对于蒸汽过热炉燃烧器的优化改造

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