管式加热炉常见故障分析和研究(何剑会)

管式加热炉常见故障分析和研究

何剑会

（集中能源，井陉矿业集团新晶焦化公司，河北井陉矿区 050100）摘要：焦化公司管式加热炉是洗脱苯工段生产粗苯的关键设备之一，随着管式炉加热废水工艺在焦化蒸氨系统的引用，管式加热炉得到了更大的利用，但是管式加热炉并没有得到合理维护和利用，本文以洗脱苯管式炉使用为例，重点对管式炉的常见故障进行分析研究。

关键词：换热管排烟翻板轴套连接柄

一、管式炉基本结构及作用

焦化公司洗脱苯工段的管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热富油和蒸汽，使富油温度加热到180℃左右，蒸汽温度上升到380-400℃，成为过热蒸汽，所用燃料通常有燃料油或燃料气。在焦化公司为降低生产成本，普遍使用焦化公司自产的焦炉煤气作为燃料。管式加热炉的传热方式以辐射传热为主，管式加热炉主要由以下几部分构成：辐射室、对流室、燃烧器、通风系统。

辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这部分直接受火焰冲刷温度很高

（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。

对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分，使燃气的热量的得到进一步利用。

燃烧器：是使燃料雾化并混合空气使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。在焦化公司采用燃料气燃烧器，利用常明灯将其点燃。

通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式，用风量可通过进风翻板、排气翻板来调整。

另外为保证管式炉的安全使用，在管式炉底部安装蒸汽清扫装置，在燃气突然切断或炉体出现故障时进行炉膛清扫。

二、问题的出现及原因分析

1、设备安装地情况

我公司在09年11月洗脱苯工段投入运行，所使用的管式加热炉热负荷为400万Kcal/h，用焦炉煤气作为燃料加热富油及过热蒸汽。当地环境温度最高：42.8℃；最低：-17.9℃。当地大气压：

平均：96200Pa；安装位置在室外。

2、设备技术参数

加热热源：焦炉煤气耗量：905Nm3/h

加热物料：富油，水蒸气

富油 140～180℃蒸汽 158～400℃

辐射段：富油：280万Kcal/h

水蒸气：40万Kcal/h

对流段：富油：40万Kcal/h

煤气进燃烧器压力（mmH2O）：600～800

煤气进燃烧器温度：23℃～27℃

3、问题的出现及原因分析

我公司洗脱苯09年11月投产，2010年4月份管式炉的富油出口温度和过热蒸汽出口温度开始下降，富油出口温度降到150℃左右，过热蒸汽出口温度降到360℃左右，最终使系统消耗增大，粗苯产量下降，产率降低。

出现故障后，技术人员首先判断是管路表面结垢，造成的换热效果差。因此车间利用全厂停蒸汽，洗脱苯停工的时机，对管式炉炉腔内辐射段、对流段的换热管外壁进行检查。经过检查，发现换热管外壁有少许结垢，不会影响管式炉效果。

以上原因排除后，操作人员随即将煤气量增加到1000-2000Nm3/h，煤气压力提高到1000-1500 mmH2O，仍然不能使温度得到提高。另外经过对进气翻板和排烟翻板的调整，发现排烟翻板活动不灵活，且观察火焰高度比以往偏低，因此在排除其他原因的情况下，怀疑排烟翻板活动不灵活造成管式炉调节吸力空间减小，最终导致管式炉效率降低。

三、故障处理及设备改造

判断是管式炉烟囱翻板故障后，用25吨吊车将管式炉的烟囱部分拆除。拆除后发现烟囱部分存在以下问题：

1、烟囱的岩棉板保温层在受到烟气的冲刷后，松散脱落，一些散落在翻板上。

2、在翻板周围的保温层与翻板的间隙过小，造成烟气中的粉尘、酸雾等在在翻板处结晶，由于翻板的长时间不动作，使得这些杂质固化而导致翻板活动不灵活。

3、翻板主轴的轴套起着防止主轴磨损、固定定位的作用，但轴套过长，造成翻板转动阻力较大，活动不灵活，。

4、转动翻板的连接柄由于较短，力矩不够，造成翻板活动费力。

通过对烟囱的认真检查，我们对其进行了逐一修复和改造：

1、针对岩棉板受烟气冲刷松散脱漏，并掉到翻板上的问题，采取翻板上部保温能修复的进行加固，不能修复的拆除的原则，以防止其再次脱落。

2、为尽量较少对保温层的破坏，防止结晶，将翻板外径缩小100mm ，同时也减轻翻板的重量，并增大翻板与保温层之间的间隙。

3、针对轴套造成的翻板转动阻力大问题，将轴套的烟囱外露部分上侧切掉，这样不仅没有破坏轴套的定位功能，而且使轴套与主轴的接触面积减少，阻力减小。

4、在转动翻板的钢丝绳轨道间距允许的范围内，将连接柄的两侧分别加长150mm ，使得操作力矩加长，翻板更加灵活。

四、故障处理效果及存在问题

1、通过对烟囱的四部分检修和改造，运行后的管式炉富油温度及过热蒸汽温度迅速提升，管式炉的效率明显提高，而且烟囱翻板操作灵活，管式炉的调节空间加大。

2、存在问题：由于岩棉板受烟气冲刷松散脱落现象说明其不适合在管式炉烟囱内做保温使用，同时需要寻找阻燃耐高温、重量轻，容易固定的保温材料，以彻底解决管式炉安全运行隐患。

五、改进意见

为尽量复用高达300℃烟气及减少烟气中酸雾的排放，达到节能减排的目的，现在国内已经对管式炉进行了进一步的改造。现在的管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，加热炉本体内设置有烟囱档板，加热炉本体于烟囱档板下方设置有高温烟气出口，余热回收系统包括空气预热器，轴套 翻 板 翻 板 连接柄II 连接柄I 及拉杆 烟 囱

轴

其特征在于：空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，非冷凝式空气预热器上设置有非冷凝式空气预热器烟气入口、非冷凝式空气预热器空气出口、非冷凝式空气预热器烟气出口和非冷凝式空气预热器空气入口，内部设有非冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气入口通过高温烟气管道与加热炉本体上的高温烟气出口相连，冷凝式空气预热器上设有冷凝式空气预热器烟气入口、冷凝式空气预热器空气出口和冷凝式空气预热器空气入口，内部设有冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气出口与冷凝式空气预热器烟气入口之间通过两预热器间烟气管道相连，非冷凝式空气预热器空气入口与冷凝式空气预热器空气进口之间通过两预热器间空气管道相连，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，引风机与冷凝液收集池相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。

六、总结

通过对管式炉故障的分析研究机及烟囱翻板的检修改造，使的管式炉效率得到明显提升，同时国内市场上新式管式炉的研究应用值得进一步推广。

作者简介：何剑会（1983年4月），男，河北石家庄人，工程师，冀中能源井矿集团新晶焦化公司化产车间副主任。