孫博

（南京鋼鐵股份有限公司中板廠，江蘇南京 210035）

前言

南鋼中板廠2011年新增一條拋丸-熱處理生產(chǎn)線，采用無(wú)氧化輻射式輥底爐，主要承擔(dān)正火、中高溫回火熱處理工作，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量20 萬(wàn)t。此條熱處理線已運(yùn)行4.5年，平均年產(chǎn)量在13萬(wàn)t左右。

熱處理爐采用SINMAX4M 自身預(yù)熱式燒嘴，通過(guò)煙氣回流與空氣換熱形成助燃空氣預(yù)熱，燃燒熱量通過(guò)煙氣傳遞到輻射管，再由輻射管對(duì)爐膛進(jìn)行輻射加熱。燒嘴數(shù)量共計(jì)284 套，在投產(chǎn)調(diào)試階段已由廠家對(duì)燒嘴流量進(jìn)行標(biāo)定。但由于產(chǎn)能逐漸增加，爐況變化，燒嘴備件逐漸更換等因素，燒嘴原有標(biāo)定已不適應(yīng)現(xiàn)有情況，燒嘴故障率增加，達(dá)到10%左右。后經(jīng)過(guò)逐年維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出燒嘴故障分析及維護(hù)的方法。

1 自身預(yù)熱燒嘴故障情況分析

自身預(yù)熱式燒嘴結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)分別為鋁合金外殼——金屬空氣導(dǎo)管——陶瓷換熱器——風(fēng)盤——陶瓷燃燒室——點(diǎn)火電極，燒嘴前端為排煙的陶瓷內(nèi)膽，以上均布置在輻射管內(nèi)。

燒嘴采用ON/OFF 脈沖控制，由燃控PLC 系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前設(shè)定溫度，控制各區(qū)段燒嘴燃燒時(shí)序，發(fā)送信號(hào)至燒嘴點(diǎn)火變壓器，電極打火，燒嘴正常燃燒，由同時(shí)可做火焰檢測(cè)的自身冷卻電極反饋電信號(hào)回?zé)炜刂破?，形成完整循環(huán)，達(dá)到脈沖燃燒目的。

燒嘴燃料采用熱值為9 196 kJ/m3左右的高焦混合精制煤氣，正常生產(chǎn)時(shí)煤氣熱值較為穩(wěn)定。由于爐況、產(chǎn)能逐年變化，燒嘴機(jī)械、電器部件逐漸老化，燒嘴故障率逐漸增加，主要故障如下。

（1）燒嘴無(wú)法點(diǎn)火、無(wú)法燃燒

對(duì)于此類故障，可分為兩種情況。

①燒嘴構(gòu)件損壞。將燒嘴拆卸后可發(fā)現(xiàn)，燒嘴內(nèi)部陶瓷燃燒室、風(fēng)盤、陶瓷換熱器等易損件燒壞；助燃空氣、煤氣未能行走預(yù)定路線、漏氣等無(wú)法燃燒。其中陶瓷換熱器端頭部斷掉，經(jīng)自維護(hù)焊接后，手工焊接準(zhǔn)確度差，火焰噴孔未對(duì)準(zhǔn)中心線，造成噴出火焰歪斜，進(jìn)一步燒壞空氣導(dǎo)管、輻射管等，造成更嚴(yán)重故障。

②附屬部件運(yùn)轉(zhuǎn)失靈。對(duì)比總結(jié)分析燒嘴故障，燒嘴煤氣氣動(dòng)閥、空氣電磁閥故障率占50%左右，其中主要因素為燒嘴旁高溫、環(huán)境灰塵等影響，造成電磁線圈失靈、氣動(dòng)閥供氣管路漏氣等。同時(shí)點(diǎn)火電極尖端生銹結(jié)瘤或點(diǎn)火變壓器損壞無(wú)信號(hào)等造成無(wú)法正常點(diǎn)火。

（2）燒嘴可點(diǎn)著火但不能持續(xù)燃燒

①用作火焰檢測(cè)的點(diǎn)火電極未能正常檢測(cè)到火焰或電信號(hào)未能正常傳遞，造成點(diǎn)火控制器斷電，默認(rèn)燒嘴故障。造成此情況與電極離著火點(diǎn)過(guò)遠(yuǎn)、電極不潔凈有關(guān)。同時(shí)點(diǎn)火變壓器損壞、不正常傳送電信號(hào)也會(huì)造成此情況。

