，而进油口数是喷嘴锥面与旋转室锥面重合形成的进油口数，这个数是由旋转室进油槽的个数所决定的，如图5所示的是一个有5个进油槽口的旋转室，即输油比为1/5=B5。输油比范围为1/3=B3～1/5=B5。油嘴输油比值越大输油量越高，火焰也就越长，输油比大的油嘴用于输出功率大的加热炉。
输油比是油嘴的一个重要特性参数，它还决定了雾化燃油从喷嘴喷出油流的螺旋线的条数。通过观察炉膛燃烧就会发现火焰是呈螺旋状的，如果输油比是B5就有5条螺旋燃烧的火焰线，这就是雾化燃油从喷嘴喷出进入燃烧室火焰稳定、方向性好的原因。
3 油嘴出现雾化燃油不良和燃烧不完全的检查和保养
当油嘴在连续使用时，喷嘴120°锥面和旋转室进油槽的三个面（见图5）中任意一个或两个以上的面就会发生结焦或磨损，这时油嘴开始出现雾化燃油不良和燃烧不完全的情况，发现这种情况最好的办法就是在油嘴使用到一定时间后进行定期检查和保养。
3.1 油嘴维护保养周期
油嘴维护保养周期主要取决于所用燃油的物性，其关系见表1。
表1 原油物性与油嘴保养周期
从表1原油物性与油嘴保养周期分析，油嘴保养周期与粘度的关系不大，主要取决于原油中的胶质+沥青含量，当胶质+沥青含量>10时，油嘴的保养周期会更短，使用单位应根据具体情况确定油嘴的保养周期。油嘴结焦分为内外两个部份，在这里讨论的是油嘴内部结焦对燃油雾化的影响。油嘴是安装在火焰扩散盘中心处的，它尽管有火焰扩散盘均匀分配的风量和喷出的燃油及回油冷却，但它的表面温度仍然可达到400℃以上，油嘴内具备了结焦的温度条件。由于使用的是回油油嘴，所以油嘴内会产生汽蚀，爱到汽蚀的金属表面呈蜂窝状损坏。
使用煤焦油的油嘴比原油结焦与磨损要严重得多，由于从2009年10月以后在石化管系统不再使用煤焦油，所以在这里不详细介绍。
3.2 油嘴的维护保养
当油嘴使用到保养周期后，将其从燃烧器上拆下，按图3所示顺序分解，用汽油将这些零部件清洗干净擦干。
3.2.1 喷嘴的维护保养
首先加工三个上锥体直经为￠14L、下锥体直经为￠1.2L、锥度为120°、表面粗糙度为Ra0.4锥头，然后用前两个锥头加研磨砂研磨喷嘴120°的锥面，直到锥面内结焦和受损面被磨平为止，再用第三个锥头加抛光粉抛光。
3.2.2 旋转室的维护保养
检查旋转室进油槽（图5）的三个面结焦和蜂窝状损坏程度，先用刀片清除进油槽面上的结焦，再用1800号砂纸打磨槽面，直到槽面的粗糙度与喷嘴锥面的粗糙度大致相同为止。
3.2.3 回油管维护保养
回油管（见图5）一般不会出现结焦，磨损程度也较轻，但要检查回油管内孔的三条螺旋线并清洗干净，以避免原油中胶质附着在螺旋线上，使通过回油管进入枪体的回油产生气阻而导致回油不畅的现象发生。
对以上三个零部件保养完以后，按图4顺序组装后即可以使用。经过保养后的油嘴与新油嘴的性能一样，但这样的保养最好不要超过四次，这是由于喷嘴和旋转室其它燃油和回油通过的工作面不易修复，所以当油嘴使用到这种程度r应及时报废。
4 结 语
百得燃烧器技术含量较高，油嘴仅仅是它的一个重要部件，还应对它各个系统的结构、性能和原理有一个了解，这样才能应用所掌握的油嘴技术安全、经济、节能地使用油嘴。虽然一支油嘴在连续使用5000小时以上时不会出现明显的结焦和燃烧不完全的现象，但在石化管道系统所使用的大功率加热炉上能及早发现这一现象，及时并采取措施，节能效果还是比较明显的，在发展低碳经济的今天具有重要的意义。
