燃?xì)庥袡C(jī)熱載體爐技術(shù)改進(jìn)方案

高國強(qiáng)　王術(shù)兵　劉建芳　周麗霞　李峰

摘要通過對(duì)有燃?xì)鈾C(jī)熱載體爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析，提出了對(duì)其繁瑣的自動(dòng)保護(hù)連鎖機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方案；針對(duì)有機(jī)熱載體爐溫度波動(dòng)較大的情況，將兩段燃燒方式改進(jìn)為比例跟蹤控制方式，使供熱溫度實(shí)現(xiàn)精確控制；針對(duì)燃?xì)鈮毫Σ环€(wěn)的情況，對(duì)燃?xì)饪刂屏鞒踢M(jìn)行了自動(dòng)穩(wěn)壓技術(shù)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞有機(jī)熱載體爐燃燒器技術(shù)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1有機(jī)熱載體爐的結(jié)構(gòu)原理

有機(jī)熱載體爐是以導(dǎo)熱油為有機(jī)熱載體的特種工業(yè)爐，它具有安全可靠、熱穩(wěn)定性好、熱效率高、自動(dòng)化程度高、無毒無腐蝕和低壓高溫等突出的優(yōu)點(diǎn)，但其燃燒器保護(hù)機(jī)構(gòu)比較繁瑣，動(dòng)作頻繁，難以長(zhǎng)期連續(xù)正常運(yùn)行。而兩段燃燒的方式，使得爐出口油溫波動(dòng)較大。此外，燃?xì)庥袡C(jī)熱載體爐對(duì)燃?xì)獾囊笫挚量蹋贿m應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，因此需要進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)改進(jìn)。

有機(jī)熱載體爐是一種直流式特種工業(yè)爐，其原理是以導(dǎo)熱油為熱載體，由燃燒器精確控制的天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓ㄟ^爐管以對(duì)流和輻射形式將熱量傳給導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油經(jīng)熱油泵強(qiáng)制閉路液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備后，返回到爐管內(nèi)再加熱，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量的連續(xù)傳遞運(yùn)行。

2自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

2.1自動(dòng)控制系統(tǒng)

有機(jī)熱載體爐一般都有一系列復(fù)雜的自動(dòng)控制和安全保護(hù)裝置。任何一點(diǎn)異常情況都不能使?fàn)t子投入運(yùn)行，其自動(dòng)保護(hù)措施非常繁瑣。存在的問題：自控保護(hù)機(jī)構(gòu)繁多且為互聯(lián)互鎖，保護(hù)動(dòng)作過于敏感，停機(jī)十分頻繁，影響正常連續(xù)生產(chǎn)，不適合生產(chǎn)實(shí)際。同時(shí)，一旦發(fā)生故障，排查起來非常困難麻煩。

2.2燃燒火焰控制

有機(jī)熱載體爐的燃燒狀態(tài)為兩段式火焰，即：小火和大火。當(dāng)爐出口溫度低于設(shè)定值時(shí)以大火燃燒，待溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向小火狀態(tài)。如果溫度超過上限值將自動(dòng)熄火。所以其供熱溫度曲線是類似于鋸齒形的。存在問題：燃燒火焰忽大忽小，爐出口溫度波動(dòng)大，不適于精細(xì)化工裝置加熱溫度穩(wěn)定的要求，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

2.3燃?xì)饪刂?/p>

以QX-Q型有機(jī)熱載體爐為例，原機(jī)配套的燃燒器是德國威索公司（Weishaupt）產(chǎn)品，其燃?xì)鉁p壓閥橡膠膜片厚度僅0.35mm，要求外部提供的燃?xì)鈮毫Σ坏贸^0.05Ｍpa，經(jīng)減壓閥降壓后進(jìn)爐的燃?xì)鈮毫ψ罡卟坏贸^0.005Ｍpa。存在問題：外部燃?xì)夤鈮毫^高且不穩(wěn)定，含雜質(zhì)多。燃?xì)鉁p壓閥本身不能將較高的燃?xì)鈮毫p到規(guī)定值，因此其膜片很容易破裂。

3有機(jī)熱載體爐技術(shù)改進(jìn)

3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)改進(jìn)

