燃油導熱油爐異常停爐原因分析及解決措施探討

孫 桓

(蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060)

1 簡 介

導熱油爐也稱有機熱載體爐，是以液體、氣體為燃料，有機熱載體(導熱油)為熱循環介質的新型熱能設備。導熱油在爐膛四周盤管、膨脹罐、換熱器等部件中循環流動，從而實現熱量輸出、送外的功能。

某單位海拔約2 100 m，有4臺轉杯式燃油導熱油爐，YY(Q)W-2000Y(Q)兩臺，YY(Q)W-8000Y(Q兩臺)，主要用于冬季生活采暖及生產需要。導熱油爐采用轉杯式燃油燃燒器，燃料為重質油。

2 存在問題

近兩年，導熱油爐運行期間頻繁故障停爐。經統計，2018年12月，導熱油爐停爐24次，異常停爐率82.5%，故障原因為“運行期間火焰故障”，停爐后檢查發現燃燒器轉杯部位結焦嚴重(見圖1)。

3 原因分析

燃料油霧化，不僅可以加速燃料的蒸發氣化過程，而且還有助于燃料與空氣的混合，從而保證燃料迅速而完全燃燒[1]。霧化質量的好壞，直接影響到燃料油在爐膛內燃燒的化學反應速率和燃燒效率[2]。導熱油爐運行期間，轉杯內壁結焦嚴重，如圖1所示，焦塊導致轉杯內壁粗糙、不平整，從噴油嘴流出的燃料油通過粗糙的轉杯內壁后無法均勻的在轉杯出口形成油膜，而是成股流出，導致燃料霧化不佳，著火距離時長時短，火焰不穩定，在超出火檢探頭探測范圍后探頭無法檢測到火焰信號從而聯鎖停爐。

圖1 燃燒器轉杯結焦狀況

3.1 燃料油溫度的影響

導熱油爐燃料為重質油，平時入爐溫度為38 ℃左右，具體參數如表1所示。根據后期實驗室分析數據，燃料油黏度較大(常規方式無法得出黏度數據)，低溫、高粘度的燃料油流動性能差，未完全霧化便進入爐膛燃燒，未完全燃燒的燃料堆積在燃燒器周邊形成焦塊，當焦塊足夠大時，將遮擋火焰檢測探頭，使其無法檢測到火焰而連鎖停爐。

表1 燃料油組分分析

3.2 噴油嘴距離的影響

轉杯底部為供油管，供油管頂端設有噴油嘴，噴油嘴距離轉杯底部距離太近，導致三次風幾乎與轉杯底部平行，經轉杯反射后與噴油嘴噴射出的燃料油逆向接觸，使燃料油在轉杯內未形成油膜，而是以懸浮狀態存在于轉杯中，在爐膛高溫烘烤下導致轉杯內壁及噴油嘴結焦，嚴重影響燃料油霧化，導熱油爐運行期間火焰不穩定，在超出火檢探頭探測范圍時探頭無法檢測到火焰信號從而聯鎖停爐(見圖2)。

圖2 噴油嘴距離對燃燒的影響示意圖

3.3 送風溫度的影響

導熱油爐主要在冬季運行，蘭州新區冬季氣溫低、早晚溫差大，夜間最低溫度-26 ℃，白天最高溫度15 ℃。導熱油爐設計無空氣預熱器，燃料油溫度38 ℃，一次風溫度-26 ℃，低溫空氣很難將低溫燃料油徹底霧化，較大粒徑的燃料油在冷空氣二次風的助燃下燃燒不完全，未完全燃燒的燃料堆積在燃燒器周邊形成焦塊，當焦塊足夠大時，將遮擋火焰檢測探頭，使其無法檢測到火焰而連鎖停爐。

3.4 風道積油對正常運行的影響

導熱油爐啟爐前，會對出油狀況例行檢查，但檢查完畢后，只是對燃燒器周邊進行了簡單清理，進入二次風道的燃料油未進行清理。長此以往，二次風道中積存的燃料油過多，導熱油爐正常運行期間，二次風會夾帶著部分燃料油進入一次風、二次風系統，燃料油在一次風處積存在風壓開關底部，導致風壓開關無法檢測到正常壓力而連鎖停爐。

