燃?xì)鉄犸L(fēng)爐的應(yīng)用研究

韓瑞飛，劉振國，徐海波

（遷安中化煤化工有限責(zé)任公司，河北唐山 064404）

1 燃?xì)鉄犸L(fēng)爐應(yīng)用現(xiàn)狀

遷安中化煤化工有限責(zé)任公司建設(shè)有3 套煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)，配套用于6 座6 m 焦?fàn)t的煙氣凈化（每套供應(yīng)兩座焦?fàn)t）。在煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)中，燃?xì)鉄犸L(fēng)爐主要用于氨水汽化和煙氣加熱，是系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，直接影響系統(tǒng)的脫硝效率以及煙氣的達(dá)標(biāo)排放情況。熱風(fēng)爐是一種通用性熱風(fēng)裝置，廣泛應(yīng)用于化工、冶金、煉鐵等行業(yè)。熱風(fēng)爐形式多樣，根據(jù)燃料不同可分為燃煤爐、燃油爐、燃?xì)鉅t和電爐等[1]。

燃?xì)鉄犸L(fēng)爐采用直混式，以焦?fàn)t煤氣為燃料，由鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入燃燒室內(nèi)，然后在空氣中氧氣的作用下，在熱風(fēng)爐爐體內(nèi)充分燃燒[2]。最后在熱風(fēng)爐的混風(fēng)室內(nèi)與配風(fēng)機(jī)送入的低溫?zé)煔膺M(jìn)行混合，形成高溫的熱風(fēng)，在爐尾的負(fù)壓作用下進(jìn)入后續(xù)工藝，為系統(tǒng)工藝提供所需的熱量。熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要由熱風(fēng)爐本體、燃燒器、配風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、管路、閥門等設(shè)備和結(jié)構(gòu)部件以及自動控制系統(tǒng)組成（圖1）。

圖1 燃?xì)鉄犸L(fēng)爐工藝流程示意

在實(shí)際使用過程中，燃?xì)鉄犸L(fēng)爐存在以下問題：①燃?xì)鈮毫Σ▌訉?dǎo)致熱風(fēng)爐停爐；②氣動閥動作異常；③點(diǎn)火故障；④爐膛吹掃后氣體置換不徹底導(dǎo)致點(diǎn)火失?。虎轄t體掉磚；⑥系統(tǒng)的配風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)無備用風(fēng)機(jī)；⑦鼓風(fēng)機(jī)入口被異物遮擋導(dǎo)致停機(jī)。

2 故障處理與改進(jìn)

2.1 燃?xì)鈮毫Σ▌訉?dǎo)致熱風(fēng)爐停爐

燃?xì)鉄犸L(fēng)爐系統(tǒng)的燃料是焦?fàn)t煤氣，從煤氣管網(wǎng)取氣后通過管道輸送至使用點(diǎn)位，為保障使用安全，設(shè)備安裝使用時，熱風(fēng)爐燃?xì)鈮毫υO(shè)有相關(guān)的連鎖值。當(dāng)壓力過高或過低時熱風(fēng)爐會連鎖停機(jī)，系統(tǒng)停止加熱將會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過現(xiàn)場研究、分析發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)爐燃?xì)鈮毫Σ▌拥某Ｒ娫蛑饕腥細(xì)庀到y(tǒng)主管網(wǎng)壓力波動、燃?xì)夤艿纼?nèi)積水較多、冬季燃?xì)夤艿纼?nèi)積水結(jié)冰等。

為解決燃?xì)鈮毫Σ▌訂栴}，保障熱風(fēng)爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，主要從以下3 個方面進(jìn)行改造、調(diào)整：①在熱風(fēng)爐燃?xì)夤艿肋M(jìn)口處加裝燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)閥，并加裝旁路，使得燃?xì)鈮毫Ψ€(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，避免管網(wǎng)壓力大幅波動造成熱風(fēng)爐停機(jī)；②在燃?xì)夤艿赖忘c(diǎn)處加裝煤氣水封，排出管道內(nèi)的積水，避免管道內(nèi)積水過多，導(dǎo)致燃?xì)鈮毫档停虎蹫槿細(xì)夤艿?、沿線閥門及儀表設(shè)備加裝伴熱和保溫，防止冬季天氣寒冷時管道內(nèi)的積水結(jié)冰，造成燃?xì)鈮毫ο陆怠?/p>

