加熱罩燒嘴常見的故障原因分析及處理流程

李燕森

摘 要：加熱罩是熱處理工序中重要的核心設(shè)備，其加熱能力的大小與燒嘴工作的穩(wěn)定性有著密切的聯(lián)系。柳鋼全氫罩式退火爐加熱罩燒嘴故障形式，主要表現(xiàn)為燒嘴不能正常點(diǎn)火，燒嘴處于熄滅狀態(tài)；燒嘴能點(diǎn)火，但持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，然后熄滅；燒嘴能正常點(diǎn)火，但燃燒狀況較差，加熱能力降低，控制溫度難以跟上系統(tǒng)設(shè)定溫度。文章通過(guò)分析總結(jié)及跟蹤處理，得出了燒嘴常見故障的快速診斷方案和處理流程，極大地提高了燒嘴燃燒的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：加熱罩；燃燒；燒嘴；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TG155.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0109-02

鋼鐵行業(yè)的煉鋼煉鐵流程離不開燃燒加熱這一過(guò)程，根據(jù)冷軋廠的過(guò)程工藝，以全氫罩式爐為載體完成鋼卷的精細(xì)化處理。其中，加熱罩是全氫全氫罩式退火爐重要的加熱設(shè)備，故掌握其燒嘴燃燒系統(tǒng)的構(gòu)成特征，研究燒嘴常見故障原因及其快速診斷的處理方法，對(duì)加熱罩的使用和維護(hù)有著重要的意義。加熱罩燒嘴的維護(hù)需要有簡(jiǎn)單及易操作的方法和流程，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以處理。柳鋼冷軋廠全氫罩式爐機(jī)組目前共有161座爐臺(tái)，自爐臺(tái)投入生產(chǎn)以來(lái)，加熱罩在使用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)燒嘴維護(hù)的跟蹤總結(jié)，逐漸得出了一套行之有效的處理加熱罩燒嘴故障的方法和流程。

1 全氫罩式爐工作原理

全氫罩式爐的主體設(shè)備為爐臺(tái)、閥站、內(nèi)罩、加熱罩和冷卻罩，其工作流程如圖1所示：首先在爐臺(tái)裝料后利用液壓將內(nèi)罩固定在爐臺(tái)上，為了確保安全要進(jìn)行氫氣密封試驗(yàn)；然后利用氮?dú)忸A(yù)吹掃，排除內(nèi)罩和管路中的空氣進(jìn)一步確保系統(tǒng)安全，此處有聯(lián)鎖裝置，必須要使內(nèi)罩中的氧含量維持在1%以下方可進(jìn)行后續(xù)步驟；接著扣上加熱罩，燒嘴點(diǎn)火加熱鋼卷，這部分加熱涉及復(fù)雜工藝需要跟設(shè)定的工藝溫度曲線吻合；完成加熱后移除加熱罩，吊裝冷卻罩進(jìn)行強(qiáng)制制冷；接著啟動(dòng)氮?dú)膺M(jìn)行后期吹掃，排除內(nèi)罩中的氫氣。當(dāng)冷卻到設(shè)定值，先移走在外面的冷卻罩，再松開內(nèi)罩并移走，最后把經(jīng)過(guò)退貨處理的鋼卷堆到指定區(qū)域。

2 燃燒系統(tǒng)組成及燃燒控制方式

全氫罩式爐的燃?xì)饷浇槭且兹家妆臍錃?，故?duì)其故障快速反應(yīng)處理有較高的要求。退火爐加熱罩燒嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，且加熱效率高。柳鋼冷軋板帶廠全氫罩式退火爐每個(gè)加熱罩共有12個(gè)燒嘴，分上下兩層排列布置，下層為1#～6#，上層為7#～12#，下層第一個(gè)燒嘴可用于廢氫燃燒，以更好的提高介質(zhì)的使用效率。每個(gè)燒嘴的主要機(jī)構(gòu)及控制元件包括：燒嘴殼體、燃燒室、燒嘴控制器、點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火電極、燃?xì)饪諝怆姶砰y、燃燒室觀察孔以及燃?xì)饪諝饨橘|(zhì)管路。燒嘴的點(diǎn)火控制方式采用脈沖循環(huán)控制方式，根據(jù)工藝溫度設(shè)定的不同，控制燒嘴打開的數(shù)量及燃燒時(shí)間，這種控制方式不僅可以提高燃燒效率，更重要的是保證了加熱鋼卷的溫度均勻性。

