提高加熱爐安全燃燒的一種有益嘗試

王明虎

(淮安清江石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 淮安 223002)

立式圓筒燃?xì)饣鹧婕訜釥t是一種常見設(shè)備，尤其在加熱負(fù)荷較小的一些精細(xì)石油化工裝置上更為常見，但從國家級的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到行業(yè)內(nèi)的通行規(guī)定[1]，對這種加熱爐的安全配置比熱電廠鍋爐爐膛安全配置要低得多，通常熱電廠的鍋爐要配置安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)，而這類加熱爐一般都不配備類似的監(jiān)控系統(tǒng)，這就留下了一定的安全隱患，即當(dāng)該類加熱爐熄火后，如果大量燃?xì)膺€在持續(xù)送入爐膛而未被發(fā)現(xiàn)，則極易發(fā)生爆膛事故，從而造成設(shè)備損壞或人身傷害。為此，筆者在加熱爐上增加火焰檢測器，并將火焰檢測信號參與到燃?xì)饧訜釥t的聯(lián)鎖保護中，以期從本質(zhì)上杜絕這類事故發(fā)生，保證加熱爐安全高效運行。

1 現(xiàn)行加熱爐的設(shè)計方法和缺陷①

立式圓筒燃?xì)饣鹧婕訜釥t，尤其是一些只有13個燃燒器的小型加熱爐，其安全聯(lián)鎖儀表一般只設(shè)置燃?xì)鈮毫Φ偷吐?lián)鎖(圖1)，即當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀诼?lián)鎖設(shè)定值時，由于此時燃?xì)庖巡蛔阋跃S持加熱爐火焰的正常燃燒，故切斷燃?xì)忾y，停止加熱爐燃燒以保證設(shè)備的安全。

這樣的常規(guī)設(shè)計在燃?xì)鈮毫Σ▌硬淮笄壹訜釥t的熱負(fù)荷調(diào)整不頻繁時尚可，但并未充分考慮現(xiàn)場各種干擾造成的影響，即燃?xì)鈮毫Σ▌?、裝置加工量的變化及其他工藝參數(shù)的調(diào)整等，不能從根本上杜絕加熱爐熄火進而引發(fā)事故的可能性。筆者在現(xiàn)場就曾經(jīng)歷過多次這樣的事故，如某裝置加熱爐因裝置的運行處理量提高需加大加熱爐的加熱負(fù)荷以滿足生產(chǎn)需求，這就必須加大加熱爐燃燒器的進氣量，使該加熱爐的燃燒器處于滿

圖1 加熱爐控制點流程

負(fù)荷狀態(tài)。同時該爐還要進行正常的溫度調(diào)節(jié)，其溫控調(diào)節(jié)閥的開度是變量，當(dāng)調(diào)節(jié)閥因溫控需求關(guān)小直至關(guān)閉時，隨著燃燒器主火頭進氣量消失主火頭熄滅，如果此時溫控調(diào)節(jié)閥因溫控需要打開，如果閥門打開得過快，大量的燃?xì)鈽O易將長明燈吹滅，造成大量可燃?xì)庠跔t內(nèi)沒有明火的情況下進入爐膛，遇到高溫部件，發(fā)生爆膛事故。從這個事故可以看出，在整個過程中燃?xì)鈮毫Σ]有低于聯(lián)鎖值，但由于現(xiàn)場一些多變的、偶然的因素作用，加熱爐還是熄火，造成爆膛。由此可見，這樣的保護是不充分的。筆者認(rèn)為要杜絕此類事故的發(fā)生，對該類加熱爐進行有效的火焰檢測，根據(jù)檢測結(jié)果再進行必要的報警與聯(lián)鎖是很有必要的。

