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        輥底爐自身預(yù)熱式燒嘴異常分析及處理

        2021-08-31 00:52:54孫博
        冶金動(dòng)力 2021年4期
        關(guān)鍵詞:氣動(dòng)閥煤氣壓差

        孫博

        (南京鋼鐵股份有限公司中板廠,江蘇南京 210035)

        前言

        南鋼中板廠2011年新增一條拋丸-熱處理生產(chǎn)線,采用無氧化輻射式輥底爐,主要承擔(dān)正火、中高溫回火熱處理工作,設(shè)計(jì)年產(chǎn)量20 萬t。此條熱處理線已運(yùn)行4.5年,平均年產(chǎn)量在13萬t左右。

        熱處理爐采用SINMAX4M 自身預(yù)熱式燒嘴,通過煙氣回流與空氣換熱形成助燃空氣預(yù)熱,燃燒熱量通過煙氣傳遞到輻射管,再由輻射管對(duì)爐膛進(jìn)行輻射加熱。燒嘴數(shù)量共計(jì)284 套,在投產(chǎn)調(diào)試階段已由廠家對(duì)燒嘴流量進(jìn)行標(biāo)定。但由于產(chǎn)能逐漸增加,爐況變化,燒嘴備件逐漸更換等因素,燒嘴原有標(biāo)定已不適應(yīng)現(xiàn)有情況,燒嘴故障率增加,達(dá)到10%左右。后經(jīng)過逐年維護(hù)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出燒嘴故障分析及維護(hù)的方法。

        1 自身預(yù)熱燒嘴故障情況分析

        自身預(yù)熱式燒嘴結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)分別為鋁合金外殼——金屬空氣導(dǎo)管——陶瓷換熱器——風(fēng)盤——陶瓷燃燒室——點(diǎn)火電極,燒嘴前端為排煙的陶瓷內(nèi)膽,以上均布置在輻射管內(nèi)。

        燒嘴采用ON/OFF 脈沖控制,由燃控PLC 系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前設(shè)定溫度,控制各區(qū)段燒嘴燃燒時(shí)序,發(fā)送信號(hào)至燒嘴點(diǎn)火變壓器,電極打火,燒嘴正常燃燒,由同時(shí)可做火焰檢測(cè)的自身冷卻電極反饋電信號(hào)回?zé)炜刂破鳎纬赏暾h(huán),達(dá)到脈沖燃燒目的。

        燒嘴燃料采用熱值為9 196 kJ/m3左右的高焦混合精制煤氣,正常生產(chǎn)時(shí)煤氣熱值較為穩(wěn)定。由于爐況、產(chǎn)能逐年變化,燒嘴機(jī)械、電器部件逐漸老化,燒嘴故障率逐漸增加,主要故障如下。

        (1)燒嘴無法點(diǎn)火、無法燃燒

        對(duì)于此類故障,可分為兩種情況。

        ①燒嘴構(gòu)件損壞。將燒嘴拆卸后可發(fā)現(xiàn),燒嘴內(nèi)部陶瓷燃燒室、風(fēng)盤、陶瓷換熱器等易損件燒壞;助燃空氣、煤氣未能行走預(yù)定路線、漏氣等無法燃燒。其中陶瓷換熱器端頭部斷掉,經(jīng)自維護(hù)焊接后,手工焊接準(zhǔn)確度差,火焰噴孔未對(duì)準(zhǔn)中心線,造成噴出火焰歪斜,進(jìn)一步燒壞空氣導(dǎo)管、輻射管等,造成更嚴(yán)重故障。

        ②附屬部件運(yùn)轉(zhuǎn)失靈。對(duì)比總結(jié)分析燒嘴故障,燒嘴煤氣氣動(dòng)閥、空氣電磁閥故障率占50%左右,其中主要因素為燒嘴旁高溫、環(huán)境灰塵等影響,造成電磁線圈失靈、氣動(dòng)閥供氣管路漏氣等。同時(shí)點(diǎn)火電極尖端生銹結(jié)瘤或點(diǎn)火變壓器損壞無信號(hào)等造成無法正常點(diǎn)火。

        (2)燒嘴可點(diǎn)著火但不能持續(xù)燃燒

        ①用作火焰檢測(cè)的點(diǎn)火電極未能正常檢測(cè)到火焰或電信號(hào)未能正常傳遞,造成點(diǎn)火控制器斷電,默認(rèn)燒嘴故障。造成此情況與電極離著火點(diǎn)過遠(yuǎn)、電極不潔凈有關(guān)。同時(shí)點(diǎn)火變壓器損壞、不正常傳送電信號(hào)也會(huì)造成此情況。

