真空相變加熱爐運行故障探討

張其建

（大慶油田裝備制造集團容器制造分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

傳統的管式爐和水套爐含水量比較大，消耗的能源較多，成本預算較高，這與現在環保節能、低能耗的方向發展不符。而真空相變加熱爐是一種綜合性的加熱設備，其整體加熱性能比較穩定，所以在油氣集輸工程中有著廣泛應用，逐漸取代了傳統的加熱爐設備。隨著我國科學技術的進步，真空相變加熱爐性能有了整體提升，在成本制造、生產運行方面上更具優越性，但基于各種不可控因素影響，其在運行過程中還存在一些局限性，如能耗較大、升溫速度緩慢等。為了使真空相變加熱爐在油氣集輸工程中有更好的應用效果，應從多方面入手、做好各個環節的準備工作，提高設備運行效率。

1 真空相變加熱爐結構和工作原理

真空相變加熱爐結構比較復雜，主要包含4個部分，分別是換熱盤管、操作間、回煙室和防爆門。

在運行過程中，真空相變加熱爐會有多個構件聯動，利用的技術比較多，其中相變換熱技術是關鍵，它主要用來實現內部熱量的傳遞的更迭。加熱爐的內部結構封閉性極強，結構空間主要分為兩個部分：一是氣化部分，空間比較大，通過盛放吸熱介質可以達到吸熱的目的；另外一個就是相變空間，空間的伸縮性可以很好地幫助介質傳熱。在運行過程中，燃料燃燒產生熱量，加熱內部空間的水，當溫度達到一定程度后水就會成為水蒸汽；水蒸汽的熱點極高，達到飽和狀態后就會向上疊加，低熱管道接觸，在相變空間中進行換熱；水蒸汽通過換熱管道將熱量傳遞到內部管道，經過一段時間后會形成冷凝水，這些冷凝水逆循環到氣化空間。在這一往復循環過程中熱量被傳遞和利用，完成整個相變換熱。

2 真空相變加熱爐運行故障分析

2.1 爐體缺水問題

真空相變加熱爐基本上處于一個長期運行的狀態，很容易出現一些問題，在高強度運行狀態下加熱爐的整體運行負荷比較大，各項參數波動幅度明顯，內部運行出現不穩定波動的概率較大。當運行負荷超出了規定的參數指標，設備內部就會出現問題，如脫水器無法正常運行、水流量降低或液態無法流動等，使得加熱爐的溫度短時間快速上升，很多水流都會快速被汽化，熱量無法被有效傳遞。而熱量被一起堆積到內容器中，造成加熱爐內部壓力增大、真空閥出現波動，影響容器封閉性，水蒸汽從顱腔內逃出會造成爐體缺水。

2.2 煙囪及煙箱內腐蝕問題

影響真空相變加熱爐運行的因素比較多，其中季節性因素影響主要體現在溫度方面。例如，冬季加熱爐很容易出現煙囪和煙箱內腐蝕問題，這主要是由于溫度比較低，會增加加熱爐的加熱頻率，這使得煙囪排氣溫度升高，水蒸汽通過煙囪排出經過上層部位時，溫度降低冷凝形成液態水，液態水會逆向流回煙囪的煙箱，在高溫狀態下會腐蝕煙箱。

2.3 燃燒器無法正常點火問題

在真空相變加熱爐運行過程中，容易出現一些問題，如燃燒器無法正常點火。燃燒器無法正常點火的原因有多個，主要有以下3個：①使用的清潔燃料雜質較多，長期使用會堵塞內部燃油過濾器，進而導致燃油管路不通暢、內部壓力不平衡，無法達到燃油點火壓力；②經過長時間的運行，高壓油泵內部磨損比較嚴重，整體性能降低，無法噴出足夠壓力的燃油；③有空氣進入燃油管道中，使燃油內部管道壓力失衡，燃油系統供油不足。

2.4 燃燒器故障問題

真空相變加熱爐的組成構件比較多，其中燃燒器是非常重要的一個，它基本上處于長期運行的狀態且運行環境的溫度比較高。在長期高溫的影響下，燃燒器的零部件很容易被燒損，點火管容易被腐蝕，高壓接頭漏電現象較為明顯，另外使用沒有經過處理的濕氣會對電磁閥造成損壞，性能降低，可能會引起燃燒器故障。

