摘　要：建立相變加熱爐系統(tǒng)故障樹(shù)，著重分析相變加熱爐熱功率下降故障樹(shù)，對(duì)熱功率下降的表現(xiàn)、原因及對(duì)策進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：相變加熱爐  故障樹(shù)  熱功率下降

Fault Tree Establishment as well as Cause and Countermeasure Analysis for Decline in Thermal Power of Heating Furnace

Abstract：The fault tree of phase-change heating furnace system is established．The fault tree for decline in thermal power of phase-change heating furnace is emphatically analyzed．The behavior．causes and countermeasures for the decline in thermal power are discussed．

Key words：phase　change heating furnace；fault tree；decline in thermal power

1　加熱爐熱功率下降故障樹(shù)的建立

根據(jù)相變加熱爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)加熱爐)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的層次分解模型^[1-3]，采用故障樹(shù)分析法，分析加熱爐系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)與故障原因的邏輯關(guān)系，建立加熱爐系統(tǒng)故障樹(shù)(見(jiàn)圖l)。

故障樹(shù)以加熱爐系統(tǒng)故障作為頂事件，下一級(jí)分系統(tǒng)故障是加熱爐本體故障、輔助系統(tǒng)故障，分系統(tǒng)故障的下一級(jí)為子系統(tǒng)故障(如熱功率下降、熱效率低、受熱面故障、燃燒故障等)。以此類(lèi)推，逐層分解，找出各級(jí)事件發(fā)生的直接原因(底事件)。

根據(jù)加熱爐系統(tǒng)的特點(diǎn)，可將其運(yùn)行中的故障劃分為3類(lèi)：爆炸故障、重大故障、一般故障。3類(lèi)故障中，爆炸故障、重大故障比例較小，一般不超過(guò)15％，大部分是一般故障(即多發(fā)性故障) ^[4]。本文主要討論加熱爐本體的多發(fā)性故障。加熱爐本體故障樹(shù)見(jiàn)圖2。

熱功率下降是加熱爐運(yùn)行中常見(jiàn)的問(wèn)題，由燃燒、傳熱兩方面決定，加熱爐熱功率下降故障樹(shù)見(jiàn)圖3。加熱爐熱功率下降故障樹(shù)的基本事件見(jiàn)表1。

2　熱功率下降表現(xiàn)、原因及對(duì)策

2.1　熱功率下降的表現(xiàn)

①當(dāng)加熱爐瞬時(shí)熱功率明顯低于額定熱功率時(shí)，認(rèn)為加熱爐熱功率下降。

②被加熱介質(zhì)流量和入爐溫度為設(shè)計(jì)值，出爐溫度低于設(shè)計(jì)值，且相差較大。

③計(jì)算得到的加熱爐實(shí)際熱功率偏低。

④加熱爐煙氣含氧量過(guò)高。

⑤加熱爐燃料供給量正常，但排煙溫度過(guò)高。

⑥燃燒器燃燒狀態(tài)差，燃燒火焰發(fā)黃。

⑦由于空燃比不合理導(dǎo)致燃燒不充分或由于燃燒器設(shè)計(jì)功率達(dá)不到加熱爐的需求超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致加熱爐煙囪冒黑煙。

2.2　熱功率下降的原因

①燃燒器與加熱爐不匹配

燃燒器功率不能滿足加熱爐需求。主要是燃燒器選型時(shí)未考慮加熱爐熱效率、爐膛背壓及高海拔的影響等，導(dǎo)致燃燒器超負(fù)荷運(yùn)行，燃燒狀態(tài)差，燃料燃燒不充分而冒黑煙，影響煙氣對(duì)流換熱。

②燃料品質(zhì)與供給量

燃料品質(zhì)對(duì)加熱爐熱功率有很大影響，燃料低位發(fā)熱量過(guò)低及含水量過(guò)高均會(huì)影響加熱爐的熱功率。燃料供給量對(duì)加熱爐熱功率的影響主要表現(xiàn)為：供給量不足，則產(chǎn)生熱量不足，而供給量過(guò)大，則易造成燃燒不充分。

