干冰膨脹線燃燒爐熄火故障分析及處理

黃海松

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠，廣西柳州 545005）

0 引言

燃燒爐是柳州卷煙廠干冰膨脹線的關(guān)鍵設(shè)備,是熱端升華裝置的重要設(shè)備組成。經(jīng)過二氧化碳液體浸漬形成的干冰煙絲被均勻地送入升華器，在升華管中干冰煙絲與由空氣、二氧化碳?xì)怏w、蒸汽組成的高溫工藝氣體接觸，在輸送過程中，煙絲與工藝氣體充分混合并被加熱，高溫氣流使煙絲中的干冰急劇升華、水分急劇蒸發(fā)，在兩者共同作用下，煙絲得到充分膨脹。燃燒爐作為工藝氣體的加溫設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障、熄火，將無法保證工藝氣體的溫度要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1 燃燒爐系統(tǒng)組成及工作原理

燃燒爐主要由爐頭、管路系統(tǒng)、助燃風(fēng)管道、爐體、輸送風(fēng)道、煙道連接管路、工藝氣體加熱器、廢氣預(yù)熱器、電氣控制系統(tǒng)等組成。

燃油經(jīng)油槍進(jìn)入爐頭的燃燒器，點火后燃燒器噴出的火焰在爐體內(nèi)充分燃燒，并將由助燃風(fēng)管道切向流入的工藝廢氣中的有機物質(zhì)焚化，同時將爐膛內(nèi)的熱空氣送入工藝加熱器殼體。升華系統(tǒng)中的工藝氣體從工藝加熱器管束內(nèi)流過，被加熱后流向升華器。管束外熱空氣繼續(xù)前行進(jìn)入廢氣加熱器殼體。升華系統(tǒng)中廢氣風(fēng)機送來的助燃廢氣從廢氣加熱器管束內(nèi)流過，被加熱后由助燃廢氣管道送入爐頭后助燃焚燒，殼體內(nèi)的熱氣體由煙道排入大氣。

2 問題

柳州卷煙廠干冰膨脹線燃燒爐自投入使用以來，熄火故障時有發(fā)生，雖然進(jìn)行過多次應(yīng)急維修，但一直未能根本解決。工藝風(fēng)溫度是膨脹煙絲生產(chǎn)工藝的重要控制指標(biāo)，按照生產(chǎn)膨脹絲牌號的不同，工藝風(fēng)溫度要求（300～330）℃，而一旦出現(xiàn)燃燒爐熄火故障，工藝風(fēng)溫度會在20 min內(nèi)下降40℃，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，整個升華膨脹系統(tǒng)需要停機，燃燒爐需要重新點火預(yù)熱才能繼續(xù)生產(chǎn)。燃燒爐熄火→點火預(yù)熱→重新進(jìn)料生產(chǎn)，整個過程需要25 min左右,燃油每小時消耗65 L/h，每次熄火會造成約9 kg的煙絲浪費。燃燒爐熄火故障不僅造成生產(chǎn)成本的增加，同時嚴(yán)重影響膨脹煙絲生產(chǎn)的連續(xù)性及膨脹煙絲產(chǎn)品質(zhì)量。分析燃燒爐熄火原因并采取相應(yīng)措施，防范焚燒爐熄火現(xiàn)象發(fā)生，降低給產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率帶來的影響。

3 原因分析

針對焚燒爐熄火問題，運用頭腦風(fēng)暴法分別從人、機、料、法、環(huán)、測等方面進(jìn)行原因分析，如圖1所示，共辨識出13個可能造成燃燒爐熄火的末端影響因素。

通過現(xiàn)場調(diào)查、試驗、檢測和統(tǒng)計分析等方法及手段對13個可能造成燃燒爐熄火的末端影響因素進(jìn)行逐一排查，最終確認(rèn)干冰膨脹線燃燒爐熄火主要有3方面原因。

（1）助燃新風(fēng)含氧量低，燃燒前含氧量只有12%左右，導(dǎo)致燃油不能充分燃燒。助燃新風(fēng)含氧量低主要因為有部分工藝風(fēng)通過新風(fēng)管道進(jìn)入爐膛燃燒，而工藝風(fēng)含有水汽、粉塵、二氧化碳?xì)怏w等雜質(zhì)。

