燃氣熱風爐的應用研究

韓瑞飛，劉振國，徐海波

（遷安中化煤化工有限責任公司，河北唐山 064404）

1 燃氣熱風爐應用現狀

遷安中化煤化工有限責任公司建設有3 套煙氣脫硫脫硝系統，配套用于6 座6 m 焦爐的煙氣凈化（每套供應兩座焦爐）。在煙氣脫硫脫硝系統中，燃氣熱風爐主要用于氨水汽化和煙氣加熱，是系統的重要環節，直接影響系統的脫硝效率以及煙氣的達標排放情況。熱風爐是一種通用性熱風裝置，廣泛應用于化工、冶金、煉鐵等行業。熱風爐形式多樣，根據燃料不同可分為燃煤爐、燃油爐、燃氣爐和電爐等[1]。

燃氣熱風爐采用直混式，以焦爐煤氣為燃料，由鼓風機將空氣送入燃燒室內，然后在空氣中氧氣的作用下，在熱風爐爐體內充分燃燒[2]。最后在熱風爐的混風室內與配風機送入的低溫煙氣進行混合，形成高溫的熱風，在爐尾的負壓作用下進入后續工藝，為系統工藝提供所需的熱量。熱風爐系統主要由熱風爐本體、燃燒器、配風機、鼓風機、管路、閥門等設備和結構部件以及自動控制系統組成（圖1）。

圖1 燃氣熱風爐工藝流程示意

在實際使用過程中，燃氣熱風爐存在以下問題：①燃氣壓力波動導致熱風爐停爐；②氣動閥動作異常；③點火故障；④爐膛吹掃后氣體置換不徹底導致點火失敗；⑤爐體掉磚；⑥系統的配風機與鼓風機無備用風機；⑦鼓風機入口被異物遮擋導致停機。

2 故障處理與改進

2.1 燃氣壓力波動導致熱風爐停爐

燃氣熱風爐系統的燃料是焦爐煤氣，從煤氣管網取氣后通過管道輸送至使用點位，為保障使用安全，設備安裝使用時，熱風爐燃氣壓力設有相關的連鎖值。當壓力過高或過低時熱風爐會連鎖停機，系統停止加熱將會影響系統的穩定運行。經過現場研究、分析發現，熱風爐燃氣壓力波動的常見原因主要有燃氣系統主管網壓力波動、燃氣管道內積水較多、冬季燃氣管道內積水結冰等。

為解決燃氣壓力波動問題，保障熱風爐系統的穩定運行，主要從以下3 個方面進行改造、調整：①在熱風爐燃氣管道進口處加裝燃氣壓力調節閥，并加裝旁路，使得燃氣壓力穩定在一定的范圍內，避免管網壓力大幅波動造成熱風爐停機；②在燃氣管道低點處加裝煤氣水封，排出管道內的積水，避免管道內積水過多，導致燃氣壓力降低；③為燃氣管道、沿線閥門及儀表設備加裝伴熱和保溫，防止冬季天氣寒冷時管道內的積水結冰，造成燃氣壓力下降。

2.2 氣動閥動作異常

熱風爐系統點火時有時會出現點火失敗問題，但檢查點火針及其他點火部件均無問題，檢查燃氣管道、壓力也無異常。經過對點火系統的點火過程進行監控，發現熱風爐點火時兩個氣動閥動作不一致，有一個氣動閥動作慢、有滯后，導致燃氣無法及時送入熱風爐內，熱風爐因缺少燃氣而點火失敗。

檢查動作滯后的氣動閥，發現該閥控制氣路上的氣動三聯件內有污物，閥門動作緩慢、滯后，氣源不通暢，導致點火器點火后燃氣無法及時進入熱風爐內，使得點火失敗。因此，氣動三聯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，影響設備的正常動作。

2.3 點火故障

如果遇熱風爐或系統需要進行停機檢維修，當檢修結束后再重新開啟時，會發生熱風爐點火失敗的問題。通過對監控畫面的分析發現，點火過程中點火針處無火焰產生（即點不著火）。經過現場的深入分析，對各部位進行拆卸檢查，發現點火針表面濕潤、有水漬，起初懷疑為燃氣內所帶的水分進入點火系統、導致點火失敗，隨即組織對燃氣管路進行低點排水、有水排出，同時發現點火器的現場控制箱內有積水。該控制箱為防爆控制箱，箱門密封良好。檢查控制箱的進線后發現，進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套管進入控制箱內、產生積水，而積水有可能會沿護套管進入點火器，導致點火針無法正常點火。上述兩種情況都有可能造成點火針表面沾水，進而點火失敗。為防止類似問題的發生，首先，在燃氣管道進入熱風爐前的部位加裝泄水裝置，有效排出燃氣內的水分；其次，對區域內的電纜槽進出線進行檢查，將其進出口開在電纜槽側面中間及以上的位置，并要求以后的新建項目也按此落實。

