01引言
船用燃油锅炉通常是将燃油雾化、加热蒸发，形成油蒸汽，与空气充分混合后被点燃，把燃油的化学能转化为热能，再通过辐射、传导等方式使锅炉内的水变成水蒸汽，用于加热燃油、滑油及满足日常生活的需要。船用燃油锅炉根据喷油器的种类分为好几种类型，其中转杯式燃烧器燃油锅炉优点显著：调节方便（只需改变进油量）；调节幅度大(调节比在20以上) ；在低负荷时，供油少，油膜薄，雾化质量好；对油的过滤要求不高；适用劣质燃油，所需油压低（2-3kmf/cm2）；可实现低Nox和固体物的排放，等等，因此在现代远洋船上得到广泛的应用。但由于其结构复杂，加上主管人员不能完全掌握其结构特点，疏于管理，因而在使用过程中经常会出现各种故障，尤其是燃烧故障更为多见。笔者现就一些常见故障与大家一起探讨、分析，不当之处，敬请指正。 转杯式燃烧器燃油锅炉最主要特征就是雾化器采用的是转杯，其结构简图如图一所示，电动机5通过传动装置6（一般是皮带）带动中央轴2高速旋转，转速为3000-8000r/min或更高。燃油以较低的压力流入装在中央轴上与之一起高速旋转的燃油分配器上，然后进入同在中央轴上的圆锥形旋杯中。在中央轴上还装有雾化风机的叶轮3，它排出的雾化风（一次风）从转杯的外缘吹出。转杯有几种不同的锥度，可控制火炬的形状，以适应不同炉膛轮廓的要求。燃油在离心力的作用下在转杯的内壁形成油膜，并沿转杯内壁向炉膛方向甩出，油膜被一次风撕碎成雾状。保证燃烧的二次风另有风机供给。雾化燃油的一次风量占全部风量的15％-20％，可由风门7调节。 03常见故障
故障一：燃烧器内部细油管堵塞导致点火故障。
XX轮，配备扎克（SAACKE）立式烟管组合锅炉，燃烧器型号：SKVJ-M14,转杯式喷油器。某日进港期间，锅炉燃烧器故障报警，三管轮现场进行确认复位，重新启动后再次报警，反复多次点火未能成功，三管轮只得将燃烧器拉出，转杯及布风器清洁除碳，点火电极及光敏电阻清洁检查，装复后再次点火试验，故障依然存在。改用手动点火，从火焰观察镜观察，电极打火正常，油路两只主电磁阀均正常动作，但一松开主电磁阀按钮，警报板上立即显示点火失败报警。检查燃油压力在2.9 kmf/cm2，燃油温度105℃，都在正常范围内，换成轻油燃烧结果也是一样，排除油泵和燃油加热器故障的可能。抽出光敏电阻，通过光照试验，主电磁阀启闭功能正常，又排除光敏电阻故障的可能性。检查风机运转平稳，无异响且入风口吸力很大，供风系统也无问题。烟道不久前水洗过，不存在这么短的时间内又堵塞。拆开主电磁阀后供油管路，手动点火并按下主电磁阀按钮，供油管有燃油流出，说明供油管路自供油泵至燃烧器前畅通。那么目前就只剩下燃油雾化装置存在故障的可能了，拆开燃油雾化装置如图二所示，发现燃油分配器6前端径向圆周上的唯一出油孔孔径只有约3mm，用一根细铁丝清通，铁丝带出许多的油泥和碳渣，用压缩空气自进口吹驱，竟飞出许多细沙状物质，很明显，本来就不到3 kmf/cm2压力的燃油在此处被碳渣大部分阻塞了，只有极小部分燃油通过燃油分配器进入转杯1喷入炉膛，所以火焰极小，这么小的火焰无法被光敏电阻监测到，从而触发燃烧故障报警。
