侯鐵榜 ， 孫林軍 ， 尹 軍 ， 張建利 ， 趙宏巖 ， 宋旭東

(中國石化 中原油田分公司天然處理廠 ， 河南 濮陽 457162)

?生產(chǎn)與實(shí)踐?

熱媒爐故障原因分析與應(yīng)對措施

侯鐵榜 ， 孫林軍 ， 尹 軍 ， 張建利 ， 趙宏巖 ， 宋旭東

(中國石化 中原油田分公司天然處理廠 ， 河南 濮陽 457162)

針對熱媒爐頻繁停爐問題提出了調(diào)整控制閥、控制系統(tǒng)等應(yīng)對措施，徹底解決了問題，確保了平穩(wěn)運(yùn)行。

熱媒爐 ； 控制系統(tǒng) ； 電動閥 ； 調(diào)節(jié)閥 ； 火焰檢測器

0 引言

在石油化工生產(chǎn)中，越來越多地采用熱媒爐對工藝介質(zhì)加熱。利用熱媒加熱，加熱過程比較溫和，不易結(jié)焦，易于實(shí)現(xiàn)溫度控制。熱媒爐是天然氣處理裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是將裝置中的熱載體進(jìn)行加熱，輸送到重沸器、換熱器為其提供生產(chǎn)中需要的熱能，傳遞熱能后溫度降低再循環(huán)返回爐體繼續(xù)加熱，從而構(gòu)成熱循環(huán)體系。然而，熱媒爐頻繁出現(xiàn)突發(fā)性熄火，并且短時間內(nèi)無法重新點(diǎn)爐的故障。這使得裝置所需的熱載體溫度驟降，重沸器、換熱器不能正常工作，嚴(yán)重制約了裝置的正常生產(chǎn)。下面對某天然氣處理站的熱媒爐進(jìn)行分析。

1 系統(tǒng)簡介

熱媒系統(tǒng)主要由導(dǎo)熱媒爐、循環(huán)泵、閥組、控制柜、自動控制系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、膨脹罐、儲油罐、熱媒爐本體、循環(huán)泵、閥組等部分組成(見圖1)，燃燒器采用英國HAMWORTHY分體式工業(yè)燃?xì)馊紵?，設(shè)有主副兩種火焰檢測器分別對主火焰和引燃火(副火)進(jìn)行監(jiān)視。主火焰則采用紫外線式檢測器(QRB1)，副火檢測采用一體化離子棒式火焰檢測器。控制系統(tǒng)采用西門子S7-300 PLC。

圖1 熱媒爐組成示意圖

工作原理：燃料通過燃燒器在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量。熱量通過爐管以對流和輻射的形式傳熱給導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油在循環(huán)泵的驅(qū)動下通過加熱爐出口進(jìn)入換熱器管程內(nèi)將走殼程的介質(zhì)加熱后回到循環(huán)泵，通過加熱爐再吸收熱量，如此周而復(fù)始，以導(dǎo)熱油為熱載體(或稱熱媒)實(shí)現(xiàn)熱量的連續(xù)傳遞。

2 原因分析

該點(diǎn)火控制系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，包括正常運(yùn)行時突發(fā)熄火、點(diǎn)不著、大風(fēng)吹掃不結(jié)束、檢測失誤等。經(jīng)調(diào)查和對圖2點(diǎn)火流程示意圖分析，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個主要問題：①燃?xì)饪刂崎y和助燃風(fēng)控制閥均為電動閥，由于氧含量參與風(fēng)門調(diào)整，助燃風(fēng)和燃?xì)庥袇⑴c配比控制，因此需要頻繁調(diào)節(jié)風(fēng)量，而電動閥的控制進(jìn)度有限，頻繁動作造成電機(jī)發(fā)熱，可靠性降低。同時，調(diào)節(jié)閥門無法進(jìn)行線性控制，進(jìn)而影響助燃風(fēng)和燃?xì)獾呐浔确€(wěn)定。②由于熱媒爐經(jīng)常停爐，頻繁的點(diǎn)火過程使點(diǎn)火電極積炭結(jié)焦，隔絕與氧接觸，燃燒產(chǎn)生積炭也堵塞點(diǎn)火器孔板和火嘴噴孔，使燃?xì)鉄o法正常供給，造成點(diǎn)火失敗。拆檢頻繁造成點(diǎn)火槍安裝時電極與爐壁間隙太小(小于2 mm)，電弧尚未形成就將能量釋放，無法引燃?xì)怏w；高壓電極內(nèi)部絕緣層絕緣系數(shù)下降導(dǎo)致能量提前釋放，無法在尖端拉弧。③原控制系統(tǒng)為手動繼電器控制與PLC控制相結(jié)合，因此，接線較為復(fù)雜，特別是繼電器上接線混亂，同一組節(jié)點(diǎn)上并聯(lián)幾組線，造成硬接點(diǎn)故障頻發(fā)，并且查找問題困難。

