旋轉蓄熱式氧化爐故障診斷與維修探討

萬野，孫瑾皓，張全亮，張樹武，郝斌

（常州山由帝杉防護材料制造有限公司，江蘇 常州 213149）

蓄熱式氧化爐（Regenerative Thermal Oxidizer，簡稱RTO），是一種可有效處理工廠有機廢氣的環保設備，在國內得到越來越廣泛的應用。本公司為涂布生產單位，有機溶劑消耗量大，故公司使用一臺旋轉式蓄熱式氧化爐將烘干工序產生的有機廢氣氧化，并利用產生的熱量加熱導熱油，既滿足烘干工序需求，又實現節能減排、廢氣處理，取得了良好的經濟、社會效益。

RTO是生產流程中的核心設備，設備涉及技術領域多，專業技術性高，電氣、機械結構較為復雜，故障判斷維修比其它設備更為困難，所以相關維修人員對RTO常見故障的判斷、維修、日常維護都需要有一定了解。

1 RTO結構組成

旋轉式RTO及導熱油系統主要結構及組成如圖1所示。

圖1 旋轉式RTO及導熱油系統結構圖

其原理是先使用天然氣將氧化室加熱到760℃以上，使廢氣中的VOC在氧化室內氧化分解成CO2和H2O，并釋放能量，自行加熱爐體。氧化產生的高溫氣體一部分流經特制的陶瓷蓄熱磚，使陶瓷磚升溫而“蓄熱”，此蓄熱用于預熱后續進入的有機廢氣，從而節省廢氣升溫、氧化爐保溫的燃料消耗。另一部分通過熱旁通管路流經導熱油換熱器加熱導熱油，供生產使用。為確保設備安全運行，控制系統嚴格監控溫度、閥門開度等參數。

2 常見故障檢修

RTO主要發生故障包括：閥門控制失靈、關鍵部位溫度異常、燃燒器點火故障、導熱油系統故障等。

2.1 閥門控制失靈

控制失靈即閥門開度與設定不符，原因主要包括：閥門機械故障、閥門定位器故障。

2.1.1 閥門定位器故障

閥門開度由閥門定位器精確控制，閥門控制失靈多由閥門定位器故障導致。閥門定位器是一種精密、高集成度的機電產品，接收PLC輸出的信號可實現閥門的精確控制，其外形如圖2所示。

圖2 閥門定位器

閥門定位器出現故障，一般檢修流程如下：

（1）檢查閥門定位器的供氣管路（氣管、三聯件），確保壓縮空氣壓力正常，滿足使用需求，且無雜質堵塞閥門定位器進氣口，冬季北方地區還應注意壓縮空氣殘留水汽積聚結冰。

（2）檢查定位器控制信號線是否正常，閥門定位器輸入信號線使用環境惡劣，長期使用會發生老化破損，導致控制信號受干擾，可使用萬用表測量定位器輸入信號是否與設定值相符合。

（3）輸入信號及氣壓正常，則使用便攜式信號發生器輸出電流或電壓信號，驅動閥門定位器，觀察閥門定位器、閥門是否動作，閥門開度是否與設定值一致。若閥門定位器不動作，則閥門定位器故障，考慮更換或維修。

2.1.2 閥門機械故障

若閥門定位器能動作正常，但信號發生器輸出控制極限信號時，閥門不能完全閉合或完全打開，應檢查閥門是否發生機械故障。閥門機械故障包括旋轉軸承損壞，閥門形變與絕熱材料干涉等。

閥門軸承損壞導致的故障表現為閥門開閉正常但動作阻塞，由于閥門使用的軸承一般壽命較長，定期保養的情況下發生概率不高。

RTO風管閥門長期工作于高溫狀態，隔熱材料可能有松脫、閥門出現裂縫形變，閥門邊緣與隔熱材料之間間隙變小，發生干涉，會導致閥門動作異常，常表現為閥門不能完全閉合或完全打開。出現此類情況應及時更換閥門，確保溫控正常。

2.2 導熱油溫度超標

導熱油溫度超標故障產生原因一般為系統換熱器前端高溫氣體閥門（熱旁通管路閥門）控制異常或損壞。一般優先排查閥門控制是否正常，即觀察PLC是否能夠輸出閥門開閉信號，且閥門開度與設定值相近。