燒嘴燃燒控制過(guò)程如圖2所示：加熱罩上安裝有溫度檢測(cè)元件-K型熱電偶，其主要功能是實(shí)時(shí)檢測(cè)加熱罩爐膛的溫度變化，并將檢測(cè)到的溫度值實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)主PLC，PLC主控器根據(jù)工藝設(shè)定值與檢測(cè)到的實(shí)際溫度進(jìn)行對(duì)比與計(jì)算，到出一溫度偏差值，系統(tǒng)根據(jù)得出的溫度偏差值通過(guò)控制電氣連接的燒嘴控制器產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，進(jìn)而對(duì)燒嘴打開的數(shù)量、打開時(shí)間及打開順序進(jìn)行脈沖式循環(huán)控制。燒嘴燃燒后通過(guò)點(diǎn)火電極對(duì)火焰進(jìn)行檢測(cè)，將燒嘴燃燒狀況通過(guò)燒嘴控制器反饋到HMI操作畫面上進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便維修人員及時(shí)處理出現(xiàn)的燃燒故障。

3 燒嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理

要分析燒嘴的故障成因，必須要了解燒嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理。全氫罩式爐采用的燒嘴如圖3所示，燃?xì)鈴莫?dú)立管道進(jìn)入并從噴頭孔中噴出與另一路通道中的空氣混合?？諝饨?jīng)過(guò)翅片換熱器，充分利用廢氣預(yù)熱形成熱空氣進(jìn)入到燒嘴中，再經(jīng)過(guò)周圍均勻分布的圓孔向通道口流出。在點(diǎn)火變壓器產(chǎn)生的近8 kV高壓下，點(diǎn)火電極和大地之間的空氣被劈開，形成火花，若此時(shí)燃?xì)夂涂諝獾膲毫α髁慷己线m，此時(shí)燒嘴就被點(diǎn)燃。通過(guò)控制燃?xì)忾y和空氣閥的開度，就可以方便地控制火焰的大小和姿態(tài)。

4 燒嘴常見的故障形式及處理方法

按照燒嘴的燃燒狀況，燒嘴常見故障可分為以下三大形式。

4.1 燒嘴不點(diǎn)火

主要原因有：點(diǎn)火電極燒損造成電極斷路或點(diǎn)火電極電離點(diǎn)結(jié)碳；點(diǎn)火變壓器損壞失效；燒嘴控制器損壞失效或繼電器故障；燃?xì)夤艿蓝氯?；系統(tǒng)通訊故障。

處理方法：檢查電極是否已燒損；清理電極電離點(diǎn)碳化物；更換損壞失效的點(diǎn)火變壓器；更換損壞的燒嘴控制器及繼電器；吹掃燃?xì)夤艿?；檢查通訊線路恢復(fù)系統(tǒng)通訊。

4.2 燒嘴能點(diǎn)火，但不能持續(xù)

主要原因有：點(diǎn)火電極電離點(diǎn)間距不合適造成短路，不能點(diǎn)燃燒嘴；燃?xì)怆姶砰y堵塞；空氣電磁閥執(zhí)行器卡阻；燃?xì)鈾C(jī)械穩(wěn)壓減壓閥調(diào)壓膜破裂造成燃?xì)鈮毫Σ荒苷{(diào)節(jié)；燃燒室損壞造成火焰氣流堵塞，不能持續(xù)點(diǎn)火；火焰檢測(cè)系統(tǒng)故障、檢測(cè)電路松動(dòng)或檢測(cè)元件失效；燃燒系統(tǒng)空、燃?jí)毫Ρ壤缓线m，且有時(shí)復(fù)位時(shí)出現(xiàn)爆鳴現(xiàn)象。

處理方法：調(diào)節(jié)點(diǎn)火電極電離點(diǎn)間距至合適位置；清理燃?xì)怆姶砰y濾網(wǎng)及更換卡阻的空氣電磁閥執(zhí)行器（電磁閥線圈損壞時(shí)更換線圈）；更換燃?xì)夥€(wěn)壓減壓閥調(diào)節(jié)膜；更換損壞的燃燒室元件；檢查火焰檢查電路，排查、更換故障元件；利用便攜式壓力計(jì)測(cè)量燃?xì)鈮毫涂諝鈮毫χ?，并調(diào)節(jié)到最佳的比例值。

