孫 桓

(蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060)

1 簡(jiǎn) 介

導(dǎo)熱油爐也稱(chēng)有機(jī)熱載體爐，是以液體、氣體為燃料，有機(jī)熱載體(導(dǎo)熱油)為熱循環(huán)介質(zhì)的新型熱能設(shè)備。導(dǎo)熱油在爐膛四周盤(pán)管、膨脹罐、換熱器等部件中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)熱量輸出、送外的功能。

某單位海拔約2 100 m，有4臺(tái)轉(zhuǎn)杯式燃油導(dǎo)熱油爐，YY(Q)W-2000Y(Q)兩臺(tái)，YY(Q)W-8000Y(Q兩臺(tái))，主要用于冬季生活采暖及生產(chǎn)需要。導(dǎo)熱油爐采用轉(zhuǎn)杯式燃油燃燒器，燃料為重質(zhì)油。

2 存在問(wèn)題

近兩年，導(dǎo)熱油爐運(yùn)行期間頻繁故障停爐。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2018年12月，導(dǎo)熱油爐停爐24次，異常停爐率82.5%，故障原因?yàn)椤斑\(yùn)行期間火焰故障”，停爐后檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器轉(zhuǎn)杯部位結(jié)焦嚴(yán)重(見(jiàn)圖1)。

3 原因分析

燃料油霧化，不僅可以加速燃料的蒸發(fā)氣化過(guò)程，而且還有助于燃料與空氣的混合，從而保證燃料迅速而完全燃燒[1]。霧化質(zhì)量的好壞，直接影響到燃料油在爐膛內(nèi)燃燒的化學(xué)反應(yīng)速率和燃燒效率[2]。導(dǎo)熱油爐運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁結(jié)焦嚴(yán)重，如圖1所示，焦塊導(dǎo)致轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁粗糙、不平整，從噴油嘴流出的燃料油通過(guò)粗糙的轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁后無(wú)法均勻的在轉(zhuǎn)杯出口形成油膜，而是成股流出，導(dǎo)致燃料霧化不佳，著火距離時(shí)長(zhǎng)時(shí)短，火焰不穩(wěn)定，在超出火檢探頭探測(cè)范圍后探頭無(wú)法檢測(cè)到火焰信號(hào)從而聯(lián)鎖停爐。

圖1 燃燒器轉(zhuǎn)杯結(jié)焦?fàn)顩r

3.1 燃料油溫度的影響

導(dǎo)熱油爐燃料為重質(zhì)油，平時(shí)入爐溫度為38 ℃左右，具體參數(shù)如表1所示。根據(jù)后期實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)，燃料油黏度較大(常規(guī)方式無(wú)法得出黏度數(shù)據(jù))，低溫、高粘度的燃料油流動(dòng)性能差，未完全霧化便進(jìn)入爐膛燃燒，未完全燃燒的燃料堆積在燃燒器周邊形成焦塊，當(dāng)焦塊足夠大時(shí)，將遮擋火焰檢測(cè)探頭，使其無(wú)法檢測(cè)到火焰而連鎖停爐。

表1 燃料油組分分析

3.2 噴油嘴距離的影響

轉(zhuǎn)杯底部為供油管，供油管頂端設(shè)有噴油嘴，噴油嘴距離轉(zhuǎn)杯底部距離太近，導(dǎo)致三次風(fēng)幾乎與轉(zhuǎn)杯底部平行，經(jīng)轉(zhuǎn)杯反射后與噴油嘴噴射出的燃料油逆向接觸，使燃料油在轉(zhuǎn)杯內(nèi)未形成油膜，而是以懸浮狀態(tài)存在于轉(zhuǎn)杯中，在爐膛高溫烘烤下導(dǎo)致轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁及噴油嘴結(jié)焦，嚴(yán)重影響燃料油霧化，導(dǎo)熱油爐運(yùn)行期間火焰不穩(wěn)定，在超出火檢探頭探測(cè)范圍時(shí)探頭無(wú)法檢測(cè)到火焰信號(hào)從而聯(lián)鎖停爐(見(jiàn)圖2)。

