燃氣有機熱載體爐技術改進方案

高國強　王術兵　劉建芳　周麗霞　李峰

摘要通過對有燃氣機熱載體爐自動控制系統的分析，提出了對其繁瑣的自動保護連鎖機構的改進方案；針對有機熱載體爐溫度波動較大的情況，將兩段燃燒方式改進為比例跟蹤控制方式，使供熱溫度實現精確控制；針對燃氣壓力不穩的情況，對燃氣控制流程進行了自動穩壓技術改進。

關鍵詞有機熱載體爐燃燒器技術改進

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A

1有機熱載體爐的結構原理

有機熱載體爐是以導熱油為有機熱載體的特種工業爐，它具有安全可靠、熱穩定性好、熱效率高、自動化程度高、無毒無腐蝕和低壓高溫等突出的優點，但其燃燒器保護機構比較繁瑣，動作頻繁，難以長期連續正常運行。而兩段燃燒的方式，使得爐出口油溫波動較大。此外，燃氣有機熱載體爐對燃氣的要求十分苛刻，不適應現場生產實際情況，因此需要進行相關的技術改進。

有機熱載體爐是一種直流式特種工業爐，其原理是以導熱油為熱載體，由燃燒器精確控制的天然氣燃燒產生的高溫煙氣，通過爐管以對流和輻射形式將熱量傳給導熱油，導熱油經熱油泵強制閉路液相循環，將熱能輸送給用熱設備后，返回到爐管內再加熱，如此循環實現熱量的連續傳遞運行。

2自動控制系統分析

2.1自動控制系統

有機熱載體爐一般都有一系列復雜的自動控制和安全保護裝置。任何一點異常情況都不能使爐子投入運行，其自動保護措施非常繁瑣。存在的問題：自控保護機構繁多且為互聯互鎖，保護動作過于敏感，停機十分頻繁，影響正常連續生產，不適合生產實際。同時，一旦發生故障，排查起來非常困難麻煩。

2.2燃燒火焰控制

有機熱載體爐的燃燒狀態為兩段式火焰，即：小火和大火。當爐出口溫度低于設定值時以大火燃燒，待溫度達到設定值時，自動轉向小火狀態。如果溫度超過上限值將自動熄火。所以其供熱溫度曲線是類似于鋸齒形的。存在問題：燃燒火焰忽大忽小，爐出口溫度波動大，不適于精細化工裝置加熱溫度穩定的要求，直接影響產品質量和產量。

2.3燃氣控制

以QX-Q型有機熱載體爐為例，原機配套的燃燒器是德國威索公司（Weishaupt）產品，其燃氣減壓閥橡膠膜片厚度僅0.35mm，要求外部提供的燃氣壓力不得超過0.05Ｍpa，經減壓閥降壓后進爐的燃氣壓力最高不得超過0.005Ｍpa。存在問題：外部燃氣供氣壓力較高且不穩定，含雜質多。燃氣減壓閥本身不能將較高的燃氣壓力減到規定值，因此其膜片很容易破裂。

3有機熱載體爐技術改進

3.1自動控制系統改進

將部分不重要的自控保護回路進行簡化改線，例如膨脹槽液位檢測，解開停機動作連鎖（KA1-3），在膨脹槽液位下降到設定值時，使系統發出聲光報警，同時自動啟動注油泵補油。當油位達到設定的上限液位時，自動停止補油（圖1）。由于去掉了該過程的停機程序，所以此時并不影響的爐子運行。其它的如燃燒器就位連鎖、雙電磁閥充壓檢測等機構的改進，與膨脹槽液位自動控制改進類似。

3.2燃燒控制方式改進

將兩段式燃燒改成比例式（PID）燃燒控制。通過爐出口導熱油溫度變送器，將溫度的變化信號輸入到溫度控制儀，經比較放大后，反饋到燃燒器程序器，再通過伺服電機帶動燃氣閥和風門調節器，使燃燒火焰的大小自動跟蹤熱負荷連續調節，從而實現溫度的精確控制。

3.3 燃氣壓力控制流程改進

（1）進一步改進，在來氣流程上安裝一座3m3燃氣分離器（可以使用舊分離器改裝），除去燃料氣雜質；（2）在燃氣分離器前安裝一只風開式調節閥，對燃氣壓力進行粗調，控制在0.05Ｍpa左右；（3）在原機燃氣減壓閥前再串聯安裝一只穩壓閥，它可以將0.4Ｍpa的天然氣穩壓至0.01Ｍpa輸出。

4技術改進后需要調整的參數

有機熱載體爐技術改進實施后，由于運行控制條件發生了變化，需要對以下相關參數進行調整：（1）燃氣量與風門比例，根據熱負荷和煙囪煙氣情況重新調整；（2）燃燒器穩焰盤深度，根據爐膛火焰和煙囪煙氣情況重新調整；（3）爐子進、出口溫差設置，主要根據裝置生產工藝需要，通過計算調整。具體調整方法可參考設備操作說明書，這里因篇幅所限不再贅述。需要注意的是，溫差的參數調整難度較大，而且在國家《有機熱載體爐安全規程》中規定，溫差的設置權限為工程技術人員，其它的操作使用方法應嚴格按安全技術操作規程進行。

5結論

本技術改進方案已經實踐檢驗，證明技術思路成熟，實施后有機熱載體爐自動控制系統工作簡捷可靠。爐膛火焰穩定，爐出口油溫波動可從15℃下降到5℃，完全能夠滿足輕烴生產裝置供熱溫度的精確控制要求。燃氣壓力控制流程的改進，能夠徹底消除外部天然氣變化對有機熱載體爐的不良影響，燃氣減壓閥膜片再未破裂。

本自動控制系統的改進方案，對于一般自控程序較為復雜繁瑣的有機熱載體爐都可以參考。其比例式燃燒控制方式，特別適用于對溫度穩定性要求較高的生產裝置。燃氣系統流程的技術改進方法，對于以氣體為燃料的各種工業加熱爐或鍋爐都可以使用。

最后提示：關于有機熱載體爐的任何技術改進，都應該遵循國家《有機熱載體爐安全規程》，并進行可行性分析論證，在確保安全可靠的前提下，根據實際情況需要進行改造。

參考文獻

[1]俞傳平,陸煜.傳熱學.北京:高等教育出版社,1995.

[2]國家有機熱載體爐協會.有機熱載體爐安全規程[M].