基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”

王艳丽

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

随着国家对节能减排的重视，以及新环保标准《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)中“现有企业工艺加热炉自2017年7月1日起烟气中氮氧化物，特别限值地区执行100 mg/m3的排放限值【1】规定的实施，”工业加热炉烟气中氮氧化物的排放值变成了亟待解决的问题。为此决定对现有全部加热炉开展低氮改造，成立了低氮改造项目专项工作组，通过推进实施基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”，达到降低NOx排放量的目标，满足绿色环保的要求。

1 基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”的内涵和主要做法

基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”的内涵是：综合运用科学管理手段，按照“务虚、务实、落实”3个步骤，将“精细化”理念贯穿于生产管理全过程，最大限度地实现过程衔接、监督管理、生产运行的科学化、精细化与合理化，消除因管理粗放而导致的生产组织不力、施工效率低下等种种弊端，从而大幅度提升整体管理水平、施工效率、服务质量与市场竞争力。

“务虚”——即“务虚”策划，是指在项目进行前，公司有关部门及单位对项目的可行性、操作过程、注意事项、突发情况等各种要素进行分析研究的前期过程。加热炉低氮改造项目组是操作主体，调研当下低氮燃烧器结构原理、类型以及各品牌使用情况和排放情况，包括检测与标定所有加热炉热效率以及NOx等排放情况，形成总体研究方案，评价项目可行性和有效性。

“务实”——即“务实”设计，是指在“务虚”策划第一个步骤完成之后，有关部门和单位讨论总体研究方案、提出低氮燃烧器改造技术要求、通过招标选择制造厂家，确定最终改造设计方案并见证其可行性的整个过程。

“落实”——即“落实”执行，是指在改造现场严格执行和落实“务虚”策划和“务实”设计的整个过程。对每台加热炉低氮改造现场，都应严格按照“务虚”策划和“务实”设计的整体方案要求，精细组织和落实，不允许出现任何粗枝大叶和马虎凑合，更不允许在没有专家和领导评估把关的情况下搞一些降低标准的“自选动作”。

“三步法”的主要做法如下。

1.1 开展“务虚”策划，做到三个“提前”

1.1.1 提前成立专项工作组

为尽可能地全面掌握加热炉NOx排放状况，推进低氮改造项目实施，提前成立了工业加热炉低氮改造项目专项小组，以公司相关管理部门和二级技术服务单位领导为指导层，热能技术研究室主任为管理及决策层，技术人员为执行层，各作业部技术人员现场配合。专项小组各层面的设立，能够使各级技术人员思想认识到位、岗位责任以及工作落实到位，为加热炉低氮改造管理项目的开展提供了坚实的人力资源基础。具体分工如表1所示。

表1 专项工作组分工

1.1.2 提前摸清现场状况

专项工作组提前摸清现场低氮改造的状况，具体问题如下：

1) 了解当下加热炉NOx排放状况是否超出新环保标准要求的100 mg/m3。

2) 提前确定低氮改造对象。确定有多少台加热炉NOx超标以及是否全部需要改造。

3) 改造后是否能够长期保持低NOx状态。

4) 关键是如何保证NOx长期达标。

针对上述问题，专项组提前着手进行调研，因为只有清楚上述问题后，才便于“务虚”策划阶段，形成总体研究方案，有效地开展下一步工作。

1.1.3 提前消除风险隐患

提前对重点改造对象进行跟踪，并派专业人员随时了解现场监测情况，并收集低氮改造需要的资料，与乙方及相关方对加热炉规格、运行参数及燃料组成等各方面进行沟通交流，及时消除存在的各种风险，避免改造时各种可能的复杂情况发生。

1.2 搞好“务实”设计，精细生产组织

1.2.1 结合实际，确定总体研究方案

专项工作组的监测优化组，前期调研了公司3个作业部的共计47台加热炉。对其NOx含量进行检测，检测部位主要集中在各炉的辐射室顶部检测孔处，其中合格的15台，超标的32台，合格的15台中接近标准限值的有10台。

