燃气有机热载体炉技术改进方案

高国强　王术兵　刘建芳　周丽霞　李峰

摘要通过对有燃气机热载体炉自动控制系统的分析，提出了对其繁琐的自动保护连锁机构的改进方案；针对有机热载体炉温度波动较大的情况，将两段燃烧方式改进为比例跟踪控制方式，使供热温度实现精确控制；针对燃气压力不稳的情况，对燃气控制流程进行了自动稳压技术改进。

关键词有机热载体炉燃烧器技术改进

中图分类号：TU833 文献标识码：A

1有机热载体炉的结构原理

有机热载体炉是以导热油为有机热载体的特种工业炉，它具有安全可靠、热稳定性好、热效率高、自动化程度高、无毒无腐蚀和低压高温等突出的优点，但其燃烧器保护机构比较繁琐，动作频繁，难以长期连续正常运行。而两段燃烧的方式，使得炉出口油温波动较大。此外，燃气有机热载体炉对燃气的要求十分苛刻，不适应现场生产实际情况，因此需要进行相关的技术改进。

有机热载体炉是一种直流式特种工业炉，其原理是以导热油为热载体，由燃烧器精确控制的天然气燃烧产生的高温烟气，通过炉管以对流和辐射形式将热量传给导热油，导热油经热油泵强制闭路液相循环，将热能输送给用热设备后，返回到炉管内再加热，如此循环实现热量的连续传递运行。

2自动控制系统分析

2.1自动控制系统

有机热载体炉一般都有一系列复杂的自动控制和安全保护装置。任何一点异常情况都不能使炉子投入运行，其自动保护措施非常繁琐。存在的问题：自控保护机构繁多且为互联互锁，保护动作过于敏感，停机十分频繁，影响正常连续生产，不适合生产实际。同时，一旦发生故障，排查起来非常困难麻烦。

2.2燃烧火焰控制

有机热载体炉的燃烧状态为两段式火焰，即：小火和大火。当炉出口温度低于设定值时以大火燃烧，待温度达到设定值时，自动转向小火状态。如果温度超过上限值将自动熄火。所以其供热温度曲线是类似于锯齿形的。存在问题：燃烧火焰忽大忽小，炉出口温度波动大，不适于精细化工装置加热温度稳定的要求，直接影响产品质量和产量。

2.3燃气控制

以QX-Q型有机热载体炉为例，原机配套的燃烧器是德国威索公司（Weishaupt）产品，其燃气减压阀橡胶膜片厚度仅0.35mm，要求外部提供的燃气压力不得超过0.05Ｍpa，经减压阀降压后进炉的燃气压力最高不得超过0.005Ｍpa。存在问题：外部燃气供气压力较高且不稳定，含杂质多。燃气减压阀本身不能将较高的燃气压力减到规定值，因此其膜片很容易破裂。

3有机热载体炉技术改进

3.1自动控制系统改进

将部分不重要的自控保护回路进行简化改线，例如膨胀槽液位检测，解开停机动作连锁（KA1-3），在膨胀槽液位下降到设定值时，使系统发出声光报警，同时自动启动注油泵补油。当油位达到设定的上限液位时，自动停止补油（图1）。由于去掉了该过程的停机程序，所以此时并不影响的炉子运行。其它的如燃烧器就位连锁、双电磁阀充压检测等机构的改进，与膨胀槽液位自动控制改进类似。

3.2燃烧控制方式改进

将两段式燃烧改成比例式（PID）燃烧控制。通过炉出口导热油温度变送器，将温度的变化信号输入到温度控制仪，经比较放大后，反馈到燃烧器程序器，再通过伺服电机带动燃气阀和风门调节器，使燃烧火焰的大小自动跟踪热负荷连续调节，从而实现温度的精确控制。

3.3 燃气压力控制流程改进

（1）进一步改进，在来气流程上安装一座3m3燃气分离器（可以使用旧分离器改装），除去燃料气杂质；（2）在燃气分离器前安装一只风开式调节阀，对燃气压力进行粗调，控制在0.05Ｍpa左右；（3）在原机燃气减压阀前再串联安装一只稳压阀，它可以将0.4Ｍpa的天然气稳压至0.01Ｍpa输出。

4技术改进后需要调整的参数

有机热载体炉技术改进实施后，由于运行控制条件发生了变化，需要对以下相关参数进行调整：（1）燃气量与风门比例，根据热负荷和烟囱烟气情况重新调整；（2）燃烧器稳焰盘深度，根据炉膛火焰和烟囱烟气情况重新调整；（3）炉子进、出口温差设置，主要根据装置生产工艺需要，通过计算调整。具体调整方法可参考设备操作说明书，这里因篇幅所限不再赘述。需要注意的是，温差的参数调整难度较大，而且在国家《有机热载体炉安全规程》中规定，温差的设置权限为工程技术人员，其它的操作使用方法应严格按安全技术操作规程进行。

5结论

本技术改进方案已经实践检验，证明技术思路成熟，实施后有机热载体炉自动控制系统工作简捷可靠。炉膛火焰稳定，炉出口油温波动可从15℃下降到5℃，完全能够满足轻烃生产装置供热温度的精确控制要求。燃气压力控制流程的改进，能够彻底消除外部天然气变化对有机热载体炉的不良影响，燃气减压阀膜片再未破裂。

本自动控制系统的改进方案，对于一般自控程序较为复杂繁琐的有机热载体炉都可以参考。其比例式燃烧控制方式，特别适用于对温度稳定性要求较高的生产装置。燃气系统流程的技术改进方法，对于以气体为燃料的各种工业加热炉或锅炉都可以使用。

最后提示：关于有机热载体炉的任何技术改进，都应该遵循国家《有机热载体炉安全规程》，并进行可行性分析论证，在确保安全可靠的前提下，根据实际情况需要进行改造。

参考文献

[1]俞传平,陆煜.传热学.北京:高等教育出版社,1995.

[2]国家有機热载体炉协会.有机热载体炉安全规程[M].