圖2 噴油嘴距離對(duì)燃燒的影響示意圖

3.3 送風(fēng)溫度的影響

導(dǎo)熱油爐主要在冬季運(yùn)行，蘭州新區(qū)冬季氣溫低、早晚溫差大，夜間最低溫度-26 ℃，白天最高溫度15 ℃。導(dǎo)熱油爐設(shè)計(jì)無(wú)空氣預(yù)熱器，燃料油溫度38 ℃，一次風(fēng)溫度-26 ℃，低溫空氣很難將低溫燃料油徹底霧化，較大粒徑的燃料油在冷空氣二次風(fēng)的助燃下燃燒不完全，未完全燃燒的燃料堆積在燃燒器周邊形成焦塊，當(dāng)焦塊足夠大時(shí)，將遮擋火焰檢測(cè)探頭，使其無(wú)法檢測(cè)到火焰而連鎖停爐。

3.4 風(fēng)道積油對(duì)正常運(yùn)行的影響

導(dǎo)熱油爐啟爐前，會(huì)對(duì)出油狀況例行檢查，但檢查完畢后，只是對(duì)燃燒器周邊進(jìn)行了簡(jiǎn)單清理，進(jìn)入二次風(fēng)道的燃料油未進(jìn)行清理。長(zhǎng)此以往，二次風(fēng)道中積存的燃料油過(guò)多，導(dǎo)熱油爐正常運(yùn)行期間，二次風(fēng)會(huì)夾帶著部分燃料油進(jìn)入一次風(fēng)、二次風(fēng)系統(tǒng)，燃料油在一次風(fēng)處積存在風(fēng)壓開(kāi)關(guān)底部，導(dǎo)致風(fēng)壓開(kāi)關(guān)無(wú)法檢測(cè)到正常壓力而連鎖停爐。

攜帶燃料油的一次風(fēng)在一次風(fēng)噴嘴處結(jié)焦，然亂爐膛動(dòng)力場(chǎng)、致使火焰偏斜，燃燒不穩(wěn)定而導(dǎo)致檢測(cè)不到火焰而熄火(見(jiàn)圖3、圖4)。

圖3 變形的一次風(fēng)噴嘴導(dǎo)葉

圖4 一次風(fēng)道殘存物

3.5 燃燒器穩(wěn)焰盤(pán)的影響

穩(wěn)焰器的作用是產(chǎn)生相當(dāng)穩(wěn)定的漩渦，形成低速高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，以利于著火，從而達(dá)到穩(wěn)定火焰的目的[3],穩(wěn)焰盤(pán)破損(見(jiàn)圖5)，導(dǎo)熱油爐運(yùn)行期間大量空氣未經(jīng)穩(wěn)焰盤(pán)均布，從破損處涌入，造成爐膛內(nèi)部空氣氣流紊亂、火焰偏斜、燃燒惡化。

圖5 破損的穩(wěn)焰盤(pán)

3.6 爐膛壓力的影響

導(dǎo)熱油爐正常運(yùn)行期間爐膛內(nèi)部應(yīng)處于微負(fù)壓狀態(tài)，避免火焰從觀火孔等部位噴出，避免高溫對(duì)燃燒器安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，較大的負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致火焰中心后移，著火距離延長(zhǎng)。

原爐膛壓力表選型錯(cuò)誤、量程偏大，無(wú)法準(zhǔn)確反應(yīng)爐膛內(nèi)部燃燒狀況。崗位人員只能通過(guò)目測(cè)，人工檢驗(yàn)等初級(jí)方式判斷爐膛壓力狀況，為確保燃燒器安全，爐膛負(fù)壓普遍偏大，遇火焰波動(dòng)造成脫火現(xiàn)象。