这类故障虽然简单，但故障原因确有其隐蔽性，笔者曾有几次亲身经历，当时主管轮机员都是焦头烂额，无计可施。其实，这是转杯式燃烧器燃油锅炉的通病，而且故障一般都是发生在锅炉点火开始，究其原因，我认为有以下四点：
（1）该类锅炉燃油压力只有2-3 kmf/cm2，燃烧器部分燃油管路又很细，内径只有约3mm，燃油稍遇阻力就会堵塞管路。
（2）该类锅炉设计燃烧器处燃油不循环，在使用重油且燃烧间歇过长的情况下，燃油油温降低，粘度增高，可能使油路不畅引发点火故障报警，尤其在寒冷的天气里，这类故障发生率更高。虽然有些锅炉设计在此处油管外围加装了加热电阻丝，但在实船上都因为频繁拆卸油管而被破坏。
（3）喷油器前没有过滤器（压力式喷油器油嘴内都带有细滤器），过滤精度不高，燃油中固体杂质可能堵塞油管。
（4）转杯直接面对高温炉膛，转杯中燃油在雾化不好的情况下容易积碳，碳渣积存在转杯根部堵塞燃油通道。
在日常管理中要避免此类故障发生，只有加强燃油的循环分滤，保证燃油的品质；定期清洁燃烧器，减少内部积碳；加强燃油管路保温措施，保温材料配备齐全，加热设备功能正常；同时，还需检查燃油锅炉的供风系统，保证燃烧器工作在最佳状态。
故障二：传动装置故障导致燃油雾化不良。
某轮，停泊时间较长，一日凌晨，燃油锅炉火焰故障报警，值班人员立即赶到现场检查，发现锅炉燃烧器处于停止状态，但火焰探测器显示火焰不正常，复位后紧接着又报警，透过炉膛观察镜可隐约看到炉膛底部有小火苗，经仔细判断，火势不大，在保证了安全措施后，主管人员小心地拉开了燃烧器道门，从道门处明显看到炉膛底部有一层积油正在着火燃烧，转杯内有轻微结碳，转杯下侧有燃油滴漏的痕迹。光从现象就可以判断，该起故障原因是燃油没有经过很好地雾化而直接滴漏到炉膛中，在高温情况下蒸发成油气被点燃燃烧。根据燃油雾化原理我们知道，影响燃油雾化的因素很多，但对于一台一直正常运行的转杯式锅炉，突然出现燃油雾化性能极度变差、甚至出现滴漏的情况，只可能是运动部件出了问题，图二中驱动电机5和转动轴部分4可能性比较大。主管轮机员随即解体燃油雾化装置，发现电机运转平稳，工作正常，电机皮带无磨损，松紧度合适，但转动轴4前后轴承卡阻严重 ，这就是问题的关键，轴承卡阻必将导致转杯转速降低，从而使燃油的离心力减小，转杯上的油膜不再均匀，油滴尺寸变大，由于自身重力，一部分燃油没有形成雾状喷出就直接从转杯口滴落到炉膛中 ，时间一长，着火燃烧。无独有偶，在同一船上，也曾出现过由于驱动电机上的皮带磨损断裂，燃烧器转动轴停转，燃油直接喷到炉膛引起炉膛着火。
不论是转动轴轴承，还是电机皮带，对于转杯式燃烧器来说，它们都是易损件，它们不仅在高速旋转，还要面临锅炉高温炙烤，相对而言，其使用寿命大打折扣，所以主管人员应经常检查其工况，发现问题，提前更换，防止出现炉膛失火大事故，同时，船上应配备一定数量的备件。
故障三：烟道堵塞导致燃烧故障。
笔者曾有过这样的经历，启动锅炉点火燃烧，锅炉开始运行正常，但过几分钟后锅炉喘振熄火报警，伴随大量烟气从燃烧器和风道喷出，打开炉膛检查，底部没有积油，确认复位后进行充分预扫风，多次试验，锅炉还是不能燃烧，最后甚至出现风道底部（帆布弹性连接处）有燃油滴漏现象。这种情况在排除开始炉膛积油爆燃的可能外，一定是烟道受阻了，炉膛排烟不畅，炉膛背压高，进入炉膛内的新鲜空气减少，缺少氧气而未被燃烧的油滴在炉膛内加热蒸发，炉内压力更高，在油蒸汽被点燃的瞬间，炉内压力剧增，远远大于供风压力，从而导致烟气外泄，喷入炉膛的一部分油雾自转杯外缘压入二次风风道内（参见图一），锅炉燃烧故障报警熄火。