3 應(yīng)對措施

措施目標(biāo)是將控制線路簡化，取消繁復(fù)多余的部分，增加檢測儀表，提高控制閥的控制精度，消除隨機(jī)故障發(fā)生的因素。

①整理控制方案，重新設(shè)計盤間布局和接線，明確職能。完全由程控器完成判斷，繼電器僅實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與現(xiàn)場、電氣的隔離。取消機(jī)柜內(nèi)的多余的繼電器、架裝二次表、復(fù)雜的接線、機(jī)柜上按鈕、開關(guān)，徹底減少硬連接故障點(diǎn)。

②點(diǎn)火及檢測方面，燃燒器內(nèi)增加一個檢測光譜范圍較廣的紫外線火焰檢測器(西門子QRB1)，配合原主火焰監(jiān)測器同時工作，程序中增加或門的“二選一”的邏輯判斷(當(dāng)QRB1 1和QRB1 2火焰檢測器其中一個或同時檢測到火焰信號均發(fā)出點(diǎn)火成功信號)，保證主火焰檢測信號的真實(shí)性。同時把紫外線火焰檢測器輸出4～20 mA模擬量引至二次表作為火焰強(qiáng)度的指示。在副火燃?xì)夤芫€上，采用GHBH7D536吸風(fēng)型高壓風(fēng)機(jī)建立反吹風(fēng)設(shè)備，用來將燃?xì)鈬娍桌锏匿P渣和雜物吹出，避免燃?xì)鈬娍锥氯?，對下次點(diǎn)火帶來麻煩。

③將交流220VAC燃?xì)怆妱娱y和助燃風(fēng)電動閥更換為直流4～20 mA汽缸調(diào)節(jié)閥，并將助燃風(fēng)調(diào)節(jié)閥閥位輸出的4～20 mA信號通過安全柵連接到DCS卡件上從而實(shí)現(xiàn)閥位顯示，大大提高燃?xì)獾目刂凭取?/p>

4 措施效果

在實(shí)施后幾個月的運(yùn)行過程中，為了更好地觀察改造效果和了解熱媒爐的工作情況以及控制系統(tǒng)的特性，做了仔細(xì)調(diào)查。以下幾個方面效果較明顯：①自動控制能力得到了進(jìn)一步強(qiáng)化。助燃?xì)饪刂崎y和助燃風(fēng)控制閥有電動閥改為氣動調(diào)節(jié)閥，提高了控制精度和操作維護(hù)的簡潔性。同時風(fēng)流量跟蹤主燃?xì)忾y門開度，根據(jù)燃?xì)馀浔葋碚{(diào)整給定比值，作為操作人員點(diǎn)火參考。②點(diǎn)火流程更為可靠。該火焰檢測器由二次表以及傳感器組成，傳感器能夠敏感爐內(nèi)產(chǎn)生的紫外線。在點(diǎn)火過程中，只要檢測到主火焰燃燒，程序繼續(xù)執(zhí)行。爐子的燃?xì)忾y位供給與回訊作了差值計算，若該值過大，程序則不繼續(xù)執(zhí)行，從而避免了因閥位不準(zhǔn)造成泄漏。

5 效益及結(jié)束語

經(jīng)過3個月的運(yùn)行，熱媒爐的穩(wěn)定燃燒天數(shù)占運(yùn)行天數(shù)的95%，比同期增長了10%，創(chuàng)造了150余萬元的經(jīng)濟(jì)效益。控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)制造的不斷成熟，必將使熱媒爐的工藝運(yùn)行趨于完善。在一次次處理熱媒爐故障的過程中，不斷分析研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取及時有效的措施，改進(jìn)控制方案和控制系統(tǒng)，確保裝置的安全、平穩(wěn)、長期運(yùn)行。

圖2 點(diǎn)火流程示意圖

2015-04-25

侯鐵榜(1973-)，男，工程師，從事天然氣處理及電氣管理工作，電話：13700803653。

TQ050.2，TQ050.7

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1003-3467(2015)09-0032-03