攜帶燃料油的一次風在一次風噴嘴處結焦，然亂爐膛動力場、致使火焰偏斜，燃燒不穩定而導致檢測不到火焰而熄火(見圖3、圖4)。

圖3 變形的一次風噴嘴導葉

圖4 一次風道殘存物

3.5 燃燒器穩焰盤的影響

穩焰器的作用是產生相當穩定的漩渦，形成低速高溫煙氣回流區，以利于著火，從而達到穩定火焰的目的[3],穩焰盤破損(見圖5)，導熱油爐運行期間大量空氣未經穩焰盤均布，從破損處涌入，造成爐膛內部空氣氣流紊亂、火焰偏斜、燃燒惡化。

圖5 破損的穩焰盤

3.6 爐膛壓力的影響

導熱油爐正常運行期間爐膛內部應處于微負壓狀態，避免火焰從觀火孔等部位噴出，避免高溫對燃燒器安全運行產生影響，較大的負壓會導致火焰中心后移，著火距離延長。

原爐膛壓力表選型錯誤、量程偏大，無法準確反應爐膛內部燃燒狀況。崗位人員只能通過目測，人工檢驗等初級方式判斷爐膛壓力狀況，為確保燃燒器安全，爐膛負壓普遍偏大，遇火焰波動造成脫火現象。

4 解決措施

4.1 提升燃料油溫度

提升燃料油溫度，將燃料油由原來的38 ℃逐步提高至80 ℃，溫度升高，黏度降低、流動性能提升，霧化性得到保證。

4.2 調整噴油嘴距離

調整噴油嘴距離，使其底邊較準備底部距離提升4mm(見圖6)。此距離增加后，三次風順利地通過噴油嘴，與燃料油匯合后流入轉杯內壁，高速旋轉的轉杯攜帶燃料油與一次風噴嘴過來的一次風逆流接觸實現撕裂式霧化，從而使燃燒更加穩定。

圖6 噴油嘴距離調整后轉杯內部燃料油流向示意圖

4.3 增設空氣預熱系統

一次風溫對燃燒器的著火、燃燒速率影響較大。提高一次風溫可降低著火熱，使著火位置提前。運行實踐表明，提高一次風溫還能在低負荷時穩定燃燒。從燃燒角度考慮，二次風溫度越高越能強化燃燒，并能在低負荷時增加燃燒穩定性。導熱油爐運行期間基本處于低負荷運行狀態，一二次風溫度對燃燒的影響尤為明顯。

鼓風機出口增加暖風器，將原有導熱油至膨脹罐管線進行變更，使其經過暖風器(見圖7,虛線部分為變更后流程)。120 ℃的導熱油通過暖風器對冷空氣進行加熱，較高溫度的一次風與燃料油接觸后霧化效果更加明顯，二次風溫度提升后燃燒所需著火熱減小，燃燒更加穩定。

4.4 進行操作方法變更

變更原有啟爐檢查方式，燃料油噴油試驗與其他試驗分開，并在燃料油噴油試驗過程中制作專用工具用具燃料油收集，避免其倒流進入一次風道或二次風管路，確保導熱油爐送風系統清潔，風壓開關可正常使用，燃燒器噴嘴處無結焦。

圖7 導熱油爐增加暖風器示意圖

4.5 測繪制作穩焰盤

測繪制作燃燒器穩焰盤，均布爐膛二次風氣流分布，確保爐膛空氣動力場穩定，杜絕偏燒，減緩結焦狀況。

4.6 更換爐膛壓力表

更換符合要求的負壓表，量程-1 000～1 000 Pa。該壓力表可準確反映爐膛壓力狀況，導熱油爐正常運行期間爐膛壓力處于-100～-20 Pa的范圍，火焰不會從觀火孔等部位外噴，著火距離又得到保證。

5 結 語

通過一系列措施，燃料油、送風溫度得到保證，燃料油霧化更加充分、霧滴更細，火焰中心適宜，燃燒更加穩定，結焦趨勢明顯減弱。導熱油爐由原來的異常停工率85.2%,實現長周期運行，運行安全風險降低。