热媒炉点火控制系统改进

侯铁榜 尹 军 张建利 任亚锋 张鲜荣

1.热媒炉系统

西北油田雅克拉集气处理站的热媒炉系统组成见图1，其中热媒炉本体、循环泵、阀组及仪表由德国AKB公司供应，储油罐、膨胀罐及数据远传系统由北京超拓公司供应，采用英国HAMWORTHY的分体式工业燃气燃烧器。采用QRB1紫外线式检测器监视主火焰，一体化离子棒式火焰检测器监视引燃火（副火），控制系统采用西门子S3-300 PLC。

燃料在炉膛内燃烧产生的热量通过炉管以对流和辐射的形式传递给导热油，导热油在循环泵驱动下通过加热炉出口进入换热器管程内将流过壳程的介质加热后回到循环泵，通过加热炉再吸收热量，周而复始，以导热油为热载体（热媒）实现热量的连续传递。

2.存在的问题

热媒炉运行时频繁出现突发熄火、点不着火、大风吹扫不结束、检测失误等故障，导致装置所需的热载体温度骤降，重沸器、换热器无法正常工作，天然气处理站因长时间失去热源致使天然气含水量急剧增加，产品质量不合格。经过调查，以及分析点火流程图（图2），确认主要故障原因如下。

（1）燃气调节阀和助燃风调节阀均为AC 220V电动阀，且氧含量参与风门调整，助燃风和燃气又参与配比控制，因此需要频繁调节风量，但是电动阀控制进度有限，频繁动作造成电机发热，可靠性降低。同时调节阀门无法进行线性控制，影响助燃风和燃气的配比稳定。

（2）由于热媒炉经常停炉，频繁的点火过程使点火电极积炭结焦，隔绝与氧接触，燃烧产生积炭也会堵塞点火器孔板和火嘴喷孔，无法正常供给燃气，造成点火失败。拆检频繁造成点火枪安装时电极与炉壁间隙过小（小于2～4mm），电弧尚未形成就将能量释放，无法引燃气体。高压电极内部绝缘层绝缘系数下降导致能量提前释放，无法在尖端拉弧。

（3）控制系统为手动继电器与PLC相结合，接线较复杂，特别是继电器接线混乱，同一组节点上并联几组线，造成硬接点故障频发且难以查找故障点。

3.改进措施

（1）将燃气调节阀和助燃风调节阀更换为DC 4～20mA汽缸调节阀，并将汽缸调节阀阀位输出的4～20mA信号通过安全栅连接至DCS卡件实现阀位显示，有效提高燃气控制精度。

（2）点火及检测方面，燃烧器内增加1个检测光谱范围较广的西门子QRB1紫外线火焰检测器，配合主火焰监测器同时工作。程序中增加或门的“二选一”逻辑判断（图 3），当 QRB1 1和QRB1 2火焰检测器其中1个或同时检测到火焰信号均发出点火成功信号，保证主火焰检测信号的真实性。同时将紫外线火焰检测器输出4～20mA信号引至二次仪表作为火焰强度指示。在副火燃气管线上，采用GHBH7D536吸风型高压风机建立反吹风设备，吹出燃气喷孔里的锈渣和杂物，避免堵塞燃气喷孔，影响下次点火。

（3）整理控制方案，重新设计盘间布局和接线，明确职能。完全由程控器完成判断，继电器仅实现系统与现场、电气的隔离。取消机柜内多余的继电器、架装二次表以及机柜上按钮、开关，彻底减少硬连接故障点。

4.改进效果

热媒炉点火控制系统改进后经过3个月运行，效果良好，彻底解决了热媒系统点炉过程中存在的问题，确保向天然气处理站提供热源，主要表现在以下几个方面。

（1）自动控制能力得到进一步强化。助燃气控制阀和助燃风控制阀改为气动调节阀，提高了控制精度和操作维护的简洁性。风流量跟踪主燃气阀门开度，根据燃气配比调整给定比值，作为操作人员点火参考。

（2）点火流程更加可靠。该火焰检测器由二次表及传感器组成，传感器对炉内产生的紫外线敏感，在点火过程中，只要检测到主火焰燃烧，程序继续执行。炉子的燃气阀位供给与回讯作了差值计算，若该值过大，则程序不继续执行，从而避免因阀位不准造成泄漏。

（3）热媒炉稳定燃烧天数占到总数的95%，比同期增长10%，创造经济效益150余万元。

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