2.2 氣動閥動作異常

熱風(fēng)爐系統(tǒng)點(diǎn)火時有時會出現(xiàn)點(diǎn)火失敗問題，但檢查點(diǎn)火針及其他點(diǎn)火部件均無問題，檢查燃?xì)夤艿?、壓力也無異常。經(jīng)過對點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火過程進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)爐點(diǎn)火時兩個氣動閥動作不一致，有一個氣動閥動作慢、有滯后，導(dǎo)致燃?xì)鉄o法及時送入熱風(fēng)爐內(nèi)，熱風(fēng)爐因缺少燃?xì)舛c(diǎn)火失敗。

檢查動作滯后的氣動閥，發(fā)現(xiàn)該閥控制氣路上的氣動三聯(lián)件內(nèi)有污物，閥門動作緩慢、滯后，氣源不通暢，導(dǎo)致點(diǎn)火器點(diǎn)火后燃?xì)鉄o法及時進(jìn)入熱風(fēng)爐內(nèi)，使得點(diǎn)火失敗。因此，氣動三聯(lián)件是氣動閥控制回路的過濾組件，需要定期檢查、清理，避免污物過多，造成閥門動作受阻，影響設(shè)備的正常動作。

2.3 點(diǎn)火故障

如果遇熱風(fēng)爐或系統(tǒng)需要進(jìn)行停機(jī)檢維修，當(dāng)檢修結(jié)束后再重新開啟時，會發(fā)生熱風(fēng)爐點(diǎn)火失敗的問題。通過對監(jiān)控畫面的分析發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)火過程中點(diǎn)火針處無火焰產(chǎn)生（即點(diǎn)不著火）。經(jīng)過現(xiàn)場的深入分析，對各部位進(jìn)行拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火針表面濕潤、有水漬，起初懷疑為燃?xì)鈨?nèi)所帶的水分進(jìn)入點(diǎn)火系統(tǒng)、導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，隨即組織對燃?xì)夤苈愤M(jìn)行低點(diǎn)排水、有水排出，同時發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火器的現(xiàn)場控制箱內(nèi)有積水。該控制箱為防爆控制箱，箱門密封良好。檢查控制箱的進(jìn)線后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)線取自上方的電纜槽，而電纜槽的開口在槽的底部，遇到下雨時雨水容易順著電纜的護(hù)套管進(jìn)入控制箱內(nèi)、產(chǎn)生積水，而積水有可能會沿護(hù)套管進(jìn)入點(diǎn)火器，導(dǎo)致點(diǎn)火針無法正常點(diǎn)火。上述兩種情況都有可能造成點(diǎn)火針表面沾水，進(jìn)而點(diǎn)火失敗。為防止類似問題的發(fā)生，首先，在燃?xì)夤艿肋M(jìn)入熱風(fēng)爐前的部位加裝泄水裝置，有效排出燃?xì)鈨?nèi)的水分；其次，對區(qū)域內(nèi)的電纜槽進(jìn)出線進(jìn)行檢查，將其進(jìn)出口開在電纜槽側(cè)面中間及以上的位置，并要求以后的新建項目也按此落實(shí)。

2.4 爐膛吹掃后氣體置換不徹底導(dǎo)致點(diǎn)火失敗

燃?xì)鉄犸L(fēng)爐使用的燃料為焦?fàn)t煤氣，它是一種有毒、易爆炸性氣體，危險性大，因此在熱風(fēng)爐停機(jī)檢修時，在停爐后需要對爐膛進(jìn)行吹掃、氣體置換，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行施工作業(yè)。熱風(fēng)爐停爐進(jìn)行的氣體置換采用的是氮?dú)?，而氮?dú)馐且环N惰性氣體，當(dāng)爐膛內(nèi)氮?dú)夂康竭_(dá)一定濃度時會導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，而此時的熱風(fēng)爐系統(tǒng)并無故障。這種情形下可適當(dāng)延長熱風(fēng)爐開機(jī)前的鼓風(fēng)機(jī)吹掃時間，以降低爐膛內(nèi)的氮?dú)鉂舛取?/p>

