CN107782501A - 一种热管式预热器故障诊断方法 - Google Patents

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李鲜明
张怡伟
陈国忠
龚健方
邱义华
王宏平
刘立广
沈志宏
周凌云
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Abstract

本发明涉及一种热管式预热器在线检漏诊断技术，包括对预热器顶部排气阀下20mm处的烟气进口端直至烟气出口端的管头依次进行测温，从所测温度的分布情况分析排查异常，有异常的情况下，再打开排气阀观察有无气体排出及补充工质后的相应管壁的温度变化来及时确认热管式预热器故障类型及位置，它可以在不影响预热器正常工作的情况下，及时精准地发现换热器的故障，保证快速准确地进行设备维护，降低维修时间和成本。

Description

一种热管式预热器故障诊断方法
技术领域
本发明涉及热管式预热器检漏诊断技术领域，特别是热管式预热器在线检漏诊断技术。
背景技术
目前大多数热风炉都采取了烟气余热回收来预热助燃空气和煤气，在换热器的使用种类中热管式约占60%，但热管式预热器经过一段时间的运行后，由于热管本身材质质量、制作时焊接质量原因，或生产运行过程中被煤气腐蚀，导致换热效率下降，最终表现在换热后烟气出口温度降幅降低，被预热的空气或煤气温度升幅降低。目前对现有的热管预热器的换热效率可通过看烟气的温降差和空气、煤气的温升差来判断，但无法准确判断预热器出现的故障类型，往往就耽误了设备的处理或更换时机，造成维修时间过长，或设备无需整体更换时而进行整体更换导致维护成本的上升。
发明内容
为克服上述的技术缺点，本发明提供一种热管式预热器故障诊断方法，它可以在不影响预热器正常工作的情况下，及时精准地发现换热器的故障，保证快速准确地进行设备维护，降低维修时间和成本。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种热管式预热器在线检漏诊断方法，其包括如下步骤：
第一步，对预热器顶部排气阀下20mm处的从烟气进口端直至烟气出口端的管头的管壁依次进行测温，包括空气或煤气热管管头管壁，并将测温数据如实记录下来，测温时检查排气阀有无漏气并作好标记。
第二步，从温度上分析排查异常：在预热器正常运行状态下，烟气温度场的变化是从烟气进口端到出口端呈阶梯下降，在换热能力匹配的情况下，烟气进口端温度第一、二排管管头管壁温度通常可达200℃，烟气出口温度大于160℃，最后一排管管头管壁温度通常大于140℃。如果在测温中如发现其中有管头管壁温度低于100℃，则说明管内工质已基本很少，存在热管排气阀漏气和热管失效两种可能；如果有管头管壁温度虽然大于100℃，但大幅低于其两旁管头管壁温度，则有热管排气阀漏气和热管失效两种可能；然后进入第三步；
第三步：确认故障类型及位置，如果预热器顶部排气阀下20mm处的管头温度低于100℃，打开排气阀无气体排出，进行工质补充后,该处管壁温度能达到正常的160～180℃，在排气阀无泄露的情况下，运行5～7天后，再次测温低于100℃，打开排气阀无气体排出，即可确认该条热管失效；如果测温仍能达到150℃以上，说明热管状态正常，之前温度低可能是工质外部泄露造成的。
如果是煤气预热装置，第三步也可以这样做:作业前戴好面罩，首先将堵头扭开，再将排气阀缓慢打开，直至有气体排出；在打开排气阀3～5分钟后（在打开排气阀前3分钟内排出的气体为不凝气体，如用CO报警检测仪检测也会报警，所以排气检测确认必须选择在打开排气阀3～5分钟后），可用CO报警检测仪对住排气口进行检测，如果CO报警检测仪出现报警，说明该气体中含有CO，CO报警检测仪检测数据越高说明气体中的CO含量越高，一旦用CO报警检测仪会出现高数值报警，说明预热器内的大量煤气已穿过热管排出来了，可判断该热管已失效；如果该热管测温温度偏低，打开排气阀气流量小，用CO报警检测仪不报警，可判断只是热管内工质少，但没失效。
本发明的有益效果是：根据热管式预热器位于预热器顶部（伸出箱体）的热管管头及排气阀与穿过助燃空气或煤气介质的热管相联通，因此位于预热器顶部的热管管头可间接反映热管内传热工质温度的原理，先从温度上分析排查异常后，再结合排气管的排气状态确认预热器的故障类型和位置，及时精准地发现换热器的故障，保证快速准确地进行设备维护，降低维修时间和成本。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：热管式预热器的工作原理图
其中：1-堵头，2-排气阀，3-热管管头，4-煤气或空气换热装置，5-工质，6-烟气换热装置
参照附图1，热管式预热器的工作原理是：当热风炉预热器管束内部通过排气阀造成一定的真空后，烟气通过烟气换热装置6时热管内的工质5通过传导升温、汽化，变成蒸汽，上升到位于预热器上箱内的助燃空气或煤气热管内，对温度较低的助燃空气或煤气进行传导、对流加热。工质放热冷凝后，在位差的作用下，返回热管下部的烟气下箱。如此反复循环，完成高温烟气热量向低温助燃空气或煤气的传送。在循环过程中位于预热器顶部的热管管头3及排气阀2与穿过助燃空气或煤气介质的热管相联通，虽然不凝气体都聚集在热管的靠排气阀端，影响了工质温度往管壁的传导，但也可间接反映热管内传热工质温度（管头比工质温度略低），同时也可打开排气阀放出积聚在管头内的不凝气体和工质。本实施例步骤如下：
第一步：热管管头温度检测：在热风炉正常烧炉状态下（正常的烟气进口温度），采用红外测温枪（如泰克曼TM950 ST1650 高温多功能红外测温仪，量程：-50℃～1650℃度）对空气或煤气热管管头从烟气进口端至烟气出口端的预热器顶部排气阀2下方20mm的管头圆周顺序进行全面测温，将测温数据记录下来，并检查排气阀有无漏气以及作好标记；
第二步：检漏诊断分析：在预热器正常运行状态下，烟气温度场的变化是从烟气进口端到出口端呈阶梯下降。在换热能力匹配及烟气进口温度达到正常状态下（300～310℃）的情况下，烟气进口端温度第一、二排管的管头管壁温度通常可达200～210℃，烟气出口温度大于160℃，最后一排管的管头管壁温度通常大于140℃。在测温中如发现其中有管头管壁温度低于100℃，则说明管内工质已基本很少，存在热管排气阀漏气和热管失效两种可能。其中有管头管壁温度大于100℃，但大幅低于其两旁管头管壁温度，则有热管排气阀漏气和热管失效两种可能。从温度上分析只能排查异常，是否失效仍需要通过后续的检测进行确认；如果是煤气预热器，进入第三步；如果是空气预热器，则进入第四步：
第三步：排气诊断确认；如果热管管头温度低于100℃，打开排气阀无气体排出，在进行工质补充、热风炉烧炉正常，管头管壁温度能什到正常的160～180℃，继续运行5～7天后，再次测温，如果热管管头管壁温度低于100℃，打开排气阀无气体排出，即可确认该条热管存在渗漏，该热管已失效需更换；如果再次测温仍能达到150℃以上，说明热管状态正常。
通过两次以上的数据积累，确定性更强。
对于煤气预热装置，第三步采用如下步骤：作业前戴好面罩，首先将堵头扭开，再将排气阀缓慢打开，直至有气体排出；管头管壁测温低的，因参与传热的工质少，肯定无明显的喷射状气体排出；在打开排气阀3～5分钟后，可用CO报警检测仪对住排气口进行检测，如果CO报警检测仪出现报警，说明该气体中含有CO，CO报警检测仪检测数据越高说明气体中的CO含量越高。在打开排气阀前3分钟内排出的气体为不凝气体，如用CO报警检测仪检测也会报警，所以排气检测确认必须选择在打开排气阀3～5分钟后；煤气预热器热管四周流通的介质为高炉煤气或混合煤气，一旦用CO报警检测仪会出现高数值报警，说明煤气预热器内的大量煤气已穿过热管从管头排出来了，即可判断该热管已失效，必须更换该热管；如果该热管进行测温时只有温度偏低，打开排气阀气流量小，用CO报警检测仪检测不报警，则可判断该热管内工质已减少，可通过补充工质进行解决。
本发明能够推广使用至同行业大、中、小型高炉热风炉热管式预热器在线检漏诊断，目前已在宝钢集团韶关钢铁2500、3200m3高炉热管式预热器上应用，在线检漏诊断过程中不影响预热器的正常运行，操作简便，效率高，能精确检测热管式预热器各条热管运行状态，从中找出已失效的具体热管，操作简便、处理时间短、效率高，对环保、设备都无任何影响。为分析预热器换热效率下降和及时更换热管或处理设备提供准确数据，提高了余热回升效率。

