真空相变加热炉运行故障探讨

张其建

（大庆油田装备制造集团容器制造分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

传统的管式炉和水套炉含水量比较大，消耗的能源较多，成本预算较高，这与现在环保节能、低能耗的方向发展不符。而真空相变加热炉是一种综合性的加热设备，其整体加热性能比较稳定，所以在油气集输工程中有着广泛应用，逐渐取代了传统的加热炉设备。随着我国科学技术的进步，真空相变加热炉性能有了整体提升，在成本制造、生产运行方面上更具优越性，但基于各种不可控因素影响，其在运行过程中还存在一些局限性，如能耗较大、升温速度缓慢等。为了使真空相变加热炉在油气集输工程中有更好的应用效果，应从多方面入手、做好各个环节的准备工作，提高设备运行效率。

1 真空相变加热炉结构和工作原理

真空相变加热炉结构比较复杂，主要包含4个部分，分别是换热盘管、操作间、回烟室和防爆门。

在运行过程中，真空相变加热炉会有多个构件联动，利用的技术比较多，其中相变换热技术是关键，它主要用来实现内部热量的传递的更迭。加热炉的内部结构封闭性极强，结构空间主要分为两个部分：一是气化部分，空间比较大，通过盛放吸热介质可以达到吸热的目的；另外一个就是相变空间，空间的伸缩性可以很好地帮助介质传热。在运行过程中，燃料燃烧产生热量，加热内部空间的水，当温度达到一定程度后水就会成为水蒸汽；水蒸汽的热点极高，达到饱和状态后就会向上叠加，低热管道接触，在相变空间中进行换热；水蒸汽通过换热管道将热量传递到内部管道，经过一段时间后会形成冷凝水，这些冷凝水逆循环到气化空间。在这一往复循环过程中热量被传递和利用，完成整个相变换热。

2 真空相变加热炉运行故障分析

2.1 炉体缺水问题

真空相变加热炉基本上处于一个长期运行的状态，很容易出现一些问题，在高强度运行状态下加热炉的整体运行负荷比较大，各项参数波动幅度明显，内部运行出现不稳定波动的概率较大。当运行负荷超出了规定的参数指标，设备内部就会出现问题，如脱水器无法正常运行、水流量降低或液态无法流动等，使得加热炉的温度短时间快速上升，很多水流都会快速被汽化，热量无法被有效传递。而热量被一起堆积到内容器中，造成加热炉内部压力增大、真空阀出现波动，影响容器封闭性，水蒸汽从颅腔内逃出会造成炉体缺水。

2.2 烟囱及烟箱内腐蚀问题

影响真空相变加热炉运行的因素比较多，其中季节性因素影响主要体现在温度方面。例如，冬季加热炉很容易出现烟囱和烟箱内腐蚀问题，这主要是由于温度比较低，会增加加热炉的加热频率，这使得烟囱排气温度升高，水蒸汽通过烟囱排出经过上层部位时，温度降低冷凝形成液态水，液态水会逆向流回烟囱的烟箱，在高温状态下会腐蚀烟箱。

2.3 燃烧器无法正常点火问题

在真空相变加热炉运行过程中，容易出现一些问题，如燃烧器无法正常点火。燃烧器无法正常点火的原因有多个，主要有以下3个：①使用的清洁燃料杂质较多，长期使用会堵塞内部燃油过滤器，进而导致燃油管路不通畅、内部压力不平衡，无法达到燃油点火压力；②经过长时间的运行，高压油泵内部磨损比较严重，整体性能降低，无法喷出足够压力的燃油；③有空气进入燃油管道中，使燃油内部管道压力失衡，燃油系统供油不足。

2.4 燃烧器故障问题

真空相变加热炉的组成构件比较多，其中燃烧器是非常重要的一个，它基本上处于长期运行的状态且运行环境的温度比较高。在长期高温的影响下，燃烧器的零部件很容易被烧损，点火管容易被腐蚀，高压接头漏电现象较为明显，另外使用没有经过处理的湿气会对电磁阀造成损坏，性能降低，可能会引起燃烧器故障。