4.3 燒嘴能正常點(diǎn)火且能持續(xù)，但燃燒狀況較差，加熱

罩爐膛溫升緩慢

主要原因有：加熱罩頂部換熱器堵塞或損壞，造成換熱效果低下；煤氣總管閥門濾網(wǎng)堵塞；各個(gè)燒嘴的煤氣閥濾網(wǎng)堵塞；燃?xì)狻⒖諝獗戎滴凑{(diào)整到合適位置。

處理方法：清理加熱罩頂部預(yù)熱器或更換損壞的部分，使之預(yù)熱管路暢通；清理煤氣總管閥門和各個(gè)燒嘴煤氣閥的濾網(wǎng)，以保證煤氣的壓力和流量；利用煙氣分析儀測(cè)量排煙取樣口廢氣濃度，確定廢氣中氧氣含量是否偏高，同時(shí)用便攜式壓力計(jì)測(cè)量燃?xì)夂涂諝獾膲毫χ?，然后調(diào)整燃?xì)夂涂諝忾y的開度到最佳的位置，實(shí)時(shí)觀測(cè)煤氣和空氣的壓力變化，使排煙口廢氣濃度達(dá)到最佳值，并檢查介質(zhì)閥體是否有泄漏，若有泄漏則更換泄漏的閥體。

5 燒嘴故障快速診斷及處理流程

加熱罩燒嘴故障快速診斷及處理流程如圖4所示。

檢查調(diào)試1：①檢查點(diǎn)火電極是否正常點(diǎn)火；②檢查燃?xì)?、空氣電磁閥是否正常打開；③檢查燒嘴控制器、點(diǎn)火變壓器及相關(guān)繼電器等電氣元件是否正常；④調(diào)整燃?xì)?、空氣比值到最佳位置；⑤抽出燒嘴芯檢查里面配件是否完好。

檢查調(diào)試2：①檢查點(diǎn)火電極是否短路、接地及碳化；②測(cè)量排煙口廢氣氧含量濃度，調(diào)節(jié)燃?xì)?、空氣比值；③檢查燃?xì)?、空氣閥是否泄漏和堵塞；④檢查燃?xì)夥€(wěn)壓減壓閥是否良好；⑤檢查燒嘴芯部件是否良好。

整個(gè)檢查調(diào)試過(guò)程中各步依次進(jìn)行，單步結(jié)束后做點(diǎn)火試驗(yàn)，不成功則做下一步調(diào)整，直到點(diǎn)火成功為止。另外在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)燒嘴進(jìn)行維護(hù)調(diào)整過(guò)程中，特別要注意避免發(fā)生“爆燃”現(xiàn)象，避免對(duì)人身和設(shè)備傷害及損壞?！氨肌爆F(xiàn)象基本都是發(fā)生在爐子回火作業(yè)中燒嘴復(fù)位時(shí)，主要原因是在該溫度下，燃?xì)獾臏囟容^低（相對(duì)正火作業(yè)而言），發(fā)生故障的燒嘴幾次點(diǎn)火都不成功，燃?xì)狻⒖諝獠欢卧跓靸?nèi)部累積，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，如果此時(shí)再次點(diǎn)火就很容易發(fā)生“爆燃”現(xiàn)象。因此，在診斷和處理燒嘴故障過(guò)程中，為了避免發(fā)生此類現(xiàn)象，當(dāng)幾次點(diǎn)火不成功時(shí)，再次點(diǎn)火時(shí)需先關(guān)閉燃?xì)忾y，進(jìn)行空氣吹掃后才能繼續(xù)點(diǎn)火試驗(yàn)。

6 結(jié) 語(yǔ)

柳鋼全氫全氫罩式退火爐機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)加熱罩燒嘴故障處理采用了快速診斷方法及處理流程，處理工作效率有了明顯提高，且燒嘴燃燒的穩(wěn)定性也收到了良好的效果，燒嘴故障率、維護(hù)人工成本及設(shè)備成本也有了明顯的下將，極大地發(fā)揮了單座爐臺(tái)的生產(chǎn)能力及爐群的綜合生產(chǎn)能力。

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