提高加熱爐安全燃燒的一種有益嘗試

王明虎

(淮安清江石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 淮安 223002)

立式圓筒燃?xì)饣鹧婕訜釥t是一種常見設(shè)備，尤其在加熱負(fù)荷較小的一些精細(xì)石油化工裝置上更為常見，但從國家級(jí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到行業(yè)內(nèi)的通行規(guī)定[1]，對(duì)這種加熱爐的安全配置比熱電廠鍋爐爐膛安全配置要低得多，通常熱電廠的鍋爐要配置安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)，而這類加熱爐一般都不配備類似的監(jiān)控系統(tǒng)，這就留下了一定的安全隱患，即當(dāng)該類加熱爐熄火后，如果大量燃?xì)膺€在持續(xù)送入爐膛而未被發(fā)現(xiàn)，則極易發(fā)生爆膛事故，從而造成設(shè)備損壞或人身傷害。為此，筆者在加熱爐上增加火焰檢測(cè)器，并將火焰檢測(cè)信號(hào)參與到燃?xì)饧訜釥t的聯(lián)鎖保護(hù)中，以期從本質(zhì)上杜絕這類事故發(fā)生，保證加熱爐安全高效運(yùn)行。

1 現(xiàn)行加熱爐的設(shè)計(jì)方法和缺陷①

立式圓筒燃?xì)饣鹧婕訜釥t，尤其是一些只有13個(gè)燃燒器的小型加熱爐，其安全聯(lián)鎖儀表一般只設(shè)置燃?xì)鈮毫Φ偷吐?lián)鎖(圖1)，即當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀诼?lián)鎖設(shè)定值時(shí)，由于此時(shí)燃?xì)庖巡蛔阋跃S持加熱爐火焰的正常燃燒，故切斷燃?xì)忾y，停止加熱爐燃燒以保證設(shè)備的安全。

這樣的常規(guī)設(shè)計(jì)在燃?xì)鈮毫Σ▌?dòng)不大且加熱爐的熱負(fù)荷調(diào)整不頻繁時(shí)尚可，但并未充分考慮現(xiàn)場(chǎng)各種干擾造成的影響，即燃?xì)鈮毫Σ▌?dòng)、裝置加工量的變化及其他工藝參數(shù)的調(diào)整等，不能從根本上杜絕加熱爐熄火進(jìn)而引發(fā)事故的可能性。筆者在現(xiàn)場(chǎng)就曾經(jīng)歷過多次這樣的事故，如某裝置加熱爐因裝置的運(yùn)行處理量提高需加大加熱爐的加熱負(fù)荷以滿足生產(chǎn)需求，這就必須加大加熱爐燃燒器的進(jìn)氣量，使該加熱爐的燃燒器處于滿

圖1 加熱爐控制點(diǎn)流程

負(fù)荷狀態(tài)。同時(shí)該爐還要進(jìn)行正常的溫度調(diào)節(jié)，其溫控調(diào)節(jié)閥的開度是變量，當(dāng)調(diào)節(jié)閥因溫控需求關(guān)小直至關(guān)閉時(shí)，隨著燃燒器主火頭進(jìn)氣量消失主火頭熄滅，如果此時(shí)溫控調(diào)節(jié)閥因溫控需要打開，如果閥門打開得過快，大量的燃?xì)鈽O易將長明燈吹滅，造成大量可燃?xì)庠跔t內(nèi)沒有明火的情況下進(jìn)入爐膛，遇到高溫部件，發(fā)生爆膛事故。從這個(gè)事故可以看出，在整個(gè)過程中燃?xì)鈮毫Σ]有低于聯(lián)鎖值，但由于現(xiàn)場(chǎng)一些多變的、偶然的因素作用，加熱爐還是熄火，造成爆膛。由此可見，這樣的保護(hù)是不充分的。筆者認(rèn)為要杜絕此類事故的發(fā)生，對(duì)該類加熱爐進(jìn)行有效的火焰檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果再進(jìn)行必要的報(bào)警與聯(lián)鎖是很有必要的。

2 應(yīng)用實(shí)例

火焰檢測(cè)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)比較成熟可靠，在大型電廠的鍋爐中應(yīng)用較為普遍，火焰檢測(cè)技術(shù)主要有離子火焰檢測(cè)、紅外火焰檢測(cè)、紫外火焰檢測(cè)、可見光火焰檢測(cè)及熱電偶火焰檢測(cè)等技術(shù)。這些火焰檢測(cè)原理的應(yīng)用場(chǎng)合不盡相同，在此不再贅述。針對(duì)燃?xì)饧訜釥t(主要燃料為天然氣或煉油廠干氣)，火焰檢測(cè)主要采用離子火焰檢測(cè)器和紫外火焰檢測(cè)器。

