摘　要：建立相变加热炉系统故障树，着重分析相变加热炉热功率下降故障树，对热功率下降的表现、原因及对策进行了探讨。

关键词：相变加热炉  故障树  热功率下降

Fault Tree Establishment as well as Cause and Countermeasure Analysis for Decline in Thermal Power of Heating Furnace

Abstract：The fault tree of phase-change heating furnace system is established．The fault tree for decline in thermal power of phase-change heating furnace is emphatically analyzed．The behavior．causes and countermeasures for the decline in thermal power are discussed．

Key words：phase　change heating furnace；fault tree；decline in thermal power

1　加热炉热功率下降故障树的建立

根据相变加热炉(以下简称加热炉)系统的结构和功能的层次分解模型^[1-3]，采用故障树分析法，分析加热炉系统出现的故障表现与故障原因的逻辑关系，建立加热炉系统故障树(见图l)。

故障树以加热炉系统故障作为顶事件，下一级分系统故障是加热炉本体故障、辅助系统故障，分系统故障的下一级为子系统故障(如热功率下降、热效率低、受热面故障、燃烧故障等)。以此类推，逐层分解，找出各级事件发生的直接原因(底事件)。

根据加热炉系统的特点，可将其运行中的故障划分为3类：爆炸故障、重大故障、一般故障。3类故障中，爆炸故障、重大故障比例较小，一般不超过15％，大部分是一般故障(即多发性故障) ^[4]。本文主要讨论加热炉本体的多发性故障。加热炉本体故障树见图2。

热功率下降是加热炉运行中常见的问题，由燃烧、传热两方面决定，加热炉热功率下降故障树见图3。加热炉热功率下降故障树的基本事件见表1。

2　热功率下降表现、原因及对策

2.1　热功率下降的表现

①当加热炉瞬时热功率明显低于额定热功率时，认为加热炉热功率下降。

②被加热介质流量和入炉温度为设计值，出炉温度低于设计值，且相差较大。

③计算得到的加热炉实际热功率偏低。

④加热炉烟气含氧量过高。

⑤加热炉燃料供给量正常，但排烟温度过高。

⑥燃烧器燃烧状态差，燃烧火焰发黄。

⑦由于空燃比不合理导致燃烧不充分或由于燃烧器设计功率达不到加热炉的需求超负荷运行，导致加热炉烟囱冒黑烟。

2.2　热功率下降的原因

①燃烧器与加热炉不匹配

燃烧器功率不能满足加热炉需求。主要是燃烧器选型时未考虑加热炉热效率、炉膛背压及高海拔的影响等，导致燃烧器超负荷运行，燃烧状态差，燃料燃烧不充分而冒黑烟，影响烟气对流换热。

②燃料品质与供给量

燃料品质对加热炉热功率有很大影响，燃料低位发热量过低及含水量过高均会影响加热炉的热功率。燃料供给量对加热炉热功率的影响主要表现为：供给量不足，则产生热量不足，而供给量过大，则易造成燃烧不充分。

③空燃比失调

空燃比失调是指在给定燃料量的情况下，送风机送风量过大或过小，使得送风量与燃烧所需的空气量不匹配。空燃比直接影响加热炉的燃烧状态。若送风量过大，炉膛过剩空气系数增大，使炉膛温度降低，对燃烧不利；送风量太小，则加热炉供氧量不足，导致燃烧不完全。

④烟气有效冲刷面积减小

烟气有效冲刷面积减小主要是由于烟道存在死角。

⑤传热热阻大

传热热阻大主要是由于受热面故障、传热介质流速低、蒸汽中含有不凝结的气体。受热面故障包括换热器换热管内外壁结垢，火筒和烟管内壁积灰、结焦，火筒和烟管外壁结垢等。加热炉低负荷运行时烟气流速降低，换热管内被加热介质流速降低，易影响传热效果，降低加热炉热功率。加热炉换热器的换热管与被加热介质之间进行凝结换热，若蒸汽中含有不凝性气体(如空气)，即使含量极微，也易对凝结换热产生十分有害的影响。

2．3　热功率下降的对策

①首要任务是排除燃烧器设计功率不能满足加热炉需求的情况。在判断燃烧器选型是否合理时注意两点：第一，应注意在进行加热炉设计时考虑一定的超负荷能力。若无特殊要求，按l0％考虑。因此可通过查燃烧器特性曲线图对燃烧器设计功率是否满足加热炉的需求作出初步判断。第二，应注意加热炉应用场所的海拔，若为高海拔地区，应检查在进行燃烧器选型计算时，是否考虑了海拔对燃烧器功率的影响。

在燃烧器运行过程中，应通过调整燃烧器风门的相对开度及燃料调压阀来调整空燃比，控制过剩空气系数，使燃烧器达到最佳运行状态。

②定期做好加热炉受热面清灰、除焦、除垢等工作，减小传热热阻，保证受热面的有效换热面积，加热炉锅筒内的水质应有所控制。检查换热器换热管内壁是否结垢，若结垢情况严重，可采取酸洗、机械清洗等措施清除污垢或更换新的换热管。

③当加热炉负压运行一段时间或停炉后再运行时，应及时排除锅筒内的空气。定期检查加热炉密封部件，及时修理更换失效密封部件，防止蒸汽中出现空气等不凝性气体。

④根据加热炉操作规程及控制要求，采用先进的计算机技术和网络通信技术设计加热炉监控系统，实现对加热炉的全自动控制及故障保护等功能，提高自动化监控水平。例如在烟道尾部安装烟气分析仪，通过尾部烟气氧含量检测反馈自动变频调节送风量，有效控制过剩空气系数，提高加热炉的燃烧效率。

参考文献：

[1]刘有民，郑元崇．双温位导热油炉在天然气净化工艺的应用[J]．煤气与热力，2010，30(3)：Bl3-Bl5．

[2]王亚锋，张雪岩．相变换热加热炉在油气集输领域的适应性[J]．煤气与热力，2009，29(12)：A37-A39．

[3]李之光，王昌明，周占魁，等．有压相变换热式新型水火管锅壳锅炉[J]．工业锅炉，2000(3)：1-3．

[4]李德英，张跃，郭俊．锅炉系统故障树的建立与分析[J]．锅炉技术，l997(9)：20-26．

本文作者：张雪岩

作者单位：中国石油冀东油田公司机械公司