燃气热风炉的应用研究

2023-10-26韩瑞飞刘振国徐海波

设备管理与维修 2023年17期

韩瑞飞，刘振国，徐海波

（迁安中化煤化工有限责任公司，河北唐山 064404）

1 燃气热风炉应用现状

迁安中化煤化工有限责任公司建设有3 套烟气脱硫脱硝系统，配套用于6 座6 m 焦炉的烟气净化（每套供应两座焦炉）。在烟气脱硫脱硝系统中，燃气热风炉主要用于氨水汽化和烟气加热，是系统的重要环节，直接影响系统的脱硝效率以及烟气的达标排放情况。热风炉是一种通用性热风装置，广泛应用于化工、冶金、炼铁等行业。热风炉形式多样，根据燃料不同可分为燃煤炉、燃油炉、燃气炉和电炉等[1]。

燃气热风炉采用直混式，以焦炉煤气为燃料，由鼓风机将空气送入燃烧室内，然后在空气中氧气的作用下，在热风炉炉体内充分燃烧[2]。最后在热风炉的混风室内与配风机送入的低温烟气进行混合，形成高温的热风，在炉尾的负压作用下进入后续工艺，为系统工艺提供所需的热量。热风炉系统主要由热风炉本体、燃烧器、配风机、鼓风机、管路、阀门等设备和结构部件以及自动控制系统组成（图1）。

图1 燃气热风炉工艺流程示意

在实际使用过程中，燃气热风炉存在以下问题：①燃气压力波动导致热风炉停炉；②气动阀动作异常；③点火故障；④炉膛吹扫后气体置换不彻底导致点火失败；⑤炉体掉砖；⑥系统的配风机与鼓风机无备用风机；⑦鼓风机入口被异物遮挡导致停机。

2 故障处理与改进

2.1 燃气压力波动导致热风炉停炉

燃气热风炉系统的燃料是焦炉煤气，从煤气管网取气后通过管道输送至使用点位，为保障使用安全，设备安装使用时，热风炉燃气压力设有相关的连锁值。当压力过高或过低时热风炉会连锁停机，系统停止加热将会影响系统的稳定运行。经过现场研究、分析发现，热风炉燃气压力波动的常见原因主要有燃气系统主管网压力波动、燃气管道内积水较多、冬季燃气管道内积水结冰等。

为解决燃气压力波动问题，保障热风炉系统的稳定运行，主要从以下3 个方面进行改造、调整：①在热风炉燃气管道进口处加装燃气压力调节阀，并加装旁路，使得燃气压力稳定在一定的范围内，避免管网压力大幅波动造成热风炉停机；②在燃气管道低点处加装煤气水封，排出管道内的积水，避免管道内积水过多，导致燃气压力降低；③为燃气管道、沿线阀门及仪表设备加装伴热和保温，防止冬季天气寒冷时管道内的积水结冰，造成燃气压力下降。

2.2 气动阀动作异常

热风炉系统点火时有时会出现点火失败问题，但检查点火针及其他点火部件均无问题，检查燃气管道、压力也无异常。经过对点火系统的点火过程进行监控，发现热风炉点火时两个气动阀动作不一致，有一个气动阀动作慢、有滞后，导致燃气无法及时送入热风炉内，热风炉因缺少燃气而点火失败。

检查动作滞后的气动阀，发现该阀控制气路上的气动三联件内有污物，阀门动作缓慢、滞后，气源不通畅，导致点火器点火后燃气无法及时进入热风炉内，使得点火失败。因此，气动三联件是气动阀控制回路的过滤组件，需要定期检查、清理，避免污物过多，造成阀门动作受阻，影响设备的正常动作。

2.3 点火故障

如果遇热风炉或系统需要进行停机检维修，当检修结束后再重新开启时，会发生热风炉点火失败的问题。通过对监控画面的分析发现，点火过程中点火针处无火焰产生（即点不着火）。经过现场的深入分析，对各部位进行拆卸检查，发现点火针表面湿润、有水渍，起初怀疑为燃气内所带的水分进入点火系统、导致点火失败，随即组织对燃气管路进行低点排水、有水排出，同时发现点火器的现场控制箱内有积水。该控制箱为防爆控制箱，箱门密封良好。检查控制箱的进线后发现，进线取自上方的电缆槽，而电缆槽的开口在槽的底部，遇到下雨时雨水容易顺着电缆的护套管进入控制箱内、产生积水，而积水有可能会沿护套管进入点火器，导致点火针无法正常点火。上述两种情况都有可能造成点火针表面沾水，进而点火失败。为防止类似问题的发生，首先，在燃气管道进入热风炉前的部位加装泄水装置，有效排出燃气内的水分；其次，对区域内的电缆槽进出线进行检查，将其进出口开在电缆槽侧面中间及以上的位置，并要求以后的新建项目也按此落实。