加熱爐的安全運(yùn)行應(yīng)在整個(gè)裝置設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌考慮，需對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行安全完整性的確認(rèn)來確定保護(hù)方案[1～6]。筆者在加熱爐的長明燈火頭上各增加一個(gè)離子火焰檢測(cè)器和紫外火焰檢測(cè)器，對(duì)其火焰進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)控，一旦其中一個(gè)檢測(cè)器發(fā)出火焰熄滅的信號(hào)，中控室內(nèi)操作人員第一時(shí)間內(nèi)就能知曉，并進(jìn)行分析判斷，為防止事故發(fā)生爭(zhēng)取了時(shí)間。如果兩個(gè)火焰檢測(cè)器都檢測(cè)到火焰熄火信號(hào)，應(yīng)該立即停爐，切斷進(jìn)爐燃?xì)猓_保不發(fā)生爆膛事故。增加兩個(gè)火焰檢測(cè)器的目的是因?yàn)樵诒ＷC聯(lián)鎖的安全性(靈敏性)的前提下，要提高聯(lián)鎖的可用性(可靠性)。增加火焰檢測(cè)器后加熱爐的聯(lián)鎖邏輯如圖2所示。

圖2 改造后的加熱爐聯(lián)鎖邏輯

筆者在對(duì)加熱爐增加火焰檢測(cè)器時(shí)，從失敗中總結(jié)出以下安裝注意事項(xiàng)：

a. 火焰檢測(cè)器必須對(duì)準(zhǔn)長明燈火頭。因?yàn)橹骰痤^受爐出口溫度控制調(diào)節(jié)閥的影響較大，火頭可能是熄滅的，但此時(shí)如果長明燈不熄滅，加熱爐也是安全的，因此以主火頭作為火焰是否熄滅的依據(jù)是不完全的。

b. 火焰檢測(cè)器必須安裝在燃燒器上，否則會(huì)受爐內(nèi)加熱管的遮擋影響火焰檢測(cè)器的感光；或者檢測(cè)到的火焰信號(hào)極不穩(wěn)定，以致火焰檢測(cè)器的增益無法調(diào)整。

c. 紫外火焰檢測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)方向一定要調(diào)整到長明燈火焰的完全燃燒區(qū)，這個(gè)位置準(zhǔn)確與否，對(duì)紫外火焰檢測(cè)器很重要，有可能致使紫外火焰檢測(cè)器無法正常工作。

d. 離子棒火焰檢測(cè)器頭部到轉(zhuǎn)換之間的接線不能經(jīng)過中間端子。由于離子火焰檢測(cè)器的固有特性，其火焰電流的內(nèi)阻較高(在數(shù)MΩ以上)，這就對(duì)離子火焰檢測(cè)器的測(cè)針引線與地之間的絕緣電阻提出了極高的要求，絕緣下降會(huì)產(chǎn)生漏電流，造成離子火焰檢測(cè)器誤報(bào)警，而中間端子的絕緣會(huì)受到環(huán)境溫度、濕度及潔凈度等因素的影響，處理起來比較困難。

e. 定期檢驗(yàn)。定期的有目的檢驗(yàn)可以保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)火焰檢測(cè)器存在的問題，確保火焰檢測(cè)器信號(hào)的準(zhǔn)確無誤，為加熱爐的安全、高效運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

筆者介紹的立式圓筒燃?xì)饧訜釥t，在國家級(jí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SH/T 3036-2012)中只是寬泛地要求加熱爐提供觀察燃燒器火焰的手段，而現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行往往以操作人員現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)為觀察手段，標(biāo)準(zhǔn)中并未對(duì)其必配的保護(hù)設(shè)備做硬性的要求，但這并不能說明此類設(shè)備是安全可靠的。現(xiàn)場(chǎng)的情況有時(shí)恰恰相反。在安全生產(chǎn)的前提下，從本質(zhì)安全上保證設(shè)備安全是，就成為重中之重。筆者在加熱爐的安全聯(lián)鎖條件中加入火焰檢測(cè)信號(hào)后，提升了加熱爐運(yùn)行的安全系數(shù)，可供同行借鑒。