3 故障的解决措施

（1）加强对设备的巡检力度。真空相变加热炉在运行过程中温度处于相对平衡的状态，如果负荷增大设备温度会有所上升。如果巡检发现温度系数波动幅度过大、已经超出了允许范围，就需要第一时间手动停炉，对设备进行全面检查，主要看设备密封性是否良好、向炉壳内部添加足够的水，使水位处于标准线之上。水可以在一定程度上控制内部炉壳的温度变化，避免因炉体过度汽化导致的缺水问题。

（2）对于烟囱根部和烟箱内腐蚀的问题，可以采取改变加热炉安置方位的方式解决，避免水蒸汽冷凝回流。通常加热炉位置是固定的，为了设备运行效率最大化，直接将加热炉烟箱的顶部与烟箱连通，结果也非常直观，冷凝水直接逆回流非常容易出现烟箱腐蚀问题。这时可以适当调整烟囱的位置，将烟囱跨接在加热炉的旁边，这样冷凝水回流时可以正常排出，不会与烟箱有直接联系，有效避免对烟箱的腐蚀影响，降低成本预算的同时也延长了设备的使用周期。

（3）对于燃烧器无法正常点火的情况，首先应找出其真正原因及相关影响因素，并采取针对性解决措施：可以定期清洗燃油过滤器的滤网，清洗时要仔细检查杂质是否清洗到位，而燃油泡洗与气吹相结合的方式可以加快清洗效率；可以通过合理调控压力阀的压力值方式来解决压油泵磨损问题，但因为到了使用周期而出现了不可修复的磨损就需要更换油泵；点火的时候要进行放气处理，解决空气混入燃油管路引起的燃烧器故障；定期检查燃烧器的各个零件是否正常，合理控制燃烧器的运行参数，使其波动处在一个合理的范围；一年检查一次烟箱对流受热面的积灰和保温情况。

（4）燃烧器是真空相变加热炉的重要组成部分，对于加热炉的稳定运行有着重要作用，所以对燃烧器的管控比较严格，要从多个方面做好各个环节的对接工作。首先要认真检查燃烧器每个运行环节是否稳定，季节变化对燃烧器的运行也有一定影响，不同季节变化其温度变化不同，要合理调控燃烧器的内部温度变化系数。其次，燃烧器的组成构件比较多，需要全面检查各项组成构件如内部风控装置是否正常运行、电磁阀是否堵塞，以及构件之间的连接是否稳定，构件连接的稳定性会在一定程度上影响燃烧器的运行稳定性。此外，还要检查燃烧头、稳焰盘在高温环境下的烧损情况，这些构件很容易在高温状态下受到破坏，一旦受到腐蚀性侵害就会影响燃烧器正常运行，所以要采取合适的维护保养措施。

（5）真空相变加热炉处于长期运行的状态，容易出现各种各样的问题，所以要做好其的维护保养工作。从实际角度出发，根据加热炉具体情况采取针对的维护保养措施。

真空相变加热炉运行是一个周期性的过程，运行时间达到一定程度后需要进行排空处理。排空处理是将内部气体全部排放在外，使加热炉内部温度处于平衡状态，否则会影响加热炉的正常运行。要对加热炉的整体运行情况进行全面检查，侧重于对燃烧器高压油泵的磨损情况检查。还有就是要检查加热炉的各项性能指标，如压力、温度等，在运行过程中这些指标必须处于稳定状态，否则就说明加热炉出现了故障，要及时采取措施来解决。

4 结束语

真空相变加热炉是在传统加热炉的基础上演变而来，主要应用了相变交换热技术，这突破传统加热炉的局限性，大大提高了加热炉的整体运行效率，在很大程度上迎合了油田油气集输生产中节能、高效的发展理念。真空相变加热炉在自动控制方面还有着更好的应用效果，能够根据指令进行精细化操作，实现对设备的全面控制。真空相变加热炉的应用优势突出，而且整体经济效益较好，能够为企业的发展提供助力，有着更加广阔的应用前景。