②空燃比不合理?；鹧嫒紵怀浞只蚩諝膺^(guò)量過(guò)大，火焰出速不足或出速過(guò)快，以及一段時(shí)間后空、煤氣壓力略有變化，便導(dǎo)致燒嘴火焰熄滅。

（3）燒嘴“爆鳴”

空燃比不合適或煤氣氣動(dòng)閥門動(dòng)作異常，電極點(diǎn)火延遲，均會(huì)造成一部分煤氣通過(guò)閥門泄漏至燃燒室內(nèi)，此時(shí)電極打火未成功，與空氣充分混合。經(jīng)系統(tǒng)反復(fù)復(fù)位后，電極打火成功，直接造成混合氣體爆鳴。燒嘴頻繁爆鳴同樣會(huì)造成燒嘴內(nèi)部陶瓷燃燒室、換熱器、風(fēng)盤等損害，內(nèi)部部件的損害同樣也會(huì)形成?！氨Q”現(xiàn)象在650 ℃以下回火溫度出現(xiàn)的尤為頻繁。在700 ℃以上時(shí)，煤氣自燃，未能形成爆鳴條件。

綜上所述，空燃比不合理及機(jī)械部件的故障構(gòu)成燒嘴故障的主要因素。同時(shí)其它原因也影響著燒嘴的正常燃燒。比如自身冷卻電極，冷卻用空壓氣帶水含量較高，導(dǎo)致電極無(wú)法正常點(diǎn)火；點(diǎn)火電極端部接觸不潔、有油污等；電極陶瓷套管裂紋，放電位置不正確等。空氣電磁蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)，助燃空氣漏氣，持續(xù)帶走熱量，燃燒效率降低，強(qiáng)制開啟更多燒嘴，使燃燒條件惡化，部分機(jī)械機(jī)構(gòu)無(wú)法回位。例如正常生產(chǎn)時(shí)（650 ℃左右）發(fā)現(xiàn)排煙管道內(nèi)CO檢測(cè)達(dá)到0.01%左右，可判斷有部分煤氣，氣動(dòng)閥未正常回位關(guān)閉，造成煤氣自燃一部分但又未完全燃燒，造成煙氣煤氣含量上升，以上故障均會(huì)造成燒嘴無(wú)法點(diǎn)火。

2 燒嘴燃燒參數(shù)分析

故障燒嘴需及時(shí)進(jìn)行處理維護(hù)，以防止對(duì)側(cè)燒嘴長(zhǎng)時(shí)間燃燒造成輻射管冷熱不均變形；同時(shí)避免小故障引起“爆鳴”造成設(shè)備損壞。但由于燒嘴內(nèi)部故障不好判斷，在不影響正常生產(chǎn)情況下，不確定故障就帶溫拆卸維護(hù)耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、且有可能做無(wú)用功。

為避免此情況，在燒嘴輔助設(shè)備（如氣動(dòng)閥、電磁閥）確認(rèn)檢查無(wú)誤的情況下，從空燃比入手，分析燒嘴燃燒參數(shù)來(lái)確定故障因素。

分別在正火、回火正常穩(wěn)定生產(chǎn)期間，隨機(jī)對(duì)燃燒情況較好的燒嘴（從觀察孔進(jìn)行初步判定，火焰藍(lán)中帶黃為宜）排放煙氣進(jìn)行抽煙測(cè)量，對(duì)其煙氣成分進(jìn)行分析。正常燃燒排放煙氣中，含氧值在4%～6.5%、CO 濃度為零較宜，其中含氧標(biāo)準(zhǔn)值為4.8%。針對(duì)煙氣排放合格的燒嘴分別測(cè)其煤氣、空氣管路壓差，綜合隨機(jī)抽取的燒嘴壓差數(shù)值，算出平均值，作為此段時(shí)間穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)空、煤氣壓差的標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)故障燒嘴進(jìn)行標(biāo)定。

