对于蒸汽过热炉燃烧器的优化改造
2018-08-25张浩薛莹莹李平
张浩 薛莹莹 李平
【摘 要】 蒸汽过热炉燃烧器是加热炉最关键的结构部件,通过燃烧器的燃烧,给被加热介质加热到要求的温度。随着环保要求的日益严格,燃烧后的尾气成分也需要控制,这样对于早期使用的燃烧器,过于粗放的结构形式,可能就无法满足生产要求了,必须加以优化改造。
【关键词】 过热炉 尾气NOX 1 改造背景介绍
1 炉子本体介绍
蒸汽过热炉为方箱炉,长16米、宽10米、高50米,热效率为95%;采用底部加热式燃烧器,共16台,分布在辐射段炉膛内的四个燃烧室内,经过燃烧器燃烧后的烟气,经过引风机的抽引,排放到烟囱。
2 排放要求更加严格
NOX是产生酸雨、酸雾的主要成分,如果再不严格的加以控制,会严重的危害到了我们人类的生存环境。《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015和《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015,对工程废气的排放有了更高的环保要求。采用目前燃烧器,尾气排放的NOX无法满足这一要求。
2.1 其他的尝试
为了在保证炉子整体热负荷的同时也能够降低尾气NOX的含量,在使用过程中,对燃料气的成分、操作压力、炉膛温度、炉膛氧含量均进行了调整和优化,对尾气中NOX的含量有一定的改善,但是平均含量仍然在100左右
3 改造前燃烧器的使用现状
3.1 燃烧器枪头结焦,火焰偏烧,炉膛温度不均匀
燃料气进入燃烧器喷嘴的过程中,受到周围主火嘴的高温火焰影响,有可能会在喷头下部烧嘴内部受热碳化结焦,逐渐的发生火焰偏烧,甚至熄灭或者回火的恶性事故。鉴于这种运行情况,调整燃料气组成,预先对燃料气进行气液分离,气液分离器设置液位计,在产生液相时及时排净,防止燃料气带液。
3.2 燃烧器长明灯枪头易被烧坏
长明灯在整个运行过程中要一直燃烧,对于长明灯的使用寿命是一个很大的挑战。为了确保长明灯长周期使用,结合使用情况,对长明灯进行了一系列的改造,改变点火电极的类型,改变长明灯枪头的长度,增加稳定火焰的稳流罩,取得很好的效果。
3.3 燃烧器外壁超温
集中火焰式燃烧器容易造成火焰高温区过于集中,而且在火盆以下,很容易导致火焰的热量辐射到炉底和燃烧器外壁,导致燃烧器外壁超温甚至烧穿,这才运行过程中,也是一个需要关注和解决的重要问题。
3.4 烟气中NOX含量超标
集中火焰式燃烧器容易造成火焰高温区过于集中,进而会导致在高温区产生较多的NOX,当焰心温度超过1500℃时,尾气中NOX含量将会成倍增加;本过热炉的燃烧器采购较早,2013年环保要求为NOX≤240mg/ Nm3,无法满足日渐严格的环保排放要求,这一点将会是制约煤制油稳定的运行的瓶颈,势必要彻底解决。
4 优化改造措施
4.1 燃烧器枪头尺寸及高度、负荷分配调整
更改燃烧器中心枪的和边枪的喷头尺寸,减少主气枪负荷,降低火焰高度。调整边枪的喷头尺寸,使得能够在一定程度上适应新鲜气的成分变化。
4.3 解决燃烧器长明灯枪头易被烧坏,不能长周期运行的问题
过热炉长明灯在使用过程中会一直处于高温区,这对长明灯的使用寿命是一个很大的挑战。为了确保长明灯长周期使用,结合使用情况,对长明灯进行了一系列的改造,改变点火电极的类型、改变长明灯枪头的长度、增加稳定火焰的稳流罩。
4.4 解决燃烧器外壁超温的问题
为了解决集中火焰式燃烧器外壁超温的现象,采取了将燃烧器中心枪小火盆增加高度,提高焰心,减少热辐射的的创新改造,避免过多热量辐射到燃烧器外壁的方式尽量避免。
4.5 降低燃烧后的烟气中NOX含量
当焰心温度超过1500℃时,尾氣中NOX含量将会成倍增加;先后经过改造喷头尺寸、改造燃烧器的枪头形式,进风形式,将独立的中心枪头更改为8个小枪头,枪头尺寸由φ100更改为φ35,进风形式更改为环形进风,保证燃料气与空气混合均匀。确保能够满足生产负荷的要求并且使烟气达标排放,其中SO2排放浓度≤60mg/Nm3,NOX≤100mg/Nm3(干基O2 3%)。
5 改造后的效果
5.1 采用分级燃烧(多枪结构)和烟气再循环技术,燃烧器中间仅设计长明灯喷枪和一级辅助气枪,主气枪从燃烧器耐火砖边上伸出,实现了燃料气分级及通过喷孔高速引入相对温度低的烟气,从而真正实现低NOX排放,能很好地满足国家最新排放标准。
燃烧器改造后烟气中NOX含量监控