若閥門狀態確為全閉，油溫持續上升，不能下降，則可以判定故障原因為閥門破損，高溫熱氣流無法被截止，需更換閥門。圖3為導熱油溫度過高故障后更換損壞的高溫閥門。

圖3 損壞的高溫閥門

圖4 損壞的蓄熱磚與室體隔板

2.3 氧化室溫度異常

2.3.1 溫度異常升高

RTO氧化室溫度能夠依靠廢氣氧化產生的熱量自行維持是理想的工作狀態，但爐溫過高亦有一定安全隱患。出現溫度異常升高故障應優先排查高溫直排閥門是否存在打開故障。若閥門工作正常則可判斷溫度異常升高原因為有機廢氣量大、濃度高，應提高RTO廢氣風機頻率、增大風量，以降低氧化室內溫度。

2.3.2 氧化室溫度低、升溫慢

RTO氧化室溫度低、升溫慢會導致天然氣使用量急劇增大，主要由以下3個因素造成：

（1）高溫直排閥門關閉故障，高溫氣體直排。

（2）廢氣風機風量過大，大量低溫氣體進入氧化室，廢氣濃度低。

（3）爐體內陶瓷蓄熱磚、蓄熱磚隔板、保溫層損壞，蓄熱能力下降，同時會出現排煙溫度超標、廢氣處理率低等現象，應及時檢查RTO內部情況，根據實際情況實施大修。

2.4 爐體異常銹蝕

爐體表面均有多層起防銹處理，不易發生銹蝕。但爐體內保溫層破損會導致高溫氣體直接作用于殼體表面，造成爐體異常大面積銹蝕，甚至鼓包，如圖5所示。因此，出現爐體、管道異常銹蝕應及時大修處理。

圖5 管道銹蝕鼓包及保溫層破損

2.5 燃燒器點火故障

2.5.1 燃燒器點火過程

RTO準備完畢，對燃燒室進行預吹掃后執行點火程序，點火變壓器、點火電極開始工作，形成電火花。天然氣噴入燃燒室與風機鼓入的空氣混合，立即被電火花點燃。當火焰穩定燃燒后，火焰傳感器將火焰狀態信息送至控制器，點火過程結束，燃燒器開始在火焰傳感器和溫控器的控制下自動運行。

2.5.2 點火故障原因及處理

燃燒器天然氣氣壓不足，供氣不穩。故障原因：市政天然氣供氣不足或天然氣減壓閥故障。應及時排查聯系燃氣公司處理。

無高壓電火花。故障原因：點火變壓器沒有通電（可能是供電線路或控制器內的繼電器接觸不良）或損壞；點火電極間由于積碳、氧化或有污染物而絕緣不良，高壓被泄漏，沒有產生放電火花。故障處理：檢查線路，更換損壞的線纜、點火變壓器等電器元件；清理點火電極表面污染物及氧化層。

2.6 導熱油系統故障

導熱油系統負責熱能傳輸，是RTO余熱回收系統的核心，正常工作時應油壓穩定，循環泵電機運行平穩。導熱油會氧化分解產生廢氣，不及時排出會在管道內積聚，導致導熱油系統油壓降低、壓力不穩定、油泵異常震動、運行噪聲大等故障。導熱油氧化分解還會產生焦結炭，堵塞導熱油泵過濾器，同樣會造成系統油壓降低，因此維護人員需定期檢測油品、清理積碳。循環泵電機聯軸器為損耗件，損壞后傳動失效，系統油壓基本歸零。油路閥門泄漏是另一類常見故障，存在安全隱患，應做好定期巡檢，及時更換破損閥門。

3 蓄熱式氧化爐系統維護

3.1 常規日常點檢

日常點檢主要由設備操作人員完成，主要點檢項目如表1所示。

表1 RTO主要日常點檢項目

3.2 周期性檢修

RTO長時間運行之后，應利用停機期間做好階段性檢查，周期一般為半年，主要由專業檢查維修人員完成。主要周期性檢修內容如表2所示。

表2 RTO主要周期性檢修項目

3.3 維修保養備件

為縮短設備維修時間，應配置必要的備件，主要包括：溫度傳感器、PLC模塊、閥門定位器、點火變壓器、傳動皮帶、油泵電機聯軸器等。

4 結語

造成蓄熱式氧化爐故障的原因很多，并且各種故障的類型不同，這些問題的出現不但造成資源浪費，對安全生產也造成一定壓力。因此，加強蓄熱式氧化爐的故障分析以及維修保養工作非常重要，做好這項工作不僅可以延長各部件的使用壽命，減少檢修成本，提升檢修效率，同時還能提高設備運行的安全性，促使企業獲得更多的社會、經濟效益。