2 應(yīng)用實例

火焰檢測技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)比較成熟可靠，在大型電廠的鍋爐中應(yīng)用較為普遍，火焰檢測技術(shù)主要有離子火焰檢測、紅外火焰檢測、紫外火焰檢測、可見光火焰檢測及熱電偶火焰檢測等技術(shù)。這些火焰檢測原理的應(yīng)用場合不盡相同，在此不再贅述。針對燃?xì)饧訜釥t(主要燃料為天然氣或煉油廠干氣)，火焰檢測主要采用離子火焰檢測器和紫外火焰檢測器。

加熱爐的安全運行應(yīng)在整個裝置設(shè)計中統(tǒng)籌考慮，需對整個裝置進行安全完整性的確認(rèn)來確定保護方案[1～6]。筆者在加熱爐的長明燈火頭上各增加一個離子火焰檢測器和紫外火焰檢測器，對其火焰進行實時有效監(jiān)控，一旦其中一個檢測器發(fā)出火焰熄滅的信號，中控室內(nèi)操作人員第一時間內(nèi)就能知曉，并進行分析判斷，為防止事故發(fā)生爭取了時間。如果兩個火焰檢測器都檢測到火焰熄火信號，應(yīng)該立即停爐，切斷進爐燃?xì)?，確保不發(fā)生爆膛事故。增加兩個火焰檢測器的目的是因為在保證聯(lián)鎖的安全性(靈敏性)的前提下，要提高聯(lián)鎖的可用性(可靠性)。增加火焰檢測器后加熱爐的聯(lián)鎖邏輯如圖2所示。

圖2 改造后的加熱爐聯(lián)鎖邏輯

筆者在對加熱爐增加火焰檢測器時，從失敗中總結(jié)出以下安裝注意事項：

a. 火焰檢測器必須對準(zhǔn)長明燈火頭。因為主火頭受爐出口溫度控制調(diào)節(jié)閥的影響較大，火頭可能是熄滅的，但此時如果長明燈不熄滅，加熱爐也是安全的，因此以主火頭作為火焰是否熄滅的依據(jù)是不完全的。

b. 火焰檢測器必須安裝在燃燒器上，否則會受爐內(nèi)加熱管的遮擋影響火焰檢測器的感光；或者檢測到的火焰信號極不穩(wěn)定，以致火焰檢測器的增益無法調(diào)整。

c. 紫外火焰檢測器的對準(zhǔn)方向一定要調(diào)整到長明燈火焰的完全燃燒區(qū)，這個位置準(zhǔn)確與否，對紫外火焰檢測器很重要，有可能致使紫外火焰檢測器無法正常工作。

d. 離子棒火焰檢測器頭部到轉(zhuǎn)換之間的接線不能經(jīng)過中間端子。由于離子火焰檢測器的固有特性，其火焰電流的內(nèi)阻較高(在數(shù)MΩ以上)，這就對離子火焰檢測器的測針引線與地之間的絕緣電阻提出了極高的要求，絕緣下降會產(chǎn)生漏電流，造成離子火焰檢測器誤報警，而中間端子的絕緣會受到環(huán)境溫度、濕度及潔凈度等因素的影響，處理起來比較困難。

e. 定期檢驗。定期的有目的檢驗可以保證及時發(fā)現(xiàn)火焰檢測器存在的問題，確保火焰檢測器信號的準(zhǔn)確無誤，為加熱爐的安全、高效運行奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

筆者介紹的立式圓筒燃?xì)饧訜釥t，在國家級的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SH/T 3036-2012)中只是寬泛地要求加熱爐提供觀察燃燒器火焰的手段，而現(xiàn)場執(zhí)行往往以操作人員現(xiàn)場目測為觀察手段，標(biāo)準(zhǔn)中并未對其必配的保護設(shè)備做硬性的要求，但這并不能說明此類設(shè)備是安全可靠的?，F(xiàn)場的情況有時恰恰相反。在安全生產(chǎn)的前提下，從本質(zhì)安全上保證設(shè)備安全是，就成為重中之重。筆者在加熱爐的安全聯(lián)鎖條件中加入火焰檢測信號后，提升了加熱爐運行的安全系數(shù)，可供同行借鑒。