2.4 炉膛吹扫后气体置换不彻底导致点火失败

燃气热风炉使用的燃料为焦炉煤气，它是一种有毒、易爆炸性气体，危险性大，因此在热风炉停机检修时，在停炉后需要对炉膛进行吹扫、气体置换，检验合格后方可进行施工作业。热风炉停炉进行的气体置换采用的是氮气，而氮气是一种惰性气体，当炉膛内氮气含量到达一定浓度时会导致点火失败，而此时的热风炉系统并无故障。这种情形下可适当延长热风炉开机前的鼓风机吹扫时间，以降低炉膛内的氮气浓度。

2.5 炉体掉砖

热风炉炉体主要是由炉壳、耐火砖、耐火泥及其他耐材等组成，而耐火材料一般有一定的使用寿命。热风炉使用投产使用3年多后，岗位人员在日常检查时发现，炉体的外保温有发白现象且该部位温度较高，初步判断为炉体内部隔热衬砖损坏。系统停机后对热风炉内部检查，发现热风炉顶部部分衬砖脱落，且顶部未脱落的部分也有塌陷现象，热风炉壳体上部已经破损。经过分析，热风炉损坏的原因主要有两个，一是热风炉投产后一直在使用，未对内部使用情况进行仔细检查；二是投产时对热风炉进行了烘炉操作，但后期因为系统检修、故障停机等原因造成热风炉开停机次数较多，且开机时均未对热风炉进行烘炉而直接升温，由于温度大幅变化、热胀冷缩等，造成耐火泥、耐火砖脱落，致使炉体损坏。

热风炉炉壳的外部表现，如炉壳温度异常超标、发红等现象，直接反映了内衬耐材的破损程度[3]。长时间使用后，受热风炉内部耐材老化、长期温度应力大等多种因素的影响[4]，炉体内部会出现一定程度的破损。因此，日常应加强对炉体的检查，可通过检查外观、测量炉体表面温度，定期停机检查炉体内的耐火砖脱落情况，如有脱落、破损等异常情况应及时修复，恢复至原有设计状态。另外，还应严格按要求进行开停机操作，如有的烘炉要求一定要严格执行开机前的烘炉操作，以延长炉体的使用寿命，避免因炉体损坏严重，导致设备故障停机。

2.6 系统的配风机与鼓风机无备用风机

热风炉系统设置有配风机和鼓风机两种风机，且每种风机原设计均为单台、无备用风机。风机运行时是集机械与电气自动化于一体的复杂系统，发生故障的隐患点较多，且一旦某一点出现故障，风机将停止运行，进而导致热风炉系统连锁停机，影响环保设备的稳定运行。

经过现场实际勘查、研讨，为降低热风炉系统运行时的故障率，为现有配风机、鼓风机分别加装了1 台备用风机，备用风机与现有风机并联设置，出入口管道上分别设置有控制阀门，当台风机出现故障时可快速切换至备用风机，有效降低设备故障率，为热风炉系统的顺稳运行提供保障。

2.7 鼓风机入口被异物遮挡导致停机

在热风炉正常使用过程中，突然出现热风炉两个火焰探测器频繁报警，热风炉联锁停机。经过逐步排查，是由于鼓风机进风口被白色塑料包装物遮挡，导致运行过程中进入热风炉内的空气量不足、燃烧不充分，使得火焰探测器检测到异常、发出报警，并联锁停机。

热风炉在正常使用时，鼓风机负责往炉内送入空气助燃，鼓风机入口设有防护铁丝网，能够有效防止异物进入风机内部，但由于是负压操作，质量较轻的异物容易被吸附在防护网表面进而遮挡风机进风口，影响风机正常工作。因此，日常要加强对风机入口防护网的检查、清理，尤其是飘絮季节更要勤加检查，避免因风机入口被遮挡影响系统进风量，甚至导致热风炉停机。