將部分不重要的自控保護(hù)回路進(jìn)行簡(jiǎn)化改線，例如膨脹槽液位檢測(cè)，解開停機(jī)動(dòng)作連鎖（KA1-3），在膨脹槽液位下降到設(shè)定值時(shí)，使系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)注油泵補(bǔ)油。當(dāng)油位達(dá)到設(shè)定的上限液位時(shí)，自動(dòng)停止補(bǔ)油（圖1）。由于去掉了該過程的停機(jī)程序，所以此時(shí)并不影響的爐子運(yùn)行。其它的如燃燒器就位連鎖、雙電磁閥充壓檢測(cè)等機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，與膨脹槽液位自動(dòng)控制改進(jìn)類似。

3.2燃燒控制方式改進(jìn)

將兩段式燃燒改成比例式（PID）燃燒控制。通過爐出口導(dǎo)熱油溫度變送器，將溫度的變化信號(hào)輸入到溫度控制儀，經(jīng)比較放大后，反饋到燃燒器程序器，再通過伺服電機(jī)帶動(dòng)燃?xì)忾y和風(fēng)門調(diào)節(jié)器，使燃燒火焰的大小自動(dòng)跟蹤熱負(fù)荷連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制。

3.3 燃?xì)鈮毫刂屏鞒谈倪M(jìn)

（1）進(jìn)一步改進(jìn)，在來氣流程上安裝一座3m3燃?xì)夥蛛x器（可以使用舊分離器改裝），除去燃料氣雜質(zhì)；（2）在燃?xì)夥蛛x器前安裝一只風(fēng)開式調(diào)節(jié)閥，對(duì)燃?xì)鈮毫M(jìn)行粗調(diào)，控制在0.05Ｍpa左右；（3）在原機(jī)燃?xì)鉁p壓閥前再串聯(lián)安裝一只穩(wěn)壓閥，它可以將0.4Ｍpa的天然氣穩(wěn)壓至0.01Ｍpa輸出。

4技術(shù)改進(jìn)后需要調(diào)整的參數(shù)

有機(jī)熱載體爐技術(shù)改進(jìn)實(shí)施后，由于運(yùn)行控制條件發(fā)生了變化，需要對(duì)以下相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：（1）燃?xì)饬颗c風(fēng)門比例，根據(jù)熱負(fù)荷和煙囪煙氣情況重新調(diào)整；（2）燃燒器穩(wěn)焰盤深度，根據(jù)爐膛火焰和煙囪煙氣情況重新調(diào)整；（3）爐子進(jìn)、出口溫差設(shè)置，主要根據(jù)裝置生產(chǎn)工藝需要，通過計(jì)算調(diào)整。具體調(diào)整方法可參考設(shè)備操作說明書，這里因篇幅所限不再贅述。需要注意的是，溫差的參數(shù)調(diào)整難度較大，而且在國家《有機(jī)熱載體爐安全規(guī)程》中規(guī)定，溫差的設(shè)置權(quán)限為工程技術(shù)人員，其它的操作使用方法應(yīng)嚴(yán)格按安全技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行。

5結(jié)論

本技術(shù)改進(jìn)方案已經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，證明技術(shù)思路成熟，實(shí)施后有機(jī)熱載體爐自動(dòng)控制系統(tǒng)工作簡(jiǎn)捷可靠。爐膛火焰穩(wěn)定，爐出口油溫波動(dòng)可從15℃下降到5℃，完全能夠滿足輕烴生產(chǎn)裝置供熱溫度的精確控制要求。燃?xì)鈮毫刂屏鞒痰母倪M(jìn)，能夠徹底消除外部天然氣變化對(duì)有機(jī)熱載體爐的不良影響，燃?xì)鉁p壓閥膜片再未破裂。

本自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)方案，對(duì)于一般自控程序較為復(fù)雜繁瑣的有機(jī)熱載體爐都可以參考。其比例式燃燒控制方式，特別適用于對(duì)溫度穩(wěn)定性要求較高的生產(chǎn)裝置。燃?xì)庀到y(tǒng)流程的技術(shù)改進(jìn)方法，對(duì)于以氣體為燃料的各種工業(yè)加熱爐或鍋爐都可以使用。

最后提示：關(guān)于有機(jī)熱載體爐的任何技術(shù)改進(jìn)，都應(yīng)該遵循國家《有機(jī)熱載體爐安全規(guī)程》，并進(jìn)行可行性分析論證，在確保安全可靠的前提下，根據(jù)實(shí)際情況需要進(jìn)行改造。

參考文獻(xiàn)

[1]俞傳平,陸煜.傳熱學(xué).北京:高等教育出版社,1995.

[2]國家有機(jī)熱載體爐協(xié)會(huì).有機(jī)熱載體爐安全規(guī)程[M].