旋轉(zhuǎn)蓄熱式氧化爐故障診斷與維修探討

萬(wàn)野，孫瑾皓，張全亮，張樹(shù)武，郝斌

（常州山由帝杉防護(hù)材料制造有限公司，江蘇 常州 213149）

蓄熱式氧化爐（Regenerative Thermal Oxidizer，簡(jiǎn)稱RTO），是一種可有效處理工廠有機(jī)廢氣的環(huán)保設(shè)備，在國(guó)內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本公司為涂布生產(chǎn)單位，有機(jī)溶劑消耗量大，故公司使用一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式蓄熱式氧化爐將烘干工序產(chǎn)生的有機(jī)廢氣氧化，并利用產(chǎn)生的熱量加熱導(dǎo)熱油，既滿足烘干工序需求，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、廢氣處理，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

RTO是生產(chǎn)流程中的核心設(shè)備，設(shè)備涉及技術(shù)領(lǐng)域多，專業(yè)技術(shù)性高，電氣、機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故障判斷維修比其它設(shè)備更為困難，所以相關(guān)維修人員對(duì)RTO常見(jiàn)故障的判斷、維修、日常維護(hù)都需要有一定了解。

1 RTO結(jié)構(gòu)組成

旋轉(zhuǎn)式RTO及導(dǎo)熱油系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)式RTO及導(dǎo)熱油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其原理是先使用天然氣將氧化室加熱到760℃以上，使廢氣中的VOC在氧化室內(nèi)氧化分解成CO2和H2O，并釋放能量，自行加熱爐體。氧化產(chǎn)生的高溫氣體一部分流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱磚，使陶瓷磚升溫而“蓄熱”，此蓄熱用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫、氧化爐保溫的燃料消耗。另一部分通過(guò)熱旁通管路流經(jīng)導(dǎo)熱油換熱器加熱導(dǎo)熱油，供生產(chǎn)使用。為確保設(shè)備安全運(yùn)行，控制系統(tǒng)嚴(yán)格監(jiān)控溫度、閥門開(kāi)度等參數(shù)。

2 常見(jiàn)故障檢修

RTO主要發(fā)生故障包括：閥門控制失靈、關(guān)鍵部位溫度異常、燃燒器點(diǎn)火故障、導(dǎo)熱油系統(tǒng)故障等。

2.1 閥門控制失靈

控制失靈即閥門開(kāi)度與設(shè)定不符，原因主要包括：閥門機(jī)械故障、閥門定位器故障。

2.1.1 閥門定位器故障

閥門開(kāi)度由閥門定位器精確控制，閥門控制失靈多由閥門定位器故障導(dǎo)致。閥門定位器是一種精密、高集成度的機(jī)電產(chǎn)品，接收PLC輸出的信號(hào)可實(shí)現(xiàn)閥門的精確控制，其外形如圖2所示。

圖2 閥門定位器

閥門定位器出現(xiàn)故障，一般檢修流程如下：

（1）檢查閥門定位器的供氣管路（氣管、三聯(lián)件），確保壓縮空氣壓力正常，滿足使用需求，且無(wú)雜質(zhì)堵塞閥門定位器進(jìn)氣口，冬季北方地區(qū)還應(yīng)注意壓縮空氣殘留水汽積聚結(jié)冰。

（2）檢查定位器控制信號(hào)線是否正常，閥門定位器輸入信號(hào)線使用環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生老化破損，導(dǎo)致控制信號(hào)受干擾，可使用萬(wàn)用表測(cè)量定位器輸入信號(hào)是否與設(shè)定值相符合。

（3）輸入信號(hào)及氣壓正常，則使用便攜式信號(hào)發(fā)生器輸出電流或電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)閥門定位器，觀察閥門定位器、閥門是否動(dòng)作，閥門開(kāi)度是否與設(shè)定值一致。若閥門定位器不動(dòng)作，則閥門定位器故障，考慮更換或維修。

