天然氣熱風爐燃燒不穩定如何處理?

2025-05-30
天然氣熱風爐燃燒不穩定可能導致溫度波動、能耗增加、污染物排放超標甚至安全隱患,需從燃料供應、燃燒系統、控制系統及設備維護等多維度排查解決。以下是具體處理方法及操作建議:

一、燃料供應問題排查

1. 燃氣壓力異常

  • 現象:火焰忽大忽小,伴隨 “呼呼” 異響,壓力表指針波動明顯。
  • 原因
    • 上游氣源壓力不穩定(如供氣管道堵塞、調壓器故障)。
    • 用氣高峰時段氣壓不足,或管道管徑過小導致流量受限。
  • 解決措施
    • 安裝高精度燃氣壓力表(精度 ±1%),實時監測入口壓力是否在設備額定范圍(通常為 2~3kPa)。
    • 若壓力過低,聯系燃氣公司檢查供氣管道或增大調壓器規格;若壓力過高,需加裝減壓閥并設定安全閾值。
    • 對于波動頻繁的場景,建議配置穩壓罐雙路供氣系統(如主氣源 + 備用鋼瓶),確保氣壓穩定。

2. 燃氣品質波動

  • 現象:火焰顏色異常(如發黃、有黑煙),燃燒氣味刺鼻,熱效率下降。
  • 原因
    • 天然氣中混入雜質(如硫化物、水分)或熱值波動較大(如不同氣源切換時)。
    • 管道內殘留鐵銹、焊渣等異物堵塞噴嘴。
  • 解決措施
    • 在燃氣入口處加裝精密過濾器(過濾精度≤5μm),定期清理濾芯(建議每周檢查一次)。
    • 若氣源熱值波動大,需調整燃燒器的空燃比參數:
      • 熱值升高時,適當增加空氣供給量(增大風門開度);
      • 熱值降低時,減少空氣量或增大燃氣流量。
    • 條件允許時,安裝在線熱值檢測儀,實時聯動控制系統自動調節空燃比。

二、燃燒系統故障檢修

1. 燃燒器噴嘴堵塞或磨損

  • 現象:火焰偏斜、分叉或局部無火,伴隨燃燒噪音增大。
  • 原因
    • 長期運行后噴嘴積碳(尤其在低氮燃燒器中,FGR 煙氣再循環可能導致粉塵沉積)。
    • 噴嘴材質耐腐蝕性不足,被燃氣中的酸性物質侵蝕。
  • 解決措施
    • 定期拆卸噴嘴進行清洗(建議每季度一次),使用壓縮空氣吹掃或酒精浸泡去除積碳。
    • 更換為不銹鋼或陶瓷材質噴嘴,提高抗腐蝕和耐磨性能。
    • 對于易堵塞的細孔噴嘴,可改用扇形霧化噴嘴旋流式噴嘴,減少雜質滯留風險。

2. 空燃比失調

  • 現象
    • 空氣不足時,火焰呈黃色、冒黑煙,燃燒不完全導致 CO 超標;
    • 空氣過量時,火焰短而透明,溫度上升緩慢,熱效率下降。
  • 原因
    • 風門調節機構故障(如連桿松動、電動執行器卡滯)。
    • 傳感器失靈(如空氣流量計、燃氣流量計數據偏差)。
  • 解決措施
    • 手動校準:通過燃燒分析儀檢測煙氣成分(理想狀態:O?含量 2~3%,CO<100ppm),逐步調整風門開度和燃氣閥門,直至達到最佳空燃比(通常為 10.5:1~11.5:1)。
    • 設備檢修:檢查風門執行器是否響應靈敏,更換失靈的傳感器(如熱式氣體質量流量計),并重新進行控制系統標定。
    • 智能調節:升級為全預混燃燒器,通過高速變頻風機和燃氣比例閥動態匹配空燃比,響應速度<5 秒,適應負荷波動。

3. 點火系統異常

  • 現象:點不著火、頻繁熄火或點火延遲(超過 5 秒)。
  • 原因
    • 點火電極積碳或間距不當(正常間距 2~3mm)。
    • 高壓點火器故障(如點火電壓不足 15kV)或火花塞損壞。
    • 火焰監測器(如紫外光敏管、電離電極)受污染或位置偏移。
  • 解決措施
    • 清潔點火電極表面,調整至標準間距,檢查高壓線連接是否牢固。
    • 用萬用表檢測點火器輸出電壓,若低于額定值需更換點火器或火花塞。
    • 擦拭火焰監測器透鏡,確保其正對火焰中心,必要時更換傳感器(使用壽命通常為 1~2 年)。