4 解決措施

4.1 提升燃料油溫度

提升燃料油溫度，將燃料油由原來(lái)的38 ℃逐步提高至80 ℃，溫度升高，黏度降低、流動(dòng)性能提升，霧化性得到保證。

4.2 調(diào)整噴油嘴距離

調(diào)整噴油嘴距離，使其底邊較準(zhǔn)備底部距離提升4mm(見(jiàn)圖6)。此距離增加后，三次風(fēng)順利地通過(guò)噴油嘴，與燃料油匯合后流入轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯攜帶燃料油與一次風(fēng)噴嘴過(guò)來(lái)的一次風(fēng)逆流接觸實(shí)現(xiàn)撕裂式霧化，從而使燃燒更加穩(wěn)定。

圖6 噴油嘴距離調(diào)整后轉(zhuǎn)杯內(nèi)部燃料油流向示意圖

4.3 增設(shè)空氣預(yù)熱系統(tǒng)

一次風(fēng)溫對(duì)燃燒器的著火、燃燒速率影響較大。提高一次風(fēng)溫可降低著火熱，使著火位置提前。運(yùn)行實(shí)踐表明，提高一次風(fēng)溫還能在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定燃燒。從燃燒角度考慮，二次風(fēng)溫度越高越能強(qiáng)化燃燒，并能在低負(fù)荷時(shí)增加燃燒穩(wěn)定性。導(dǎo)熱油爐運(yùn)行期間基本處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，一二次風(fēng)溫度對(duì)燃燒的影響尤為明顯。

鼓風(fēng)機(jī)出口增加暖風(fēng)器，將原有導(dǎo)熱油至膨脹罐管線進(jìn)行變更，使其經(jīng)過(guò)暖風(fēng)器(見(jiàn)圖7,虛線部分為變更后流程)。120 ℃的導(dǎo)熱油通過(guò)暖風(fēng)器對(duì)冷空氣進(jìn)行加熱，較高溫度的一次風(fēng)與燃料油接觸后霧化效果更加明顯，二次風(fēng)溫度提升后燃燒所需著火熱減小，燃燒更加穩(wěn)定。

4.4 進(jìn)行操作方法變更

變更原有啟爐檢查方式，燃料油噴油試驗(yàn)與其他試驗(yàn)分開(kāi)，并在燃料油噴油試驗(yàn)過(guò)程中制作專(zhuān)用工具用具燃料油收集，避免其倒流進(jìn)入一次風(fēng)道或二次風(fēng)管路，確保導(dǎo)熱油爐送風(fēng)系統(tǒng)清潔，風(fēng)壓開(kāi)關(guān)可正常使用，燃燒器噴嘴處無(wú)結(jié)焦。

圖7 導(dǎo)熱油爐增加暖風(fēng)器示意圖

4.5 測(cè)繪制作穩(wěn)焰盤(pán)

測(cè)繪制作燃燒器穩(wěn)焰盤(pán)，均布爐膛二次風(fēng)氣流分布，確保爐膛空氣動(dòng)力場(chǎng)穩(wěn)定，杜絕偏燒，減緩結(jié)焦?fàn)顩r。

4.6 更換爐膛壓力表

更換符合要求的負(fù)壓表，量程-1 000～1 000 Pa。該壓力表可準(zhǔn)確反映爐膛壓力狀況，導(dǎo)熱油爐正常運(yùn)行期間爐膛壓力處于-100～-20 Pa的范圍，火焰不會(huì)從觀火孔等部位外噴，著火距離又得到保證。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)一系列措施，燃料油、送風(fēng)溫度得到保證，燃料油霧化更加充分、霧滴更細(xì)，火焰中心適宜，燃燒更加穩(wěn)定，結(jié)焦趨勢(shì)明顯減弱。導(dǎo)熱油爐由原來(lái)的異常停工率85.2%,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)降低。