2.5 爐體掉磚

熱風(fēng)爐爐體主要是由爐殼、耐火磚、耐火泥及其他耐材等組成，而耐火材料一般有一定的使用壽命。熱風(fēng)爐使用投產(chǎn)使用3年多后，崗位人員在日常檢查時發(fā)現(xiàn)，爐體的外保溫有發(fā)白現(xiàn)象且該部位溫度較高，初步判斷為爐體內(nèi)部隔熱襯磚損壞。系統(tǒng)停機(jī)后對熱風(fēng)爐內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)爐頂部部分襯磚脫落，且頂部未脫落的部分也有塌陷現(xiàn)象，熱風(fēng)爐殼體上部已經(jīng)破損。經(jīng)過分析，熱風(fēng)爐損壞的原因主要有兩個，一是熱風(fēng)爐投產(chǎn)后一直在使用，未對內(nèi)部使用情況進(jìn)行仔細(xì)檢查；二是投產(chǎn)時對熱風(fēng)爐進(jìn)行了烘爐操作，但后期因?yàn)橄到y(tǒng)檢修、故障停機(jī)等原因造成熱風(fēng)爐開停機(jī)次數(shù)較多，且開機(jī)時均未對熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐而直接升溫，由于溫度大幅變化、熱脹冷縮等，造成耐火泥、耐火磚脫落，致使?fàn)t體損壞。

熱風(fēng)爐爐殼的外部表現(xiàn)，如爐殼溫度異常超標(biāo)、發(fā)紅等現(xiàn)象，直接反映了內(nèi)襯耐材的破損程度[3]。長時間使用后，受熱風(fēng)爐內(nèi)部耐材老化、長期溫度應(yīng)力大等多種因素的影響[4]，爐體內(nèi)部會出現(xiàn)一定程度的破損。因此，日常應(yīng)加強(qiáng)對爐體的檢查，可通過檢查外觀、測量爐體表面溫度，定期停機(jī)檢查爐體內(nèi)的耐火磚脫落情況，如有脫落、破損等異常情況應(yīng)及時修復(fù)，恢復(fù)至原有設(shè)計狀態(tài)。另外，還應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行開停機(jī)操作，如有的烘爐要求一定要嚴(yán)格執(zhí)行開機(jī)前的烘爐操作，以延長爐體的使用壽命，避免因爐體損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)。

2.6 系統(tǒng)的配風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)無備用風(fēng)機(jī)

熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)置有配風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)兩種風(fēng)機(jī)，且每種風(fēng)機(jī)原設(shè)計均為單臺、無備用風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時是集機(jī)械與電氣自動化于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，發(fā)生故障的隱患點(diǎn)較多，且一旦某一點(diǎn)出現(xiàn)故障，風(fēng)機(jī)將停止運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致熱風(fēng)爐系統(tǒng)連鎖停機(jī)，影響環(huán)保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際勘查、研討，為降低熱風(fēng)爐系統(tǒng)運(yùn)行時的故障率，為現(xiàn)有配風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)分別加裝了1 臺備用風(fēng)機(jī)，備用風(fēng)機(jī)與現(xiàn)有風(fēng)機(jī)并聯(lián)設(shè)置，出入口管道上分別設(shè)置有控制閥門，當(dāng)臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時可快速切換至備用風(fēng)機(jī)，有效降低設(shè)備故障率，為熱風(fēng)爐系統(tǒng)的順穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

2.7 鼓風(fēng)機(jī)入口被異物遮擋導(dǎo)致停機(jī)

在熱風(fēng)爐正常使用過程中，突然出現(xiàn)熱風(fēng)爐兩個火焰探測器頻繁報警，熱風(fēng)爐聯(lián)鎖停機(jī)。經(jīng)過逐步排查，是由于鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口被白色塑料包裝物遮擋，導(dǎo)致運(yùn)行過程中進(jìn)入熱風(fēng)爐內(nèi)的空氣量不足、燃燒不充分，使得火焰探測器檢測到異常、發(fā)出報警，并聯(lián)鎖停機(jī)。

熱風(fēng)爐在正常使用時，鼓風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)往爐內(nèi)送入空氣助燃，鼓風(fēng)機(jī)入口設(shè)有防護(hù)鐵絲網(wǎng)，能夠有效防止異物進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部，但由于是負(fù)壓操作，質(zhì)量較輕的異物容易被吸附在防護(hù)網(wǎng)表面進(jìn)而遮擋風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，影響風(fēng)機(jī)正常工作。因此，日常要加強(qiáng)對風(fēng)機(jī)入口防護(hù)網(wǎng)的檢查、清理，尤其是飄絮季節(jié)更要勤加檢查，避免因風(fēng)機(jī)入口被遮擋影響系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)量，甚至導(dǎo)致熱風(fēng)爐停機(jī)。

3 結(jié)束語

熱風(fēng)爐系統(tǒng)使用中發(fā)生的故障較多，本文列舉了一些比較常見的故障加以分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)急處理措施及改進(jìn)方法[5]。通過對故障處理的分析、研究，總結(jié)相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，既為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持，也為同類設(shè)備的故障處理提供參考。