2.4 爐膛吹掃后氣體置換不徹底導致點火失敗

燃氣熱風爐使用的燃料為焦爐煤氣，它是一種有毒、易爆炸性氣體，危險性大，因此在熱風爐停機檢修時，在停爐后需要對爐膛進行吹掃、氣體置換，檢驗合格后方可進行施工作業。熱風爐停爐進行的氣體置換采用的是氮氣，而氮氣是一種惰性氣體，當爐膛內氮氣含量到達一定濃度時會導致點火失敗，而此時的熱風爐系統并無故障。這種情形下可適當延長熱風爐開機前的鼓風機吹掃時間，以降低爐膛內的氮氣濃度。

2.5 爐體掉磚

熱風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。熱風爐使用投產使用3年多后，崗位人員在日常檢查時發現，爐體的外保溫有發白現象且該部位溫度較高，初步判斷為爐體內部隔熱襯磚損壞。系統停機后對熱風爐內部檢查，發現熱風爐頂部部分襯磚脫落，且頂部未脫落的部分也有塌陷現象，熱風爐殼體上部已經破損。經過分析，熱風爐損壞的原因主要有兩個，一是熱風爐投產后一直在使用，未對內部使用情況進行仔細檢查；二是投產時對熱風爐進行了烘爐操作，但后期因為系統檢修、故障停機等原因造成熱風爐開停機次數較多，且開機時均未對熱風爐進行烘爐而直接升溫，由于溫度大幅變化、熱脹冷縮等，造成耐火泥、耐火磚脫落，致使爐體損壞。

熱風爐爐殼的外部表現，如爐殼溫度異常超標、發紅等現象，直接反映了內襯耐材的破損程度[3]。長時間使用后，受熱風爐內部耐材老化、長期溫度應力大等多種因素的影響[4]，爐體內部會出現一定程度的破損。因此，日常應加強對爐體的檢查，可通過檢查外觀、測量爐體表面溫度，定期停機檢查爐體內的耐火磚脫落情況，如有脫落、破損等異常情況應及時修復，恢復至原有設計狀態。另外，還應嚴格按要求進行開停機操作，如有的烘爐要求一定要嚴格執行開機前的烘爐操作，以延長爐體的使用壽命，避免因爐體損壞嚴重，導致設備故障停機。

2.6 系統的配風機與鼓風機無備用風機

熱風爐系統設置有配風機和鼓風機兩種風機，且每種風機原設計均為單臺、無備用風機。風機運行時是集機械與電氣自動化于一體的復雜系統，發生故障的隱患點較多，且一旦某一點出現故障，風機將停止運行，進而導致熱風爐系統連鎖停機，影響環保設備的穩定運行。

經過現場實際勘查、研討，為降低熱風爐系統運行時的故障率，為現有配風機、鼓風機分別加裝了1 臺備用風機，備用風機與現有風機并聯設置，出入口管道上分別設置有控制閥門，當臺風機出現故障時可快速切換至備用風機，有效降低設備故障率，為熱風爐系統的順穩運行提供保障。

2.7 鼓風機入口被異物遮擋導致停機

在熱風爐正常使用過程中，突然出現熱風爐兩個火焰探測器頻繁報警，熱風爐聯鎖停機。經過逐步排查，是由于鼓風機進風口被白色塑料包裝物遮擋，導致運行過程中進入熱風爐內的空氣量不足、燃燒不充分，使得火焰探測器檢測到異常、發出報警，并聯鎖停機。

熱風爐在正常使用時，鼓風機負責往爐內送入空氣助燃，鼓風機入口設有防護鐵絲網，能夠有效防止異物進入風機內部，但由于是負壓操作，質量較輕的異物容易被吸附在防護網表面進而遮擋風機進風口，影響風機正常工作。因此，日常要加強對風機入口防護網的檢查、清理，尤其是飄絮季節更要勤加檢查，避免因風機入口被遮擋影響系統進風量，甚至導致熱風爐停機。

3 結束語

熱風爐系統使用中發生的故障較多，本文列舉了一些比較常見的故障加以分析，并提出相應的應急處理措施及改進方法[5]。通過對故障處理的分析、研究，總結相應經驗，既為系統的穩定運行提供技術支持，也為同類設備的故障處理提供參考。