三、控制系統與設備維護

1. 溫度與壓力傳感器故障

  • 現象:顯示溫度與實際不符,或系統誤報 “超溫”“超壓” 停機。
  • 原因
    • 熱電偶 / 熱電阻探頭接觸不良或老化(誤差>±5℃)。
    • 壓力變送器膜片受損,導致信號傳輸異常。
  • 解決措施
    • 校準溫度傳感器:將探頭插入標準熱源(如恒溫油浴鍋),對比顯示值與實際值,偏差超過允許范圍時更換探頭。
    • 對壓力傳感器進行零點和量程校準,必要時更換防爆型壓力變送器(適用于危險環境)。

2. 燃燒 chamber 積灰或損壞

  • 現象:燃燒噪音增大,排煙溫度升高,熱效率下降。
  • 原因
    • 未及時清理燃燒 chamber 內的積灰(尤其是翅片管間的粉塵),影響熱傳導。
    • 耐火材料脫落或爐壁腐蝕穿孔,導致熱量泄漏。
  • 解決措施
    • 定期進行內部清掃(建議每半年一次),使用高壓水槍或聲波清灰器清除積灰。
    • 檢查耐火層完整性,修補破損處或更換耐火磚 / 澆筑料,對爐壁進行防腐處理(如噴涂耐高溫涂料)。

3. 風機故障

  • 現象:風量不足導致燃燒缺氧,或風機振動異常、噪音大。
  • 原因
    • 風機葉輪積塵失衡,或軸承磨損缺油(溫升>40℃時需警惕)。
    • 變頻器參數設置不當(如頻率上限過低),導致風機無法達到額定轉速。
  • 解決措施
    • 停機清理葉輪積塵,重新做動平衡測試,給軸承加注潤滑脂(每運行 2000 小時一次)。
    • 檢查變頻器參數,確保風機風量與燃燒器需求匹配,必要時更換大功率風機。

四、安全與預防措施

  1. 緊急停機流程
    • 若出現劇烈爆燃、燃氣泄漏或控制系統失靈,立即按下急停按鈕,切斷燃氣供應,打開防爆門泄壓,嚴禁在故障未排除時強行啟動。
  2. 定期維護計劃
    • 建立設備檔案,記錄維護內容與時間:
      • 每日:檢查燃氣壓力、火焰狀態、運行溫度;
      • 每周:清理過濾器、檢查閥門密封性;
      • 每月:測試安全保護裝置(如超壓切斷閥)、校準傳感器;
      • 每年:全面拆機檢修,更換老化部件(如密封圈、軟管)。
  3. 人員培訓
    • 操作人員需熟悉設備原理與故障排查流程,掌握燃燒分析儀、萬用表等工具的使用方法,定期參加安全培訓(如燃氣泄漏應急處置)。

五、典型案例分析

案例:某食品加工廠天然氣熱風爐頻繁熄火,火焰呈暗紅色,伴有刺鼻氣味。

  • 排查過程
    1. 檢測燃氣壓力為 1.2kPa(低于額定值 2kPa),發現上游調壓器膜片老化破損。
    2. 燃燒器噴嘴內壁附著黑色油狀物質(天然氣中含重烴類雜質),導致燃氣噴射不暢。
    3. 火焰監測器因積灰誤判 “無火”,觸發停機保護。
  • 解決措施
    • 更換調壓器,加裝燃氣穩壓閥,壓力穩定至 2.1kPa;
    • 清洗噴嘴并更換為耐腐蝕材質,同時在管道前增加聚結式過濾器;
    • 清潔火焰監測器并調整安裝角度,重新標定控制系統。
  • 效果:火焰恢復藍色穩定燃燒,停機故障消失,熱效率從 85% 提升至 92%,CO 排放從 300ppm 降至 50ppm 以下。

總結

燃燒不穩定的核心解決思路是:先燃料供應,再燃燒系統,后控制系統,遵循 “從簡單到復雜” 的排查順序。日常維護中需重點關注燃氣品質、空燃比校準和設備清潔,通過智能化監測手段(如物聯網遠程監控)提前預警潛在問題,避免停機損失。對于頻繁出現的復雜故障,建議聯系設備廠商進行燃燒系統優化(如升級低氮燃燒器或全預混技術),從根源上提升燃燒穩定性與能效水平。
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