Claims (3)

1.一种热管式预热器在线检漏诊断方法，包括如下步骤：
第一步，对预热器顶部排气阀下20mm处的烟气进口端直至烟气出口端的管头的管壁依次进行测温，包括空气或煤气热管管头管壁，并将测温数据如实记录下来，测温时检查排气阀有无漏气并作好标记；
第二步，从温度上分析排查异常：在预热器正常运行状态下，烟气温度场的变化是从烟气进口端到出口端呈阶梯下降，在换热能力匹配的情况下，烟气进口端温度第一、二排管管头管壁温度通常可达200℃，烟气出口温度大于160℃，最后一排管管头管壁温度通常大于140℃；如果在测温中如发现其中有管头管壁温度低于100℃，则说明管内工质已基本很少，存在热管排气阀漏气和热管失效两种可能；如果有管头管壁温度虽然大于100℃，但大幅低于其两旁管头管壁温度，则有热管排气阀漏气和热管失效两种可能；然后进入第三步；
第三步：确认故障类型及位置，如果预热器顶部排气阀下20mm处的管头温度低于100℃，打开排气阀无气体排出，进行工质补充后,该处管壁温度能达到正常的160～180℃，在排气阀无泄露的情况下，运行5～7天后，再次测温低于100℃，打开排气阀无气体排出，即可确认该条热管失效需更换；如果测温仍能达到150℃以上，说明热管状态正常，之前温度低可能是工质外部泄露造成的。
2.一种如权利要求1所述的热管式预热器在线检漏诊断方法，其特征为：如果是煤气预热装置，所述第三步为:作业前戴好面罩，首先将堵头扭开，再将排气阀缓慢打开，直至有气体排出；对于煤气预热器，在打开排气阀3～5分钟后，用CO报警检测仪对住排气口进行检测，如果CO报警检测仪出现报警，说明该气体中含有CO，CO报警检测仪检测数据越高说明气体中的CO含量越高，一旦用CO报警检测仪会出现高数值报警，说明预热器内的大量煤气已穿过热管排出来了，可判断该热管已失效；如果该热管测温温度偏低，打开排气阀气流量小，用CO报警检测仪不报警，可判断只是热管内工质少，但没失效。
3.一种如权利要求1或权利要求2所述的热管式预热器在线检漏诊断方法，其特征为：所述步骤重复两次以上。
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