一段炉烟道燃烧器损坏原因分析及处理措施

张明星

(四川美丰化工股份有限公司 四川德阳 618000)

在以天然气为原料的合成氨装置中，一段炉是造气工序的关键设备，直接影响全装置的运行及效率。四川美丰化工股份有限公司200 kt/a合成氨装置在2017年9月停车大修时，发现一段炉烟道燃烧器上端外壁存在过热现象，随即打开炉膛并进入炉内检查，发现4个燃烧器的支撑筒、支撑圈、定位块、安装支架等都有不同程度烧损甚至被烧熔现象，严重影响装置的安全稳定运行。为此，立即拆下燃烧器分析损坏原因并制定相应的处理措施。

1 原因分析

如图1所示，正常情况下支撑筒与烧嘴砖之间填充满了耐火材料，烧嘴砖与支撑圈之间也贴合在一起，没有燃气流通的间隙，因此不可能有燃气在此燃烧。根据烧损现象并结合该烟道燃烧器的设计结构简图和现场操作情况等分析，引起烧损的原因如下。

(1) 烧嘴砖安装不到位，没有与支撑筒上的支撑圈贴合，而是向炉膛方向移动了一段距离，使烧嘴砖与支撑圈之间出现一定的间隙。

(2) 稳焰罩顶端应与燃气喷嘴顶端基本平齐，而实际没有安装到位，向炉膛方向有所移动，从燃气喷嘴喷出的燃气经烧嘴砖反射后不能被稳焰罩阻挡(图2)，直接进入支撑圈与烧嘴砖之间的间隙(负压区)。

(3) 支撑筒与烧嘴砖之间的耐火材料填充不满且不密实，在运行中被来自引风机的负压所吸走，导致烧嘴砖因无支撑而向下偏斜，使烧嘴砖与支撑筒之间的间隙进一步增大(图2)。

图1 燃烧器设计结构简图

图2 燃烧器烧损原因分析示意图

(4) 在炉膛负压的抽吸作用下，烧嘴砖与支撑筒之间的间隙区域形成负压，将燃气喷嘴的部分燃气经烧嘴砖斜面反射至负压区(图2)，从而使该负压区也有燃气在燃烧，燃烧的火苗舔向燃烧器的支撑筒、定位块和安装框架，从而造成烧损。

(5) 在一次风风量偏小、二次风风量偏大的情况下，烧嘴砖与支撑筒之间的间隙区域形成较大的负压，在该负压作用下，将燃烧器喷嘴喷出的燃气吸入至该区域并燃烧。

(6) 支撑筒、支撑圈、定位块的材料为普通Q235- A，不能承受高温，也是损坏的原因之一。

2 处理措施

(1) 如图3所示，重新制作材质为耐高温304不锈钢的支撑筒、支撑圈和定位块等并安装到位，达到即使有火焰烧至该部件也不会被烧坏的目的。

图3 烧损件重新制作示意

(2) 如图4所示，调整稳焰罩与燃气喷嘴之间的相对位置，即稳焰罩顶端与燃气喷嘴顶端基本平齐，使从燃气喷嘴喷出的燃气被烧嘴砖反射后，能被稳焰罩所阻挡。

图4 稳焰罩与燃气喷嘴之间相对位置调整示意

(3) 将烧嘴砖安装至与支撑圈贴合，支撑筒与烧嘴砖之间填充满耐火材料并使其紧密而不会被炉膛负压吸走，使烧嘴砖被牢固地水平固定。

(4) 严格按该烟道燃烧器使用说明书并根据生产负荷调整一次风和二次风的风量，达到燃烧器的火焰稳定且燃烧充分，避免支撑筒与烧嘴砖间填塞的耐火材料被吸至炉膛内。

3 效果

烟道燃烧器的改造修复是利用停车大修机会进行的，根据上述分析和相应的处理措施，重新制作烧损的支撑筒等部件并将其材质更换为耐高温的304不锈钢，调整了稳烟罩与燃气喷嘴的相对位置，重新填塞了耐火材料并固定好烧嘴砖位置，且操作调节上进行了更加严格的控制。从大修开车及随后的运行情况看，该烟道燃烧器运行稳定，火焰形状、燃烧状态、外筒壁的颜色等都与设计要求一致，再未发生类似的零部件被烧损现象，确保了该设备的安全稳定运行。