2.1.2 閥門機(jī)械故障

若閥門定位器能動(dòng)作正常，但信號(hào)發(fā)生器輸出控制極限信號(hào)時(shí)，閥門不能完全閉合或完全打開(kāi)，應(yīng)檢查閥門是否發(fā)生機(jī)械故障。閥門機(jī)械故障包括旋轉(zhuǎn)軸承損壞，閥門形變與絕熱材料干涉等。

閥門軸承損壞導(dǎo)致的故障表現(xiàn)為閥門開(kāi)閉正常但動(dòng)作阻塞，由于閥門使用的軸承一般壽命較長(zhǎng)，定期保養(yǎng)的情況下發(fā)生概率不高。

RTO風(fēng)管閥門長(zhǎng)期工作于高溫狀態(tài)，隔熱材料可能有松脫、閥門出現(xiàn)裂縫形變，閥門邊緣與隔熱材料之間間隙變小，發(fā)生干涉，會(huì)導(dǎo)致閥門動(dòng)作異常，常表現(xiàn)為閥門不能完全閉合或完全打開(kāi)。出現(xiàn)此類情況應(yīng)及時(shí)更換閥門，確保溫控正常。

2.2 導(dǎo)熱油溫度超標(biāo)

導(dǎo)熱油溫度超標(biāo)故障產(chǎn)生原因一般為系統(tǒng)換熱器前端高溫氣體閥門（熱旁通管路閥門）控制異?；驌p壞。一般優(yōu)先排查閥門控制是否正常，即觀察PLC是否能夠輸出閥門開(kāi)閉信號(hào)，且閥門開(kāi)度與設(shè)定值相近。

若閥門狀態(tài)確為全閉，油溫持續(xù)上升，不能下降，則可以判定故障原因?yàn)殚y門破損，高溫?zé)釟饬鳠o(wú)法被截止，需更換閥門。圖3為導(dǎo)熱油溫度過(guò)高故障后更換損壞的高溫閥門。

圖3 損壞的高溫閥門

圖4 損壞的蓄熱磚與室體隔板

2.3 氧化室溫度異常

2.3.1 溫度異常升高

RTO氧化室溫度能夠依靠廢氣氧化產(chǎn)生的熱量自行維持是理想的工作狀態(tài)，但爐溫過(guò)高亦有一定安全隱患。出現(xiàn)溫度異常升高故障應(yīng)優(yōu)先排查高溫直排閥門是否存在打開(kāi)故障。若閥門工作正常則可判斷溫度異常升高原因?yàn)橛袡C(jī)廢氣量大、濃度高，應(yīng)提高RTO廢氣風(fēng)機(jī)頻率、增大風(fēng)量，以降低氧化室內(nèi)溫度。

2.3.2 氧化室溫度低、升溫慢

RTO氧化室溫度低、升溫慢會(huì)導(dǎo)致天然氣使用量急劇增大，主要由以下3個(gè)因素造成：

（1）高溫直排閥門關(guān)閉故障，高溫氣體直排。

（2）廢氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量過(guò)大，大量低溫氣體進(jìn)入氧化室，廢氣濃度低。

（3）爐體內(nèi)陶瓷蓄熱磚、蓄熱磚隔板、保溫層損壞，蓄熱能力下降，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)排煙溫度超標(biāo)、廢氣處理率低等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)檢查RTO內(nèi)部情況，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)施大修。

2.4 爐體異常銹蝕

爐體表面均有多層起防銹處理，不易發(fā)生銹蝕。但爐體內(nèi)保溫層破損會(huì)導(dǎo)致高溫氣體直接作用于殼體表面，造成爐體異常大面積銹蝕，甚至鼓包，如圖5所示。因此，出現(xiàn)爐體、管道異常銹蝕應(yīng)及時(shí)大修處理。