导致烟道堵塞的原因有三：
（1）转杯式燃烧器燃油锅炉燃用劣质燃油，对油的过滤要求不高，燃油中的部分机械杂质、以及钒钠等灰分不能燃烧，随烟气排除过程中，附着在烟管壁上，堵塞烟道。
（2）有些船上锅炉工况不好，点火时经常报警，船上干脆采用不停炉做法，小火慢烧。殊不知锅炉在低负荷运行时，烟气流速低，锅炉自清洁能力变差，烟灰比较容易沉积在烟道中；同时，锅炉负荷低时，排烟温度相对也较低，特别是达到酸露点时，烟灰比较黏，容易沉积。
（3）燃油雾化不良，油滴直径过大，风油比不合适等，导致锅炉燃烧不充分，未烧尽的燃油随烟气排出，停留在烟道中。
判断锅炉烟道是否堵塞的办法很简单，只需在平时清洁燃烧器时，拿一根细线挂在炉膛门口，观察细线是否漂向炉膛内部。在锅炉运行中也可以粗略判断，如果发现炉内火苗呈暗红色，火焰伸长跳动并带有火星，炉内模糊不清，烟色加深以致浓黑，这也有可能是烟道堵塞的前兆。
为防止锅炉烟道堵塞，船上主管人员平时应加强燃烧设备和系统的维护与管理，注意油温油压，及时清洁燃烧器，调整合适的风油比，控制锅炉的燃烧质量，定期对锅炉进行水洗，保证锅炉工作在最佳状态。
故障四：电点火器故障导致无法点火。
众所周知，电点火器是一个电火花发生器，它是由两根耐热铬镁金属丝电极组成，两电极端部距离3.5-4mm（见图三）。电压越高或铬镁丝直径越细，则两电极的间距越大。由点火变压器供给5000-10000V的高压电，电极间隙处产生电火花，即能将油点燃，但如果人为将二者的间距加大，可能电极间就不会打火；间距过小，电弧也会很小，锅炉照样会发出点火失败报警。电极顶端伸至喷油器前方稍偏离中心2-4mm（此间隙依据具体说明书），既防止油雾喷到电极上，又避免电火花跳到喷油器和挡风罩上，如果偏离的距离过大，喷出的燃油就无法被点燃。
可见，点火电极位置非常重要，但在实际操作中，主管人员往往忽视这个细节，下面本人就将最近发生的一例锅炉故障案例与大家分享：某日，三管轮在对锅炉进行常规检查时，觉得锅炉已运行了好多天，该对燃烧器进行清洁保养了，遂停止锅炉，拉出燃烧器和点火油头，发现电极脏污结碳严重，便对电极进行了清洁处理，装复后启动锅炉点火试验，锅炉出现点火失败故障，采用应急模式点火，从观察镜中也看不到火花，不得已三管轮再次将油头拉出清洁检查，装复后结果还是一样。轮机长闻讯后赶到机舱，询问了三管轮具体情况，亲自将点火油头拉出，卸掉油管，接上电极电线，将油头放在炉外一绝缘木上，按下点火按钮观察，发现两电极通电后只有“滋滋”声，电极之间根本没有火花，调整电极之间距离后试验，电极之间有电弧出现。于是轮机长令三管轮严格按照说明书调整电极位置和间隙，点火试验，锅炉恢复正常。原来三管轮在清洁电极积碳时，无意中扳大了电极顶端间隙，致使电极之间电弧无法形成，锅炉点火失败。
所以，我们在对点火电极清洁保养时，一定要小心谨慎，防止无意中改变了电极的间隙和距离，每次装复之前最好都用卡尺测量一下，确保与说明书中的要求相符。
