王明虎

(淮安清江石油化工有限責任公司，江蘇 淮安 223002)

立式圓筒燃氣火焰加熱爐是一種常見設備，尤其在加熱負荷較小的一些精細石油化工裝置上更為常見，但從國家級的行業(yè)標準到行業(yè)內的通行規(guī)定[1]，對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，即當該類加熱爐熄火后，如果大量燃氣還在持續(xù)送入爐膛而未被發(fā)現(xiàn)，則極易發(fā)生爆膛事故，從而造成設備損壞或人身傷害。為此，筆者在加熱爐上增加火焰檢測器，并將火焰檢測信號參與到燃氣加熱爐的聯(lián)鎖保護中，以期從本質上杜絕這類事故發(fā)生，保證加熱爐安全高效運行。

1 現(xiàn)行加熱爐的設計方法和缺陷①

立式圓筒燃氣火焰加熱爐，尤其是一些只有13個燃燒器的小型加熱爐，其安全聯(lián)鎖儀表一般只設置燃氣壓力低低聯(lián)鎖(圖1)，即當燃氣壓力低于聯(lián)鎖設定值時，由于此時燃氣已不足以維持加熱爐火焰的正常燃燒，故切斷燃氣閥，停止加熱爐燃燒以保證設備的安全。

這樣的常規(guī)設計在燃氣壓力波動不大且加熱爐的熱負荷調整不頻繁時尚可，但并未充分考慮現(xiàn)場各種干擾造成的影響，即燃氣壓力波動、裝置加工量的變化及其他工藝參數(shù)的調整等，不能從根本上杜絕加熱爐熄火進而引發(fā)事故的可能性。筆者在現(xiàn)場就曾經歷過多次這樣的事故，如某裝置加熱爐因裝置的運行處理量提高需加大加熱爐的加熱負荷以滿足生產需求，這就必須加大加熱爐燃燒器的進氣量，使該加熱爐的燃燒器處于滿

圖1 加熱爐控制點流程

負荷狀態(tài)。同時該爐還要進行正常的溫度調節(jié)，其溫控調節(jié)閥的開度是變量，當調節(jié)閥因溫控需求關小直至關閉時，隨著燃燒器主火頭進氣量消失主火頭熄滅，如果此時溫控調節(jié)閥因溫控需要打開，如果閥門打開得過快，大量的燃氣極易將長明燈吹滅，造成大量可燃氣在爐內沒有明火的情況下進入爐膛，遇到高溫部件，發(fā)生爆膛事故。從這個事故可以看出，在整個過程中燃氣壓力并沒有低于聯(lián)鎖值，但由于現(xiàn)場一些多變的、偶然的因素作用，加熱爐還是熄火，造成爆膛。由此可見，這樣的保護是不充分的。筆者認為要杜絕此類事故的發(fā)生，對該類加熱爐進行有效的火焰檢測，根據(jù)檢測結果再進行必要的報警與聯(lián)鎖是很有必要的。

2 應用實例

火焰檢測技術發(fā)展到今天已經比較成熟可靠，在大型電廠的鍋爐中應用較為普遍，火焰檢測技術主要有離子火焰檢測、紅外火焰檢測、紫外火焰檢測、可見光火焰檢測及熱電偶火焰檢測等技術。這些火焰檢測原理的應用場合不盡相同，在此不再贅述。針對燃氣加熱爐(主要燃料為天然氣或煉油廠干氣)，火焰檢測主要采用離子火焰檢測器和紫外火焰檢測器。

加熱爐的安全運行應在整個裝置設計中統(tǒng)籌考慮，需對整個裝置進行安全完整性的確認來確定保護方案[1～6]。筆者在加熱爐的長明燈火頭上各增加一個離子火焰檢測器和紫外火焰檢測器，對其火焰進行實時有效監(jiān)控，一旦其中一個檢測器發(fā)出火焰熄滅的信號，中控室內操作人員第一時間內就能知曉，并進行分析判斷，為防止事故發(fā)生爭取了時間。如果兩個火焰檢測器都檢測到火焰熄火信號，應該立即停爐，切斷進爐燃氣，確保不發(fā)生爆膛事故。增加兩個火焰檢測器的目的是因為在保證聯(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

筆者在對加熱爐增加火焰檢測器時，從失敗中總結出以下安裝注意事項：

a. 火焰檢測器必須對準長明燈火頭。因為主火頭受爐出口溫度控制調節(jié)閥的影響較大，火頭可能是熄滅的，但此時如果長明燈不熄滅，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. 火焰檢測器必須安裝在燃燒器上，否則會受爐內加熱管的遮擋影響火焰檢測器的感光；或者檢測到的火焰信號極不穩(wěn)定，以致火焰檢測器的增益無法調整。

c. 紫外火焰檢測器的對準方向一定要調整到長明燈火焰的完全燃燒區(qū)，這個位置準確與否，對紫外火焰檢測器很重要，有可能致使紫外火焰檢測器無法正常工作。

d. 離子棒火焰檢測器頭部到轉換之間的接線不能經過中間端子。由于離子火焰檢測器的固有特性，其火焰電流的內阻較高(在數(shù)MΩ以上)，這就對離子火焰檢測器的測針引線與地之間的絕緣電阻提出了極高的要求，絕緣下降會產生漏電流，造成離子火焰檢測器誤報警，而中間端子的絕緣會受到環(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。定期的有目的檢驗可以保證及時發(fā)現(xiàn)火焰檢測器存在的問題，確保火焰檢測器信號的準確無誤，為加熱爐的安全、高效運行奠定基礎。

3 結束語

筆者介紹的立式圓筒燃氣加熱爐，在國家級的行業(yè)標準(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)場執(zhí)行往往以操作人員現(xiàn)場目測為觀察手段，標準中并未對其必配的保護設備做硬性的要求，但這并不能說明此類設備是安全可靠的?，F(xiàn)場的情況有時恰恰相反。在安全生產的前提下，從本質安全上保證設備安全是，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信號后，提升了加熱爐運行的安全系數(shù)，可供同行借鑒。