③空燃比失調(diào)

空燃比失調(diào)是指在給定燃料量的情況下，送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量過(guò)大或過(guò)小，使得送風(fēng)量與燃燒所需的空氣量不匹配?？杖急戎苯佑绊懠訜釥t的燃燒狀態(tài)。若送風(fēng)量過(guò)大，爐膛過(guò)剩空氣系數(shù)增大，使?fàn)t膛溫度降低，對(duì)燃燒不利；送風(fēng)量太小，則加熱爐供氧量不足，導(dǎo)致燃燒不完全。

④煙氣有效沖刷面積減小

煙氣有效沖刷面積減小主要是由于煙道存在死角。

⑤傳熱熱阻大

傳熱熱阻大主要是由于受熱面故障、傳熱介質(zhì)流速低、蒸汽中含有不凝結(jié)的氣體。受熱面故障包括換熱器換熱管內(nèi)外壁結(jié)垢，火筒和煙管內(nèi)壁積灰、結(jié)焦，火筒和煙管外壁結(jié)垢等。加熱爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙氣流速降低，換熱管內(nèi)被加熱介質(zhì)流速降低，易影響傳熱效果，降低加熱爐熱功率。加熱爐換熱器的換熱管與被加熱介質(zhì)之間進(jìn)行凝結(jié)換熱，若蒸汽中含有不凝性氣體(如空氣)，即使含量極微，也易對(duì)凝結(jié)換熱產(chǎn)生十分有害的影響。

2．3　熱功率下降的對(duì)策

①首要任務(wù)是排除燃燒器設(shè)計(jì)功率不能滿足加熱爐需求的情況。在判斷燃燒器選型是否合理時(shí)注意兩點(diǎn)：第一，應(yīng)注意在進(jìn)行加熱爐設(shè)計(jì)時(shí)考慮一定的超負(fù)荷能力。若無(wú)特殊要求，按l0％考慮。因此可通過(guò)查燃燒器特性曲線圖對(duì)燃燒器設(shè)計(jì)功率是否滿足加熱爐的需求作出初步判斷。第二，應(yīng)注意加熱爐應(yīng)用場(chǎng)所的海拔，若為高海拔地區(qū)，應(yīng)檢查在進(jìn)行燃燒器選型計(jì)算時(shí)，是否考慮了海拔對(duì)燃燒器功率的影響。

在燃燒器運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)調(diào)整燃燒器風(fēng)門(mén)的相對(duì)開(kāi)度及燃料調(diào)壓閥來(lái)調(diào)整空燃比，控制過(guò)?？諝庀禂?shù)，使燃燒器達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

②定期做好加熱爐受熱面清灰、除焦、除垢等工作，減小傳熱熱阻，保證受熱面的有效換熱面積，加熱爐鍋筒內(nèi)的水質(zhì)應(yīng)有所控制。檢查換熱器換熱管內(nèi)壁是否結(jié)垢，若結(jié)垢情況嚴(yán)重，可采取酸洗、機(jī)械清洗等措施清除污垢或更換新的換熱管。

③當(dāng)加熱爐負(fù)壓運(yùn)行一段時(shí)間或停爐后再運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)排除鍋筒內(nèi)的空氣。定期檢查加熱爐密封部件，及時(shí)修理更換失效密封部件，防止蒸汽中出現(xiàn)空氣等不凝性氣體。

④根據(jù)加熱爐操作規(guī)程及控制要求，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)加熱爐監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐的全自動(dòng)控制及故障保護(hù)等功能，提高自動(dòng)化監(jiān)控水平。例如在煙道尾部安裝煙氣分析儀，通過(guò)尾部煙氣氧含量檢測(cè)反饋?zhàn)詣?dòng)變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)量，有效控制過(guò)?？諝庀禂?shù)，提高加熱爐的燃燒效率。

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本文作者：張雪巖

作者單位：中國(guó)石油冀東油田公司機(jī)械公司