對(duì)于壓差，也可利用以下公式計(jì)算，同時(shí)結(jié)合煤氣：空氣=1:1.25為完全燃燒參數(shù)綜合計(jì)算：

式中：c——流量系數(shù)；

d——工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑；

D——工作條件下上游管道內(nèi)徑；

qm——質(zhì)量流量，kg/s；

qv——體積流量，m3/s；

?——直徑比d/D。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，舉例測(cè)算此座熱處理爐燒嘴空燃比參數(shù)：煤氣流量壓差為1.1～1.3 kPa；空氣流量壓差為3～3.3 kPa。根據(jù)以上參數(shù)，對(duì)故障燒嘴進(jìn)行空燃比調(diào)整及故障判斷，起到指導(dǎo)性作用。

3 燒嘴故障處理流程

根據(jù)穩(wěn)定生產(chǎn)預(yù)測(cè)參數(shù)，對(duì)故障燒嘴進(jìn)行故障排查及處理。

（1）從電腦畫面中的報(bào)警歷史記錄中查詢出報(bào)警燒嘴，并記錄。

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢查報(bào)警情況。

（3）先檢查燒嘴在點(diǎn)火過(guò)程中電磁閥是否正常工作，氣動(dòng)球閥是否正常工作；同時(shí)觀察氣動(dòng)閥是否漏氣，氣動(dòng)閥線圈是否正常吸附閥體。若出現(xiàn)異常優(yōu)先處理。

（4）將電極帽拔下，將電極帽內(nèi)部及電極接頭處清理干凈，去油、水、污垢等。

（5）用螺絲刀旋開空氣管路測(cè)壓孔（孔板前為第一孔，孔板后為第二孔），直到螺絲豁口露出，可正常出氣時(shí)，將壓差表2 個(gè)橡膠皮管分別接到2 個(gè)測(cè)壓孔上，打開點(diǎn)火按鈕，觀察壓差表數(shù)值，重點(diǎn)觀察第二孔數(shù)值在1.0～1.1 kPa 范圍內(nèi)、第一孔與第二孔差值在3.0～3.3 kPa 范圍內(nèi)為正常。若不在以上范圍內(nèi)，應(yīng)反復(fù)調(diào)整空氣球閥開度。

其中，若第二孔數(shù)值通過(guò)反復(fù)調(diào)整后始終在0.8 kPa 以下，可初步判斷燒嘴內(nèi)換熱器、燃燒室損壞，需將燒嘴拆除更換。

（6）用螺絲刀旋開煤氣管路測(cè)壓孔，將壓差表2個(gè)橡膠皮管分別接到2個(gè)測(cè)壓孔上，打開點(diǎn)火按鈕，觀察壓差表數(shù)值，第一孔與第二孔差值在1.1～1.3 kPa范圍內(nèi)為正常。

（7）測(cè)量壓差并調(diào)整正常時(shí)，同時(shí)通過(guò)觀察孔觀察火焰燃燒情況。

若點(diǎn)火成功，火焰正常燃燒，幾秒鐘后報(bào)故障熄火，可初步判斷未檢測(cè)到火焰，應(yīng)當(dāng)更換燒嘴控制器；火焰正常燃燒為藍(lán)中帶黃，若火焰偏黃，煤氣量過(guò)大，火焰偏藍(lán)，風(fēng)量過(guò)大，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行微調(diào)；若正常點(diǎn)火，在風(fēng)盤前端已經(jīng)產(chǎn)生火焰但立即熄滅，可判斷為風(fēng)量過(guò)大造成脫火；若火焰在風(fēng)盤里側(cè)燃燒，且火焰燃燒無(wú)力（火焰發(fā)飄），可初步判斷煤氣量過(guò)大或空氣量過(guò)??；若點(diǎn)火不成功，且以上（1）－（6）步已進(jìn)行檢查確認(rèn)后，將點(diǎn)火電極拆除檢查或更換，同時(shí)檢查電極陶瓷套管有無(wú)裂紋、破損（注意，電極端部與放電點(diǎn)3～5 mm為宜）。

4 結(jié)束語(yǔ)

南鋼中板廠熱處理線承擔(dān)著重要的熱處理生產(chǎn)任務(wù)，為保證熱處理爐穩(wěn)定運(yùn)行，配備了齊全的煤氣檢測(cè)、煙氣分析等設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)設(shè)備及多年維護(hù)總結(jié)，目前燒嘴故障已得到控制，且故障處理時(shí)間大大減少。燒嘴故障率由原來(lái)的大于10%降低至3%以下。