低氮燃烧器+烟气再循环技术在炼厂中压蒸汽锅炉上的应用

彭良辉 张贺强 陈红龙（中国石化青岛石油化工有限责任公司，山东 青岛 266043）

1 装置简介

某石油化工厂设有两台WGZ75-3.82-19型锅炉，由武汉锅炉厂设计、制造和安装，1999 年年9 月投入运行。两台锅炉为双锅筒自然循环设计，炉膛采用膜式水冷壁布置，燃烧器位于前墙，6 支燃烧器分两层布置，每层3 支。CO 烟气喷嘴布置于炉膛底部，尾烧部采用翅片管及光管省煤器。设有完备的燃烧设备，可燃烧CO 烟气、燃料气、燃料油等。在2014 年以后催化裂化一氧化碳烟气已经停止掺烧。锅炉经常在20～45t∕h 之间运行，氮氧化物排放超过环保要求。

2 改造内容

采用“低氮燃烧器+ 烟气再循环”工艺流程，按照NOx≤80mg∕Nm3进行燃烧器系统改造。100%负荷为75t∕h，采用全部单独烧气，燃气考虑瓦斯、天然气、丙烷三种，不考虑油气混烧的改造方案，锅炉发汽量和风燃比采用自动调节控制模式。燃烧器本体改造设计单位为武汉锅炉集团工程技术有限责任公司，配套的系统设计为海工英派尔工程有限公司，锅炉改造施工主要内容是更换6 台ZEECO 生产的锅炉燃烧器及其配套设施，采用总管双切、支管单切控制。燃烧器系统改为低氮燃烧器系统，包括燃烧器、点火器、火焰检测仪、燃气管路系统等更新，阀组系统成撬组装后整体模块提供，现场完成系统总装。烟气再循环系统采用烟气与空气在原鼓风机前混合，不增设FGR 风机。去除燃烧室内四周水冷壁管壁上的绝热材料。拆除燃油管路系统及阀组。增设上层燃烧器阀组平台及爬梯。

改造的目标为：NOx≤80mg∕Nm3。

3 应用效果分析

3.1 点炉过程顺利，燃烧状态良好，锅炉可正常升温、升压、发汽

新燃烧器采用自动点火，操作方便；每台燃烧器均配有点火器，这样，每台锅炉有6个点火器，保证了点火成功率；点火过程设置自保程序，安全系数高。

燃烧器和锅炉匹配良好，改造施工过程未对锅炉产生明显损伤。

3.2 锅炉运行正常

原卫燃带拆除后，未造成水循环异常、过热汽温度降低、炉管受热不均等不良影响。锅炉各项运行参数正常。

表1 锅炉运行参数表

3.3 排放烟气中NOx含量稳定达标

图1 排放烟气中NOx含量曲线（峰值为校验在线表的过程）

4 存在的问题

4.1 风机负荷不够

由于再循环烟气进入风机入口，风机送新风的量降低，不能提供锅炉发汽75t∕h所需的风量。

4.2 凝结水多引起腐蚀

由于高温烟气混合到新风中，备用风机入口处及低点排凝处冷凝水较多，对烟风道、风机等造成腐蚀。

4.3 自力式瓦斯减压阀不能很好的适应工况

多次出现因自力式瓦斯减压阀导压管冻凝，出现瓦斯流量大幅降低的现象，危及锅炉正常生产。

也出现一次减压阀芯粘连，阀门不能调节压力的现象。原因是瓦斯携带焦粉及乙醇胺。

4.4 瓦斯过滤器无备用

瓦斯过滤器无并联备用，亦无旁通线，一旦出现堵塞或者其它故障，将无法正常为锅炉提供燃料，会导致锅炉停工。

4.5 卫燃带拆除过程中对水冷壁管造成了一定的损伤

卫燃带拆除是由人工用冲击钻施工，对水冷壁管造成了很多冲击坑。拆除工作完成后，进行的补焊。但是还是对长期运行造成了隐患。

5 建议

5.1 风机扩容或者增加再循环风机

由于风机扩容需更换风机及配套，工程量和费用较大，更建议增加再循环风机，同时还能降低锅炉送风机入口温度，延长风机及管道使用寿命。

5.2 增设排凝

在风机入口、管线低点等处增设排凝，将凝结水排出，减轻腐蚀、避免凝结水对风机运行产生不良影响、避免凝结水随风进入燃烧器。同时应注意，凝结水中带有焊渣等杂质，需关注排凝，防止杂质堵塞排凝线。

5.3 对自力式瓦斯减压阀重新选型

由于炼厂瓦斯容易出现微量带焦粉的现象，建议选择可以适应工况的减压阀，为锅炉长周期稳定运行创造良好的条件。

同时，在瓦斯处理的过程中也应当加强质量管理，避免出现瓦斯带焦粉的现象。

5.4 增设一套并联的瓦斯过滤器

当过滤器出现问题时，切换到另一套过滤器运行，对堵塞过滤器进行拆检清理，保证锅炉连续运行。

5.5 对卫燃带部分水冷壁管进行更换

为消除施工过程中对水冷壁管造成的冲击坑和后期补焊产生的不良影响，建议择机对该部分管段更换。

5.6 做好改造期间运行锅炉的特护方案

施工改造需要一个月的时间，在此期间，锅炉无法备用，一旦运行的锅炉出现异常，对整个炼厂的蒸汽供应将产生巨大的影响。需做好运行锅炉的特护方案。

5.7 备用期间，定期试验点火

由于风线积水、瓦斯管线积水、瓦斯成分变化等原因，会出现不能成功点火的现象。建议根据实际情况定期进行点火试验，保证随时备用。

5.8 运行中“卡边”操作，节能、减轻设备损耗

烟气再循环后，风机负荷增加；混合风氧含量降低，锅炉燃烧效率降低；燃烧区温度降低，锅炉吸热效率降低；高温烟气会产生凝结水，对风机产生腐蚀；入口混合风温度升高，会增加对风机的损耗，增加轴承缺油磨损的风险。因此，在保证排放达标的前提下，建议尽量降低再循环风量，达到节能和减轻上述问题的效果。

6 结论

“低氮燃烧器系统+烟气再循环”技术在中压燃气锅炉上切实可行。该技术与SCR 等技术相比，投资低、运行成本低。并且，该技术也可以同选择性非催化还原（SNCR）、选择性催化还原（SCR）等技术组合运用、综合治理，降低总的运行成本。