火筒炉用SR型燃烧器故障原因分析

李海燕 杨永纯（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

燃烧器是将燃料（主要是可燃气体）与空气按照一定的方式混合喷出并燃烧的装置，油田工业用燃烧器通常用耐高温、抗腐蚀的不锈钢或其它合金制成，其作用是将燃料气（主要是天然气）与空气混合燃烧后为加热炉提供热能。燃烧器是火筒式加热炉的关键部件之一，其工作中涉电涉火、正确认识并排除它的各类故障，既是生产需求又是安全要求，它的好坏直接关系到加热炉运行安全[1]，更关系到加热炉的运行指标能否达到生产要求，其工况不良可能会影响到原油脱水效果、系统冬季平稳运行以及油井热洗清蜡、管线解堵等诸多环节。燃烧器良好的工作状态可以让燃烧更加充分，使燃气利用最大化，避免了火焰燃烧不良导致热效率不高及燃气浪费。

1 SR型燃烧器应用现况

SR 型燃烧器是油田火筒式加热炉上广泛使用的一种燃烧器，目前在用较多的是SR-I型，SR-Ⅱ型、SR-Ⅲ型，其中SR-I型的产品是简单的手动调节型燃烧器，其工艺流程比较简单，点火主要利用人工点火棒进行点火，其配比主要利用炉前负荷表及风门标度牌进行调整，此类产品在各个采油厂逐年被新型产品所替换，现场应用该型产品的数量已经较少。

SR-Ⅱ型燃烧器（图1）是由I 型普通天然气燃烧器和自动控制系统所组成的智能自动调节型燃烧器，其自动控制系统中的核心为智能仪表，同时与SR-I型相比较，在现场生产的工艺流程中增加了许多控制元器件。可以实现“熄火报警”、“泄漏报警”、“高低温报警”等功能，它在燃烧方面可将烟气的过剩空气系数维持在1.05～1.15，保证燃料和空气充分混合燃烧，燃烧效率高[2]与SR-I代产品比较其节能效果也更加明显。

SR—Ⅲ型燃烧器（图2）是油田目前广泛在用的一种产品，采用先进的可编程序控制器（PLC）和触摸屏替代了以往的常规智能仪表，利用编写程序进行逻辑控制，大大提高了控制系统的控制精度、可靠性及稳定性。产品在结构上也进行了调整，控制元器件也应用了精度更高产品，整套产品的故障率比SR-Ⅱ型更加可靠，实现了燃烧器更高级更科学的自动控制。

图1 SR-Ⅱ型燃烧器

图2 SR-Ⅲ型燃烧器

2 常见故障及排除方法

SR-I型燃烧器在现场使用已经很少，其主要故障是烧不上温度，主要原因是燃烧器喷火孔结焦、燃气压力不够或主气阀没打开（冬季燃气管线含水管线冻）、型号选择设计不合理、温度检测元件出现误差或故障；另一个主要故障是燃烧器容易出现喘振现象，其原因是风门开度不合理、燃气中有杂质或管线进油（负荷表波动）。以下主要介绍SR-Ⅱ型和SR-Ⅲ型这两种燃烧器的故障原因及排除方法。

2.1 SR-Ⅱ型燃烧器的主要故障

SR-Ⅱ型燃烧器是普通天然气燃烧器和自动控制系统所组成的智能自动调节型燃烧器，现场应用常见故障见表1。当SR-Ⅱ型燃烧器有下列情况时需清理燃烧器喷孔：控制室内自动提火时温度烧不上去；现场燃烧火焰成深蓝色且火苗短；燃烧器只有部分喷孔向外喷气；燃烧器发出憋闷的声音；燃气管道内进油或进入其它杂质；炉前负荷表显示超过544 kJ/h，温度仍然烧上不去。

这里所说温度烧不上去有两种可能：一是气压过低，燃气最大量也不能满足温度要求，这时应将手动阀门开大以补充气量或将来气稳压阀重新调整；二是在工艺流程中，出现压力不均或外输量不均，这种情况需要先检查流程中的压力及外输流量或给容器补给流量后，再进行重新调整。只有满足上述情况中任意三项时，才可判断为需要清理燃烧器。清理燃烧器的方法为：先断电，然后拆除管线与燃烧器的软连接，接下来拆除火焰探头、引火管、点火枪、燃烧器芯与配风外壳的紧顶丝，之后将喷嘴抽出，用钢丝或其它工具穿透喷孔使其恢复原状，之后按顺序安装完毕后送电。

表1 SR-Ⅱ型燃烧器主要故障原因及排除方法

2.2 SR-Ⅲ型燃烧器的主要故障

SR-Ⅲ型燃烧器在结构上进行了更多调整，实现了更科学的自动控制，故障率比SR-Ⅱ型更低，现场应用中常见故障见表2。

3 设备失灵的应急处置

对于SR-Ⅱ和SR-Ⅲ型燃烧器来说，因其较多采用了自动控制的系统、元件，如果这些设备出现故障第一时间不能及时维修排除，导致系统失温会给原油等产品质量造成影响，尤其是冬季可能会对生产系统带来严重的后果，所以应制定当自动系统失灵时采取手动应急的处置措施。

1）自动控制系统失灵时，应关闭自动控制系统流程中的截止阀，切断自动控制的气源，将手动截止阀打开，进行手动控制火焰大小及温度的高低。

2）当点火点不着时，应将控制系统中的两个截止阀关闭，然后取点火棒及用于引火的布条缠绕，蘸取少量的可燃油料点燃后，将引火棒从观察孔深入燃烧器内，在保证引火棒探出喷孔前端后，将手动控制阀微开（1/3～2/3 开度），点着大火后，取出引火棒灭掉，再缓慢打开自动控制系统中的截止阀投自动，手动点火结束。

3）对于经常失电的控制系统中，因失电后会导致加热炉灭火，为了防止经常意外掉电导致的加热炉灭火情况，可将手动截止阀在投自动控制之后留有少许开度，保证有少许气量通过。

此外，由于燃料天然气含水量会随季节改变，加热炉生产参数的调整也会使燃烧所需气量发生改变，在燃烧器首次安装调试后，岗位员工可根据加热炉运行状态的改变及时进行进气量调节，造成燃料的浪费或燃烧器超负荷工作，致使能耗增加、排放增加、运行成本和设备故障率增加，加热炉的运行热效率下降[3-4]，这些都要制定处置方案加以应对。

4 结论

1）SR 型自动燃烧器使用简便、数据直观，但其正常使用必须在电力及燃料正常供给的条件之上。如果冬季燃气中含有较多凝析油，减压阀内腔会有凝析油存留，影响调压效果，导致系统故障锁定停炉[4]。

2）使用自动燃烧器有效降低了传统手动燃烧器的故障率，进而保证了加热炉的热效率，热效率用正平衡法和反平衡法来进行测定[5]，若加热炉热效率不佳除了燃烧器的因素外还要综合考虑其它因素。

3）燃烧器故障维修应遵循由易到难的原则逐项排查[6-7]，绝大概率的故障问题都是一般性的简易问题，无足够维修经验时勿由难到易。

4）制定加热炉运行安全应急处置措施时，应同时考虑燃烧器可能出现的各种状况并制定对策，将其纳入加热炉应急处置措施、岗位应急处置方案等预案中。

表2 SR-Ⅲ型的主要故障原因及排除方法