故障五：点火程序控制器故障导致无法自动点火
燃油锅炉点火程序控制器的作用是，按照预定操作程序自动完成锅炉点火启动过程和自动熄火停炉过程。对其功能要求：①点火前应进行预扫风，扫风时全开调节风门，扫风时间应足以保证炉膛4次换气。②点火应在预扫风后进行。喷油器进油阀应在点火火花出现之后方可打开。如果点不着火，点火装置和喷油器进油阀应自动关闭。进油阀从开启到关闭的时间不得大于15s。③应设有火焰监测器，当故障熄火时能自动关闭喷油器的进油阀，关闭时间应不迟于熄火后6s。 一旦控制器故障，锅炉点火和燃烧时将无法完成自动控制。出现这种情况，对于转杯式燃烧器燃油锅炉，可采用紧急模式进行手动点火燃烧（有些船上干脆直接通过调节蒸汽而使锅炉小火不间断燃烧，从而避免锅炉频繁点火），但此时锅炉的相关报警功能会被抑制，现举例说明如下：某轮燃油锅炉，青岛扎克船用锅炉制造厂生产， SKVJ-M系列燃烧器（如图一、二）。某日，锅炉频繁自动点火故障报警，转用应急模式点火测试，点火正常，燃烧正常，可改回自动模式运行，程序按顺序启动，点火油头燃烧，火焰检测器输出火焰信号，但主油路电磁阀不能打开，无法转换到主火焰燃烧，点火时间结束后输出点火失败报警。主管轮机员立即将燃烧器整体拉出清洁经查，未发现问题，装复后，故障还是存在；检查锅炉烟道及供风系统也很正常。再仔细查看锅炉控制线路图纸，对照应急和自动模式的差别，发现主油路电磁阀在两种模式下供电回路不同，应急模式时是从电源直接供电至应急操纵按钮盒，并从此处为主油路电磁阀供电，而自动模式时主油路电磁阀电源是通过点火程序控制器接线柱输出，正常此接线柱输出对应电压为230VAC。有了这个发现，船上再次启动锅炉自动点火程序，在火焰检测器检测到火焰后，测量点火程序控制器对主电磁阀的输出电压，实验多次，测得该处输出电压低时105V，高时130V，且输出时控制器内部发出嗡嗡的电磁声。由此可以断定，该轮燃油锅炉点火控制器内部出现故障，导致输出电压不足，以至于主油路电磁阀无法打开，点火失败。在没有备件的情况下，船上采用应急模式运行，由于点火程序控制器被隔离，锅炉的燃烧故障报警功能被抑制，为安全起见，船上只得加强锅炉的日常检查，直至备件到船后更换，故障排除。
锅炉自动点火程序控制器一般都是安装在锅炉旁边的电气控制箱内，该处工作环境极为恶劣，高温、湿气等外界因素都会导致设备故障，船上电气人员应加强控制箱内电器的日常检查和维护保养，保证内部冷却风机正常运转，滤网清洁，风量充足，适时对控制箱内进行除尘保养。
04结束语
总之，除了以上五点，转杯式燃烧器燃油锅炉在使用过程中，还会发生各种各样意想不到的问题，但只要轮机人员平时加强设备的维护保养，运行中密切注意锅炉的油温、油压、炉膛火焰情况以及排烟情况，控制好燃烧质量（参照图四），同时，定期对锅炉烟道进行吹灰和水洗，我想锅炉的故障率会大大降低的。另外，燃油锅炉作为一种烧油的高温压力容器，在日常操作和检查时，要时刻牢记安全这根绳，充分做好预防措施，防止爆炸和烫伤。
图四 燃油锅炉燃烧情况一览
发表于 2021-6-15 14:06:56
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