        ②空燃比不合理?;鹧嫒紵怀浞只蚩諝膺^量過大,火焰出速不足或出速過快,以及一段時(shí)間后空、煤氣壓力略有變化,便導(dǎo)致燒嘴火焰熄滅。

        (3)燒嘴“爆鳴”

        空燃比不合適或煤氣氣動(dòng)閥門動(dòng)作異常,電極點(diǎn)火延遲,均會(huì)造成一部分煤氣通過閥門泄漏至燃燒室內(nèi),此時(shí)電極打火未成功,與空氣充分混合。經(jīng)系統(tǒng)反復(fù)復(fù)位后,電極打火成功,直接造成混合氣體爆鳴。燒嘴頻繁爆鳴同樣會(huì)造成燒嘴內(nèi)部陶瓷燃燒室、換熱器、風(fēng)盤等損害,內(nèi)部部件的損害同樣也會(huì)形成?!氨Q”現(xiàn)象在650 ℃以下回火溫度出現(xiàn)的尤為頻繁。在700 ℃以上時(shí),煤氣自燃,未能形成爆鳴條件。

        綜上所述,空燃比不合理及機(jī)械部件的故障構(gòu)成燒嘴故障的主要因素。同時(shí)其它原因也影響著燒嘴的正常燃燒。比如自身冷卻電極,冷卻用空壓氣帶水含量較高,導(dǎo)致電極無法正常點(diǎn)火;點(diǎn)火電極端部接觸不潔、有油污等;電極陶瓷套管裂紋,放電位置不正確等。空氣電磁蝶閥關(guān)閉不嚴(yán),助燃空氣漏氣,持續(xù)帶走熱量,燃燒效率降低,強(qiáng)制開啟更多燒嘴,使燃燒條件惡化,部分機(jī)械機(jī)構(gòu)無法回位。例如正常生產(chǎn)時(shí)(650 ℃左右)發(fā)現(xiàn)排煙管道內(nèi)CO檢測(cè)達(dá)到0.01%左右,可判斷有部分煤氣,氣動(dòng)閥未正?;匚魂P(guān)閉,造成煤氣自燃一部分但又未完全燃燒,造成煙氣煤氣含量上升,以上故障均會(huì)造成燒嘴無法點(diǎn)火。

        2 燒嘴燃燒參數(shù)分析

        故障燒嘴需及時(shí)進(jìn)行處理維護(hù),以防止對(duì)側(cè)燒嘴長時(shí)間燃燒造成輻射管冷熱不均變形;同時(shí)避免小故障引起“爆鳴”造成設(shè)備損壞。但由于燒嘴內(nèi)部故障不好判斷,在不影響正常生產(chǎn)情況下,不確定故障就帶溫拆卸維護(hù)耗時(shí)時(shí)間長、效率低、且有可能做無用功。

        為避免此情況,在燒嘴輔助設(shè)備(如氣動(dòng)閥、電磁閥)確認(rèn)檢查無誤的情況下,從空燃比入手,分析燒嘴燃燒參數(shù)來確定故障因素。

        分別在正火、回火正常穩(wěn)定生產(chǎn)期間,隨機(jī)對(duì)燃燒情況較好的燒嘴(從觀察孔進(jìn)行初步判定,火焰藍(lán)中帶黃為宜)排放煙氣進(jìn)行抽煙測(cè)量,對(duì)其煙氣成分進(jìn)行分析。正常燃燒排放煙氣中,含氧值在4%~6.5%、CO 濃度為零較宜,其中含氧標(biāo)準(zhǔn)值為4.8%。針對(duì)煙氣排放合格的燒嘴分別測(cè)其煤氣、空氣管路壓差,綜合隨機(jī)抽取的燒嘴壓差數(shù)值,算出平均值,作為此段時(shí)間穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)空、煤氣壓差的標(biāo)準(zhǔn)值,根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)故障燒嘴進(jìn)行標(biāo)定。

        對(duì)于壓差,也可利用以下公式計(jì)算,同時(shí)結(jié)合煤氣:空氣=1:1.25為完全燃燒參數(shù)綜合計(jì)算:

