天然气热风炉燃烧不稳定如何处理?

2025-05-30
天然气热风炉燃烧不稳定可能导致温度波动、能耗增加、污染物排放超标甚至安全隐患,需从燃料供应、燃烧系统、控制系统及设备维护等多维度排查解决。以下是具体处理方法及操作建议:

一、燃料供应问题排查

1. 燃气压力异常

  • 现象:火焰忽大忽小,伴随 “呼呼” 异响,压力表指针波动明显。
  • 原因
    • 上游气源压力不稳定(如供气管道堵塞、调压器故障)。
    • 用气高峰时段气压不足,或管道管径过小导致流量受限。
  • 解决措施
    • 安装高精度燃气压力表(精度 ±1%),实时监测入口压力是否在设备额定范围(通常为 2~3kPa)。
    • 若压力过低,联系燃气公司检查供气管道或增大调压器规格;若压力过高,需加装减压阀并设定安全阈值。
    • 对于波动频繁的场景,建议配置稳压罐双路供气系统(如主气源 + 备用钢瓶),确保气压稳定。

2. 燃气品质波动

  • 现象:火焰颜色异常(如发黄、有黑烟),燃烧气味刺鼻,热效率下降。
  • 原因
    • 天然气中混入杂质(如硫化物、水分)或热值波动较大(如不同气源切换时)。
    • 管道内残留铁锈、焊渣等异物堵塞喷嘴。
  • 解决措施
    • 在燃气入口处加装精密过滤器(过滤精度≤5μm),定期清理滤芯(建议每周检查一次)。
    • 若气源热值波动大,需调整燃烧器的空燃比参数:
      • 热值升高时,适当增加空气供给量(增大风门开度);
      • 热值降低时,减少空气量或增大燃气流量。
    • 条件允许时,安装在线热值检测仪,实时联动控制系统自动调节空燃比。

二、燃烧系统故障检修

1. 燃烧器喷嘴堵塞或磨损

  • 现象:火焰偏斜、分叉或局部无火,伴随燃烧噪音增大。
  • 原因
    • 长期运行后喷嘴积碳(尤其在低氮燃烧器中,FGR 烟气再循环可能导致粉尘沉积)。
    • 喷嘴材质耐腐蚀性不足,被燃气中的酸性物质侵蚀。
  • 解决措施
    • 定期拆卸喷嘴进行清洗(建议每季度一次),使用压缩空气吹扫或酒精浸泡去除积碳。
    • 更换为不锈钢或陶瓷材质喷嘴,提高抗腐蚀和耐磨性能。
    • 对于易堵塞的细孔喷嘴,可改用扇形雾化喷嘴旋流式喷嘴,减少杂质滞留风险。

2. 空燃比失调

  • 现象
    • 空气不足时,火焰呈黄色、冒黑烟,燃烧不完全导致 CO 超标;
    • 空气过量时,火焰短而透明,温度上升缓慢,热效率下降。
  • 原因
    • 风门调节机构故障(如连杆松动、电动执行器卡滞)。
    • 传感器失灵(如空气流量计、燃气流量计数据偏差)。
  • 解决措施
    • 手动校准:通过燃烧分析仪检测烟气成分(理想状态:O₂含量 2~3%,CO<100ppm),逐步调整风门开度和燃气阀门,直至达到最佳空燃比(通常为 10.5:1~11.5:1)。
    • 设备检修:检查风门执行器是否响应灵敏,更换失灵的传感器(如热式气体质量流量计),并重新进行控制系统标定。
    • 智能调节:升级为全预混燃烧器,通过高速变频风机和燃气比例阀动态匹配空燃比,响应速度<5 秒,适应负荷波动。

3. 点火系统异常

  • 现象:点不着火、频繁熄火或点火延迟(超过 5 秒)。
  • 原因
    • 点火电极积碳或间距不当(正常间距 2~3mm)。
    • 高压点火器故障(如点火电压不足 15kV)或火花塞损坏。
    • 火焰监测器(如紫外光敏管、电离电极)受污染或位置偏移。
  • 解决措施
    • 清洁点火电极表面,调整至标准间距,检查高压线连接是否牢固。
    • 用万用表检测点火器输出电压,若低于额定值需更换点火器或火花塞。
    • 擦拭火焰监测器透镜,确保其正对火焰中心,必要时更换传感器(使用寿命通常为 1~2 年)。