为适应新标准的要求，决定对公司内加热炉燃烧器进行全部低NOx改造。监测优化组在前期工作的基础上，形成总体研究方案。结合实际，专项工作组对总体研究方案进行了讨论和评价，确定了最终总体研究方案。

1.2.2 精细生产组织管理，保证低氮改造项目顺利进行

本次加热炉低氮改造项目有以下难点：1)全过程时间紧、任务重；2)加热炉现场改造时间集中于检修期间，共2个月，且成群改造，风险大；3)烯烃部裂解炉改造难度大，目前国内尚无成功案例。

针对上述难点，专项小组强化过程控制，建立了动态沟通机制，每周组织各小组及相关单位召开碰头会，针对生产预报进行沟通，调配、安排、确定处理人员以及关键环节控制等工作。专项组第一小组——牵头组织组，总体负责生产组织，包括队伍调配、设备调拨和技术人员的调整，使整个项目组做到“分工不分家”，努力提高生产时效，避免单兵独立作战“瞻前不顾后、顾东不顾西”的弊端。

1.2.3 加强设计方案评审，为低氮改造过程提供科学指导

科技项目的工业应用研究，需要提前在试验装置上进行多次试验，通过对试验结果的不断验证、完善，最终形成设计方案。有了设计方案，制造厂家方可按照相关设计要求进行批量制造。安装施工前的设计方案将直接关系到安装施工的成功与否以及试验目的是否能够实现，为此专项组积极组织专家进行评审论证。

“务实”设计阶段，3个作业部(炼油部、化工部、烯烃部)分别提出低氮燃烧器改造技术要求，且通过招标选择了制造厂家，经过协商，初步制定了公司加热炉低氮燃烧器试烧试验方案。见图1。

为了保证低氮燃烧器的改造效果，要求对低氮燃烧的设计进行实物试验见证，即试烧试验见证。专项组派出两组人员分别赴两家制造厂进行低氮燃烧器试烧试验现场见证评审。

评审小组见证了8种型号的燃烧器在不同操作模式(自然通风、强制通风)下共10组试烧试验，结果显示，在正常操作状态下试烧测试项目均达标，异常操作状态下测试燃烧器安全性合格，试烧试验检测报告中的各项参数均满足设计要求。随后两家制造厂开始按照相关设计要求进行低氮燃烧器的批量制造，并于公司检修期间对其进行安装。

图1 低氮燃烧器试烧试验方案

1.3 强化“落实”执行，确保实现改造目标

1.3.1 加强组织协调，共同推动项目运行

与一般研究项目相比，工业应用型科技项目经常涉及到多个部门、多个单位、多个专业，所以部门之间的组织协调工作非常重要。“公司低氮燃烧器工业应用研究”项目是公司设备改造重大项目，研究成功将有效解决污染物(氮氧化物)排放问题。

该项目涉及到公司6个管理部门、3个作业部、1个二级技术服务单位，以及4家制造商、4家外协单位和1家大学院所。项目历时长达2年，在项目进行过程中，专项工作组充分发挥各自作用，所涉及的各相关单位和部门不断加强沟通协调，积极落实现场改造的各项工作进程。在牵头组带领下，相继组织了10余次工作协调会，细化研究内容和职责分工，通报各部门承担内容的进展情况和取得的成果，协调解决工作衔接和技术攻关方面的问题，有力推动了项目运行。

1.3.2 加强跟踪监督，组织技术专家现场指导

研究成果的现场应用是保证工业应用研究项目成功的关键环节。为确保设备改造成功，针对每台重点加热炉的现场改造，专项组都指派高素质的技术专家进行驻地现场跟踪，共同研究分析，解决存在问题，推动改造过程顺利进行。

在此过程中，各位技术专家对现场改造方案的步骤、数据输入、数据输出、安全注意事项、HSE风险识别及预防措施等各方面进行讨论研究，突出重点，兼顾全面，努力提高方案的指导性、操作性和安全性。