        式中:c——流量系數(shù);

        d——工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑;

        D——工作條件下上游管道內(nèi)徑;

        qm——質(zhì)量流量,kg/s;

        qv——體積流量,m3/s;

        ?——直徑比d/D。

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,舉例測(cè)算此座熱處理爐燒嘴空燃比參數(shù):煤氣流量壓差為1.1~1.3 kPa;空氣流量壓差為3~3.3 kPa。根據(jù)以上參數(shù),對(duì)故障燒嘴進(jìn)行空燃比調(diào)整及故障判斷,起到指導(dǎo)性作用。

        3 燒嘴故障處理流程

        根據(jù)穩(wěn)定生產(chǎn)預(yù)測(cè)參數(shù),對(duì)故障燒嘴進(jìn)行故障排查及處理。

        (1)從電腦畫面中的報(bào)警歷史記錄中查詢出報(bào)警燒嘴,并記錄。

        (2)現(xiàn)場(chǎng)檢查報(bào)警情況。

        (3)先檢查燒嘴在點(diǎn)火過程中電磁閥是否正常工作,氣動(dòng)球閥是否正常工作;同時(shí)觀察氣動(dòng)閥是否漏氣,氣動(dòng)閥線圈是否正常吸附閥體。若出現(xiàn)異常優(yōu)先處理。

        (4)將電極帽拔下,將電極帽內(nèi)部及電極接頭處清理干凈,去油、水、污垢等。

        (5)用螺絲刀旋開空氣管路測(cè)壓孔(孔板前為第一孔,孔板后為第二孔),直到螺絲豁口露出,可正常出氣時(shí),將壓差表2 個(gè)橡膠皮管分別接到2 個(gè)測(cè)壓孔上,打開點(diǎn)火按鈕,觀察壓差表數(shù)值,重點(diǎn)觀察第二孔數(shù)值在1.0~1.1 kPa 范圍內(nèi)、第一孔與第二孔差值在3.0~3.3 kPa 范圍內(nèi)為正常。若不在以上范圍內(nèi),應(yīng)反復(fù)調(diào)整空氣球閥開度。

        其中,若第二孔數(shù)值通過反復(fù)調(diào)整后始終在0.8 kPa 以下,可初步判斷燒嘴內(nèi)換熱器、燃燒室損壞,需將燒嘴拆除更換。

        (6)用螺絲刀旋開煤氣管路測(cè)壓孔,將壓差表2個(gè)橡膠皮管分別接到2個(gè)測(cè)壓孔上,打開點(diǎn)火按鈕,觀察壓差表數(shù)值,第一孔與第二孔差值在1.1~1.3 kPa范圍內(nèi)為正常。

        (7)測(cè)量壓差并調(diào)整正常時(shí),同時(shí)通過觀察孔觀察火焰燃燒情況。

        若點(diǎn)火成功,火焰正常燃燒,幾秒鐘后報(bào)故障熄火,可初步判斷未檢測(cè)到火焰,應(yīng)當(dāng)更換燒嘴控制器;火焰正常燃燒為藍(lán)中帶黃,若火焰偏黃,煤氣量過大,火焰偏藍(lán),風(fēng)量過大,此時(shí)應(yīng)進(jìn)行微調(diào);若正常點(diǎn)火,在風(fēng)盤前端已經(jīng)產(chǎn)生火焰但立即熄滅,可判斷為風(fēng)量過大造成脫火;若火焰在風(fēng)盤里側(cè)燃燒,且火焰燃燒無力(火焰發(fā)飄),可初步判斷煤氣量過大或空氣量過??;若點(diǎn)火不成功,且以上(1)-(6)步已進(jìn)行檢查確認(rèn)后,將點(diǎn)火電極拆除檢查或更換,同時(shí)檢查電極陶瓷套管有無裂紋、破損(注意,電極端部與放電點(diǎn)3~5 mm為宜)。

        4 結(jié)束語

        南鋼中板廠熱處理線承擔(dān)著重要的熱處理生產(chǎn)任務(wù),為保證熱處理爐穩(wěn)定運(yùn)行,配備了齊全的煤氣檢測(cè)、煙氣分析等設(shè)備,應(yīng)用先進(jìn)設(shè)備及多年維護(hù)總結(jié),目前燒嘴故障已得到控制,且故障處理時(shí)間大大減少。燒嘴故障率由原來的大于10%降低至3%以下。

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