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

關(guān)鍵詞：相變加熱爐  故障樹  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的建立

根據(jù)相變加熱爐(以下簡稱加熱爐)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(見圖l)。

故障樹以加熱爐系統(tǒng)故障作為頂事件，下一級分系統(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)。以此類推，逐層分解，找出各級事件發(fā)生的直接原因(底事件)。

根據(jù)加熱爐系統(tǒng)的特點，可將其運行中的故障劃分為3類：爆炸故障、重大故障、一般故障。3類故障中，爆炸故障、重大故障比例較小，一般不超過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。加熱爐本體故障樹見圖2。

熱功率下降是加熱爐運行中常見的問題，由燃燒、傳熱兩方面決定，加熱爐熱功率下降故障樹見圖3。加熱爐熱功率下降故障樹的基本事件見表1。

2　熱功率下降表現(xiàn)、原因及對策

2.1　熱功率下降的表現(xiàn)

①當加熱爐瞬時熱功率明顯低于額定熱功率時，認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)計值，出爐溫度低于設(shè)計值，且相差較大。

③計算得到的加熱爐實際熱功率偏低。

④加熱爐煙氣含氧量過高。

⑤加熱爐燃料供給量正常，但排煙溫度過高。

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致燃燒不充分或由于燃燒器設(shè)計功率達不到加熱爐的需求超負荷運行，導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未考慮加熱爐熱效率、爐膛背壓及高海拔的影響等，導致燃燒器超負荷運行，燃燒狀態(tài)差，燃料燃燒不充分而冒黑煙，影響煙氣對流換熱。

②燃料品質(zhì)與供給量

燃料品質(zhì)對加熱爐熱功率有很大影響，燃料低位發(fā)熱量過低及含水量過高均會影響加熱爐的熱功率。燃料供給量對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，送風機送風量過大或過小，使得送風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)。若送風量過大，爐膛過?？諝庀禂?shù)增大，使爐膛溫度降低，對燃燒不利；送風量太小，則加熱爐供氧量不足，導致燃燒不完全。

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。加熱爐低負荷運行時煙氣流速降低，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，也易對凝結(jié)換熱產(chǎn)生十分有害的影響。

2．3　熱功率下降的對策

①首要任務(wù)是排除燃燒器設(shè)計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注意兩點：第一，應(yīng)注意在進行加熱爐設(shè)計時考慮一定的超負荷能力。若無特殊要求，按l0％考慮。因此可通過查燃燒器特性曲線圖對燃燒器設(shè)計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)用場所的海拔，若為高海拔地區(qū)，應(yīng)檢查在進行燃燒器選型計算時，是否考慮了海拔對燃燒器功率的影響。

在燃燒器運行過程中，應(yīng)通過調(diào)整燃燒器風門的相對開度及燃料調(diào)壓閥來調(diào)整空燃比，控制過?？諝庀禂?shù)，使燃燒器達到最佳運行狀態(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)垢情況嚴重，可采取酸洗、機械清洗等措施清除污垢或更換新的換熱管。

③當加熱爐負壓運行一段時間或停爐后再運行時，應(yīng)及時排除鍋筒內(nèi)的空氣。定期檢查加熱爐密封部件，及時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，采用先進的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計加熱爐監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對加熱爐的全自動控制及故障保護等功能，提高自動化監(jiān)控水平。例如在煙道尾部安裝煙氣分析儀，通過尾部煙氣氧含量檢測反饋自動變頻調(diào)節(jié)送風量，有效控制過?？諝庀禂?shù)，提高加熱爐的燃燒效率。

參考文獻：

[1]劉有民，鄭元崇．雙溫位導熱油爐在天然氣凈化工藝的應(yīng)用[J]．煤氣與熱力，2010，30(3)：Bl3-Bl5．

[2]王亞鋒，張雪巖．相變換熱加熱爐在油氣集輸領(lǐng)域的適應(yīng)性[J]．煤氣與熱力，2009，29(12)：A37-A39．

[3]李之光，王昌明，周占魁，等．有壓相變換熱式新型水火管鍋殼鍋爐[J]．工業(yè)鍋爐，2000(3)：1-3．

[4]李德英，張躍，郭?。仩t系統(tǒng)故障樹的建立與分析[J]．鍋爐技術(shù)，l997(9)：20-26．

本文作者：張雪巖

作者單位：中國石油冀東油田公司機械公司