1.3.3 加强优化调整，稳定低氮排放状态

随着检修结束，加热炉低氮改造现场圆满完工，但开车后进行过低氮改造的加热炉运行状况不佳，问题不断，大致总结有如下几点：1)烟气检测O2和CO含量同时超高；2)加热炉开工初期，存在点不着火的现象；3)设计负荷不适宜，不能充分点燃工作。针对上述问题，专项工作组采取一系列措施，技术层面和管理层面“双抓”，开展低氮燃烧器应用性能的不断优化调整，以确保加热炉可以长期、稳定保持低NOx排放状态。

1.3.4 加强基层培训，保证长期应用的有效性和持续性

现场低氮改造工作完成后，管理人员及重点岗位操作人员的水平成为制约后续低氮燃烧器在加热炉改造后是否能够长效应用的一个关键因素。

员工水平高低直接影响着工作能否顺利开展，因此，企业在大力投入、改善硬件设施的同时，还必须同步提高员工素质，提升企业的软实力，用软件让硬件真正“硬”起来。

通过开展员工培训，建立完善的培训机制，各级管理部门明确岗位职责，建立规章制度，提升员工技能水平。专项工作组合力制定《公司加热炉低氮燃烧运行作业指导书》、《低氮燃烧器运行管理规定》、《公司加热炉低氮燃烧器培训教材》等管理制度和相应的考核标准，做到管理系统，有制度、有标准、有程序、有检查、有考核。低氮燃烧器培训教材见图2。

同时在培训中做到有点、有线、有面。培训包括管理层培训和应用层培训两个层次。管理层培训涉及领导层及管理部门，目的在于提高执行力和协调力；应用层培训涉及各车间技术人员，目的在于掌握及熟练具体操作。通过培训确保各层次人员责任到位、协调到位、操作到位、整改到位。培训机制的建立，不仅可以提高员工素质及管理水平，更是增强企业凝聚力和竞争力的重要举措。

图2 低氮燃烧器培训教材

2 基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”的实施效果

2.1 提升了加热炉低氮改造(工业应用项目)的专业管理水平

通过建立分公司重大设备改造的项目管理体系，推行基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”，低氮改造专项工作组整体管理水平迅速提升主要体现在以下几个方面：1)在人员结构上，项目管理人员、技术人员、与施工人员达到了1∶2.7∶20的高效模式；2)在组织管理上，实现了“贴近基层，贴近乙方，贴近现场”的属地管理，解决了以往机构臃肿、层次繁琐、办事推诿等组织弊病，实现了项目管理下的高效、快速、简捷等优良运转；3)在制度管理上，推陈出新，在市场的不断变化中积极探索和制定新的合适的管理制度，提升干部职工的工作热情和积极主动性。

2.2 攻坚克难，低氮改造全过程时效显著提高

在前述加热炉低氮改造项目三大难点的压力下，通过“务虚”策划、“务实”设计、“落实”执行3个步骤，推进实施基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”模式，同时通过细化生产组织协调管理、精细生产运行管理等措施，确保了重点加热炉低氮改造项目的顺利开展。专项工作组充分发挥各小组的作用，将责任和工作落实到位，有效降低了改造风险，提高了改造全过程时效。

2.3 完成低氮改造目标，NOx排放量满足新环保要求

通过实施基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”，保证了加热炉低氮改造项目顺利完成，且完成了改造目标——NOx排放量满足新环保要求。公司共集中升级改造加热炉42台，其中炼油部23台，化工部13台，烯烃部6台。

随着检修开车后低氮燃烧器应用性能的不断优化调整，加热炉达到了环保验收条件。2017年2月～5月，对其公司设备部、安环部、装备院、作业部和第三方进行了联合验收。为保证检测数据的可信性和准确性，各方采取“背靠背”形式开展验收，结果一致表明，NOx排放量均低于80 mg/m3，满足新环保标准要求。

2.4 新技术大显神威，特色优势更加凸显

在基于绿色环保的加热炉低氮改造管理“三步法”模式的指导和引领下，经过自主创新和引进消化吸收，形成了国有新技术——烯烃装置裂解炉低氮改造技术，实现了国内烯烃裂解炉低氮燃烧器改造应用成功的新突破，为公司赢得了荣誉，并提高了技术知名度。