圖5 管道銹蝕鼓包及保溫層破損

2.5 燃燒器點(diǎn)火故障

2.5.1 燃燒器點(diǎn)火過(guò)程

RTO準(zhǔn)備完畢，對(duì)燃燒室進(jìn)行預(yù)吹掃后執(zhí)行點(diǎn)火程序，點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火電極開(kāi)始工作，形成電火花。天然氣噴入燃燒室與風(fēng)機(jī)鼓入的空氣混合，立即被電火花點(diǎn)燃。當(dāng)火焰穩(wěn)定燃燒后，火焰?zhèn)鞲衅鲗⒒鹧鏍顟B(tài)信息送至控制器，點(diǎn)火過(guò)程結(jié)束，燃燒器開(kāi)始在火焰?zhèn)鞲衅骱蜏乜仄鞯目刂葡伦詣?dòng)運(yùn)行。

2.5.2 點(diǎn)火故障原因及處理

燃燒器天然氣氣壓不足，供氣不穩(wěn)。故障原因：市政天然氣供氣不足或天然氣減壓閥故障。應(yīng)及時(shí)排查聯(lián)系燃?xì)夤咎幚怼?/p>

無(wú)高壓電火花。故障原因：點(diǎn)火變壓器沒(méi)有通電（可能是供電線路或控制器內(nèi)的繼電器接觸不良）或損壞；點(diǎn)火電極間由于積碳、氧化或有污染物而絕緣不良，高壓被泄漏，沒(méi)有產(chǎn)生放電火花。故障處理：檢查線路，更換損壞的線纜、點(diǎn)火變壓器等電器元件；清理點(diǎn)火電極表面污染物及氧化層。

2.6 導(dǎo)熱油系統(tǒng)故障

導(dǎo)熱油系統(tǒng)負(fù)責(zé)熱能傳輸，是RTO余熱回收系統(tǒng)的核心，正常工作時(shí)應(yīng)油壓穩(wěn)定，循環(huán)泵電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。導(dǎo)熱油會(huì)氧化分解產(chǎn)生廢氣，不及時(shí)排出會(huì)在管道內(nèi)積聚，導(dǎo)致導(dǎo)熱油系統(tǒng)油壓降低、壓力不穩(wěn)定、油泵異常震動(dòng)、運(yùn)行噪聲大等故障。導(dǎo)熱油氧化分解還會(huì)產(chǎn)生焦結(jié)炭，堵塞導(dǎo)熱油泵過(guò)濾器，同樣會(huì)造成系統(tǒng)油壓降低，因此維護(hù)人員需定期檢測(cè)油品、清理積碳。循環(huán)泵電機(jī)聯(lián)軸器為損耗件，損壞后傳動(dòng)失效，系統(tǒng)油壓基本歸零。油路閥門泄漏是另一類常見(jiàn)故障，存在安全隱患，應(yīng)做好定期巡檢，及時(shí)更換破損閥門。

3 蓄熱式氧化爐系統(tǒng)維護(hù)

3.1 常規(guī)日常點(diǎn)檢

日常點(diǎn)檢主要由設(shè)備操作人員完成，主要點(diǎn)檢項(xiàng)目如表1所示。

表1 RTO主要日常點(diǎn)檢項(xiàng)目

3.2 周期性檢修

RTO長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，應(yīng)利用停機(jī)期間做好階段性檢查，周期一般為半年，主要由專業(yè)檢查維修人員完成。主要周期性檢修內(nèi)容如表2所示。

表2 RTO主要周期性檢修項(xiàng)目

3.3 維修保養(yǎng)備件

為縮短設(shè)備維修時(shí)間，應(yīng)配置必要的備件，主要包括：溫度傳感器、PLC模塊、閥門定位器、點(diǎn)火變壓器、傳動(dòng)皮帶、油泵電機(jī)聯(lián)軸器等。

4 結(jié)語(yǔ)

造成蓄熱式氧化爐故障的原因很多，并且各種故障的類型不同，這些問(wèn)題的出現(xiàn)不但造成資源浪費(fèi)，對(duì)安全生產(chǎn)也造成一定壓力。因此，加強(qiáng)蓄熱式氧化爐的故障分析以及維修保養(yǎng)工作非常重要，做好這項(xiàng)工作不僅可以延長(zhǎng)各部件的使用壽命，減少檢修成本，提升檢修效率，同時(shí)還能提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，促使企業(yè)獲得更多的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。