3 故障的解決措施

（1）加強對設備的巡檢力度。真空相變加熱爐在運行過程中溫度處于相對平衡的狀態，如果負荷增大設備溫度會有所上升。如果巡檢發現溫度系數波動幅度過大、已經超出了允許范圍，就需要第一時間手動停爐，對設備進行全面檢查，主要看設備密封性是否良好、向爐殼內部添加足夠的水，使水位處于標準線之上。水可以在一定程度上控制內部爐殼的溫度變化，避免因爐體過度汽化導致的缺水問題。

（2）對于煙囪根部和煙箱內腐蝕的問題，可以采取改變加熱爐安置方位的方式解決，避免水蒸汽冷凝回流。通常加熱爐位置是固定的，為了設備運行效率最大化，直接將加熱爐煙箱的頂部與煙箱連通，結果也非常直觀，冷凝水直接逆回流非常容易出現煙箱腐蝕問題。這時可以適當調整煙囪的位置，將煙囪跨接在加熱爐的旁邊，這樣冷凝水回流時可以正常排出，不會與煙箱有直接聯系，有效避免對煙箱的腐蝕影響，降低成本預算的同時也延長了設備的使用周期。

（3）對于燃燒器無法正常點火的情況，首先應找出其真正原因及相關影響因素，并采取針對性解決措施：可以定期清洗燃油過濾器的濾網，清洗時要仔細檢查雜質是否清洗到位，而燃油泡洗與氣吹相結合的方式可以加快清洗效率；可以通過合理調控壓力閥的壓力值方式來解決壓油泵磨損問題，但因為到了使用周期而出現了不可修復的磨損就需要更換油泵；點火的時候要進行放氣處理，解決空氣混入燃油管路引起的燃燒器故障；定期檢查燃燒器的各個零件是否正常，合理控制燃燒器的運行參數，使其波動處在一個合理的范圍；一年檢查一次煙箱對流受熱面的積灰和保溫情況。

（4）燃燒器是真空相變加熱爐的重要組成部分，對于加熱爐的穩定運行有著重要作用，所以對燃燒器的管控比較嚴格，要從多個方面做好各個環節的對接工作。首先要認真檢查燃燒器每個運行環節是否穩定，季節變化對燃燒器的運行也有一定影響，不同季節變化其溫度變化不同，要合理調控燃燒器的內部溫度變化系數。其次，燃燒器的組成構件比較多，需要全面檢查各項組成構件如內部風控裝置是否正常運行、電磁閥是否堵塞，以及構件之間的連接是否穩定，構件連接的穩定性會在一定程度上影響燃燒器的運行穩定性。此外，還要檢查燃燒頭、穩焰盤在高溫環境下的燒損情況，這些構件很容易在高溫狀態下受到破壞，一旦受到腐蝕性侵害就會影響燃燒器正常運行，所以要采取合適的維護保養措施。

（5）真空相變加熱爐處于長期運行的狀態，容易出現各種各樣的問題，所以要做好其的維護保養工作。從實際角度出發，根據加熱爐具體情況采取針對的維護保養措施。

真空相變加熱爐運行是一個周期性的過程，運行時間達到一定程度后需要進行排空處理。排空處理是將內部氣體全部排放在外，使加熱爐內部溫度處于平衡狀態，否則會影響加熱爐的正常運行。要對加熱爐的整體運行情況進行全面檢查，側重于對燃燒器高壓油泵的磨損情況檢查。還有就是要檢查加熱爐的各項性能指標，如壓力、溫度等，在運行過程中這些指標必須處于穩定狀態，否則就說明加熱爐出現了故障，要及時采取措施來解決。

4 結束語

真空相變加熱爐是在傳統加熱爐的基礎上演變而來，主要應用了相變交換熱技術，這突破傳統加熱爐的局限性，大大提高了加熱爐的整體運行效率，在很大程度上迎合了油田油氣集輸生產中節能、高效的發展理念。真空相變加熱爐在自動控制方面還有著更好的應用效果，能夠根據指令進行精細化操作，實現對設備的全面控制。真空相變加熱爐的應用優勢突出，而且整體經濟效益較好，能夠為企業的發展提供助力，有著更加廣闊的應用前景。