燃油导热油炉异常停炉原因分析及解决措施探讨

孙 桓

(兰州石化公司，甘肃 兰州 730060)

1 简 介

导热油炉也称有机热载体炉，是以液体、气体为燃料，有机热载体(导热油)为热循环介质的新型热能设备。导热油在炉膛四周盘管、膨胀罐、换热器等部件中循环流动，从而实现热量输出、送外的功能。

某单位海拔约2 100 m，有4台转杯式燃油导热油炉，YY(Q)W-2000Y(Q)两台，YY(Q)W-8000Y(Q两台)，主要用于冬季生活采暖及生产需要。导热油炉采用转杯式燃油燃烧器，燃料为重质油。

2 存在问题

近两年，导热油炉运行期间频繁故障停炉。经统计，2018年12月，导热油炉停炉24次，异常停炉率82.5%，故障原因为“运行期间火焰故障”，停炉后检查发现燃烧器转杯部位结焦严重(见图1)。

3 原因分析

燃料油雾化，不仅可以加速燃料的蒸发气化过程，而且还有助于燃料与空气的混合，从而保证燃料迅速而完全燃烧[1]。雾化质量的好坏，直接影响到燃料油在炉膛内燃烧的化学反应速率和燃烧效率[2]。导热油炉运行期间，转杯内壁结焦严重，如图1所示，焦块导致转杯内壁粗糙、不平整，从喷油嘴流出的燃料油通过粗糙的转杯内壁后无法均匀的在转杯出口形成油膜，而是成股流出，导致燃料雾化不佳，着火距离时长时短，火焰不稳定，在超出火检探头探测范围后探头无法检测到火焰信号从而联锁停炉。

图1 燃烧器转杯结焦状况

3.1 燃料油温度的影响

导热油炉燃料为重质油，平时入炉温度为38 ℃左右，具体参数如表1所示。根据后期实验室分析数据，燃料油黏度较大(常规方式无法得出黏度数据)，低温、高粘度的燃料油流动性能差，未完全雾化便进入炉膛燃烧，未完全燃烧的燃料堆积在燃烧器周边形成焦块，当焦块足够大时，将遮挡火焰检测探头，使其无法检测到火焰而连锁停炉。

表1 燃料油组分分析

3.2 喷油嘴距离的影响

转杯底部为供油管，供油管顶端设有喷油嘴，喷油嘴距离转杯底部距离太近，导致三次风几乎与转杯底部平行，经转杯反射后与喷油嘴喷射出的燃料油逆向接触，使燃料油在转杯内未形成油膜，而是以悬浮状态存在于转杯中，在炉膛高温烘烤下导致转杯内壁及喷油嘴结焦，严重影响燃料油雾化，导热油炉运行期间火焰不稳定，在超出火检探头探测范围时探头无法检测到火焰信号从而联锁停炉(见图2)。

图2 喷油嘴距离对燃烧的影响示意图

3.3 送风温度的影响

导热油炉主要在冬季运行，兰州新区冬季气温低、早晚温差大，夜间最低温度-26 ℃，白天最高温度15 ℃。导热油炉设计无空气预热器，燃料油温度38 ℃，一次风温度-26 ℃，低温空气很难将低温燃料油彻底雾化，较大粒径的燃料油在冷空气二次风的助燃下燃烧不完全，未完全燃烧的燃料堆积在燃烧器周边形成焦块，当焦块足够大时，将遮挡火焰检测探头，使其无法检测到火焰而连锁停炉。

3.4 风道积油对正常运行的影响

导热油炉启炉前，会对出油状况例行检查，但检查完毕后，只是对燃烧器周边进行了简单清理，进入二次风道的燃料油未进行清理。长此以往，二次风道中积存的燃料油过多，导热油炉正常运行期间，二次风会夹带着部分燃料油进入一次风、二次风系统，燃料油在一次风处积存在风压开关底部，导致风压开关无法检测到正常压力而连锁停炉。

携带燃料油的一次风在一次风喷嘴处结焦，然乱炉膛动力场、致使火焰偏斜，燃烧不稳定而导致检测不到火焰而熄火(见图3、图4)。

图3 变形的一次风喷嘴导叶

图4 一次风道残存物

3.5 燃烧器稳焰盘的影响

稳焰器的作用是产生相当稳定的漩涡，形成低速高温烟气回流区，以利于着火，从而达到稳定火焰的目的[3],稳焰盘破损(见图5)，导热油炉运行期间大量空气未经稳焰盘均布，从破损处涌入，造成炉膛内部空气气流紊乱、火焰偏斜、燃烧恶化。

图5 破损的稳焰盘

3.6 炉膛压力的影响

导热油炉正常运行期间炉膛内部应处于微负压状态，避免火焰从观火孔等部位喷出，避免高温对燃烧器安全运行产生影响，较大的负压会导致火焰中心后移，着火距离延长。

原炉膛压力表选型错误、量程偏大，无法准确反应炉膛内部燃烧状况。岗位人员只能通过目测，人工检验等初级方式判断炉膛压力状况，为确保燃烧器安全，炉膛负压普遍偏大，遇火焰波动造成脱火现象。

4 解决措施

4.1 提升燃料油温度

提升燃料油温度，将燃料油由原来的38 ℃逐步提高至80 ℃，温度升高，黏度降低、流动性能提升，雾化性得到保证。

4.2 调整喷油嘴距离

调整喷油嘴距离，使其底边较准备底部距离提升4mm(见图6)。此距离增加后，三次风顺利地通过喷油嘴，与燃料油汇合后流入转杯内壁，高速旋转的转杯携带燃料油与一次风喷嘴过来的一次风逆流接触实现撕裂式雾化，从而使燃烧更加稳定。

图6 喷油嘴距离调整后转杯内部燃料油流向示意图

4.3 增设空气预热系统

一次风温对燃烧器的着火、燃烧速率影响较大。提高一次风温可降低着火热，使着火位置提前。运行实践表明，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。从燃烧角度考虑，二次风温度越高越能强化燃烧，并能在低负荷时增加燃烧稳定性。导热油炉运行期间基本处于低负荷运行状态，一二次风温度对燃烧的影响尤为明显。

鼓风机出口增加暖风器，将原有导热油至膨胀罐管线进行变更，使其经过暖风器(见图7,虚线部分为变更后流程)。120 ℃的导热油通过暖风器对冷空气进行加热，较高温度的一次风与燃料油接触后雾化效果更加明显，二次风温度提升后燃烧所需着火热减小，燃烧更加稳定。

4.4 进行操作方法变更

变更原有启炉检查方式，燃料油喷油试验与其他试验分开，并在燃料油喷油试验过程中制作专用工具用具燃料油收集，避免其倒流进入一次风道或二次风管路，确保导热油炉送风系统清洁，风压开关可正常使用，燃烧器喷嘴处无结焦。

图7 导热油炉增加暖风器示意图

4.5 测绘制作稳焰盘

测绘制作燃烧器稳焰盘，均布炉膛二次风气流分布，确保炉膛空气动力场稳定，杜绝偏烧，减缓结焦状况。

4.6 更换炉膛压力表

更换符合要求的负压表，量程-1 000～1 000 Pa。该压力表可准确反映炉膛压力状况，导热油炉正常运行期间炉膛压力处于-100～-20 Pa的范围，火焰不会从观火孔等部位外喷，着火距离又得到保证。

5 结 语

通过一系列措施，燃料油、送风温度得到保证，燃料油雾化更加充分、雾滴更细，火焰中心适宜，燃烧更加稳定，结焦趋势明显减弱。导热油炉由原来的异常停工率85.2%,实现长周期运行，运行安全风险降低。