三、控制系统与设备维护

1. 温度与压力传感器故障

  • 现象:显示温度与实际不符,或系统误报 “超温”“超压” 停机。
  • 原因
    • 热电偶 / 热电阻探头接触不良或老化(误差>±5℃)。
    • 压力变送器膜片受损,导致信号传输异常。
  • 解决措施
    • 校准温度传感器:将探头插入标准热源(如恒温油浴锅),对比显示值与实际值,偏差超过允许范围时更换探头。
    • 对压力传感器进行零点和量程校准,必要时更换防爆型压力变送器(适用于危险环境)。

2. 燃烧 chamber 积灰或损坏

  • 现象:燃烧噪音增大,排烟温度升高,热效率下降。
  • 原因
    • 未及时清理燃烧 chamber 内的积灰(尤其是翅片管间的粉尘),影响热传导。
    • 耐火材料脱落或炉壁腐蚀穿孔,导致热量泄漏。
  • 解决措施
    • 定期进行内部清扫(建议每半年一次),使用高压水枪或声波清灰器清除积灰。
    • 检查耐火层完整性,修补破损处或更换耐火砖 / 浇筑料,对炉壁进行防腐处理(如喷涂耐高温涂料)。

3. 风机故障

  • 现象:风量不足导致燃烧缺氧,或风机振动异常、噪音大。
  • 原因
    • 风机叶轮积尘失衡,或轴承磨损缺油(温升>40℃时需警惕)。
    • 变频器参数设置不当(如频率上限过低),导致风机无法达到额定转速。
  • 解决措施
    • 停机清理叶轮积尘,重新做动平衡测试,给轴承加注润滑脂(每运行 2000 小时一次)。
    • 检查变频器参数,确保风机风量与燃烧器需求匹配,必要时更换大功率风机。

四、安全与预防措施

  1. 紧急停机流程
    • 若出现剧烈爆燃、燃气泄漏或控制系统失灵,立即按下急停按钮,切断燃气供应,打开防爆门泄压,严禁在故障未排除时强行启动。
  2. 定期维护计划
    • 建立设备档案,记录维护内容与时间:
      • 每日:检查燃气压力、火焰状态、运行温度;
      • 每周:清理过滤器、检查阀门密封性;
      • 每月:测试安全保护装置(如超压切断阀)、校准传感器;
      • 每年:全面拆机检修,更换老化部件(如密封圈、软管)。
  3. 人员培训
    • 操作人员需熟悉设备原理与故障排查流程,掌握燃烧分析仪、万用表等工具的使用方法,定期参加安全培训(如燃气泄漏应急处置)。

五、典型案例分析

案例:某食品加工厂天然气热风炉频繁熄火,火焰呈暗红色,伴有刺鼻气味。

  • 排查过程
    1. 检测燃气压力为 1.2kPa(低于额定值 2kPa),发现上游调压器膜片老化破损。
    2. 燃烧器喷嘴内壁附着黑色油状物质(天然气中含重烃类杂质),导致燃气喷射不畅。
    3. 火焰监测器因积灰误判 “无火”,触发停机保护。
  • 解决措施
    • 更换调压器,加装燃气稳压阀,压力稳定至 2.1kPa;
    • 清洗喷嘴并更换为耐腐蚀材质,同时在管道前增加聚结式过滤器;
    • 清洁火焰监测器并调整安装角度,重新标定控制系统。
  • 效果:火焰恢复蓝色稳定燃烧,停机故障消失,热效率从 85% 提升至 92%,CO 排放从 300ppm 降至 50ppm 以下。

总结

燃烧不稳定的核心解决思路是:先燃料供应,再燃烧系统,后控制系统,遵循 “从简单到复杂” 的排查顺序。日常维护中需重点关注燃气品质、空燃比校准和设备清洁,通过智能化监测手段(如物联网远程监控)提前预警潜在问题,避免停机损失。对于频繁出现的复杂故障,建议联系设备厂商进行燃烧系统优化(如升级低氮燃烧器或全预混技术),从根源上提升燃烧稳定性与能效水平。