（2）火焰檢測裝置因線路干擾或性能不穩(wěn)定誤報熄火信號，導(dǎo)致燃油供給系統(tǒng)自動切斷供油，造成燃燒爐熄火。

（3）進(jìn)入爐膛燃燒的工藝風(fēng)含水率高，影響爐膛燃燒環(huán)境。

4 解決（改進(jìn)）方案

（1）通過補充新風(fēng)，增加爐膛內(nèi)燃燒含氧量，在廢氣風(fēng)機前端加裝1臺新風(fēng)補充風(fēng)機，提高燃燒前的含氧量。

圖1 焚燒爐熄火末端影響因素

（2）增加1個火焰檢測器，增加的火焰檢測器與原火焰檢測器并聯(lián)使用，即2個火焰檢測器同時輸出火焰檢測信號，燃燒爐控制器同時接收2個火焰信號，只要其中一個檢測器有火焰信號，即可認(rèn)為燃燒正常，避免火焰檢測器誤報。

（3）加裝排水裝置，通過工藝風(fēng)管道排水，減少進(jìn)入爐膛內(nèi)廢氣的含水率，改善爐膛內(nèi)的燃燒環(huán)境。

5 實施過程

5.1 增加新風(fēng)補充風(fēng)機

設(shè)備原設(shè)計燃燒爐膛新風(fēng)主要由廢氣風(fēng)機提供，新風(fēng)口距離廢氣風(fēng)機15 m，且為自然吸風(fēng)口，新風(fēng)含氧量檢測只有12%左右（圖2），在風(fēng)口加裝1臺新風(fēng)補充風(fēng)機，增加新風(fēng)量從而提高新風(fēng)的含氧量。

（1）補充新風(fēng)風(fēng)機選型。原燃燒爐新風(fēng)主要由廢氣風(fēng)機提供，生產(chǎn)過程中廢氣風(fēng)機運行狀況：運行頻率30 Hz，風(fēng)機額定風(fēng)量138 m3/min，進(jìn)入爐膛的風(fēng)量4968 m3/h。參考廢氣風(fēng)機的風(fēng)量、現(xiàn)場的安裝位置、需要的風(fēng)機尺寸、運行噪聲等因素，選擇輸入約為同等風(fēng)量的風(fēng)機。風(fēng)機型號為多翼式離心風(fēng)機ZCF-3A，風(fēng)量（3399～5019）m3/h。

（2）安裝新風(fēng)補充風(fēng)機。利用原來的新風(fēng)補充風(fēng)管，在風(fēng)管入口處安裝新風(fēng)補充風(fēng)機（圖3）。

圖2 改造前新風(fēng)補充口

（3）安裝風(fēng)機電氣控制器。在廢氣風(fēng)機控制電柜中安裝新風(fēng)補充風(fēng)機電氣控制器，并編寫新風(fēng)補充風(fēng)機控制程序，對原新風(fēng)控制程序及操作畫面進(jìn)行完善。

5.2 增加一個火焰檢測器

為避免火焰檢測器誤報熄火信息，在原有火焰檢測器的對面，利用火焰觀察孔，加裝一個火焰檢測器，加裝的火焰檢測器與原檢測器相對獨立，兩路信號并聯(lián)輸入控制器，只要其中一個火焰檢測器的信號不為0，即認(rèn)為燃燒爐運行正常，原理見圖4。

（1）在原火焰檢測器的對面，對原鏡式人工火焰觀察孔進(jìn)行改造，加裝一個火焰檢測器，2個火焰檢測器同時檢測同一火焰區(qū)域。

圖3 改造后新風(fēng)補充口

圖4 燃燒爐控制器接收信號

（2）安裝、連接新裝火焰檢測器的控制信號線路，將新火焰探測器的信號并入燃燒爐控制器，并修改、完善相應(yīng)的控制程序。

5.3 工藝管道加裝排水裝置

燃燒爐運行過程中，有部分工藝風(fēng)進(jìn)入爐膛內(nèi)燃燒，工藝風(fēng)主要成分有粉塵、膨脹后的二氧化碳?xì)怏w、水汽等，為避免過多的水汽進(jìn)入爐膛對柴油燃燒環(huán)境產(chǎn)生影響，在工藝管道熱交換器前端，蒸汽噴加口下方加裝冷凝水排放裝置，及時排放存積的冷凝水。

6 結(jié)束語

通過對燃燒爐熄火末端影響因素的分析和驗證，明確造成燃燒爐熄火的根本原因，針對各項原因?qū)嵤┫鄳?yīng)改進(jìn)措施。改進(jìn)后，平均每月減少燃燒爐熄火故障時間4 h，通過折算可降低干冰膨脹線設(shè)備故障率0.3%，生產(chǎn)過程連續(xù)性得到有效改善，保障了膨脹絲產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，同時減少了燃油、物料的消耗。