低氮燃燒器+煙氣再循環技術在煉廠中壓蒸汽鍋爐上的應用

彭良輝 張賀強 陳紅龍（中國石化青島石油化工有限責任公司，山東 青島 266043）

1 裝置簡介

某石油化工廠設有兩臺WGZ75-3.82-19型鍋爐，由武漢鍋爐廠設計、制造和安裝，1999 年年9 月投入運行。兩臺鍋爐為雙鍋筒自然循環設計，爐膛采用膜式水冷壁布置，燃燒器位于前墻，6 支燃燒器分兩層布置，每層3 支。CO 煙氣噴嘴布置于爐膛底部，尾燒部采用翅片管及光管省煤器。設有完備的燃燒設備，可燃燒CO 煙氣、燃料氣、燃料油等。在2014 年以后催化裂化一氧化碳煙氣已經停止摻燒。鍋爐經常在20～45t∕h 之間運行，氮氧化物排放超過環保要求。

2 改造內容

采用“低氮燃燒器+ 煙氣再循環”工藝流程，按照NOx≤80mg∕Nm3進行燃燒器系統改造。100%負荷為75t∕h，采用全部單獨燒氣，燃氣考慮瓦斯、天然氣、丙烷三種，不考慮油氣混燒的改造方案，鍋爐發汽量和風燃比采用自動調節控制模式。燃燒器本體改造設計單位為武漢鍋爐集團工程技術有限責任公司，配套的系統設計為海工英派爾工程有限公司，鍋爐改造施工主要內容是更換6 臺ZEECO 生產的鍋爐燃燒器及其配套設施，采用總管雙切、支管單切控制。燃燒器系統改為低氮燃燒器系統，包括燃燒器、點火器、火焰檢測儀、燃氣管路系統等更新，閥組系統成撬組裝后整體模塊提供，現場完成系統總裝。煙氣再循環系統采用煙氣與空氣在原鼓風機前混合，不增設FGR 風機。去除燃燒室內四周水冷壁管壁上的絕熱材料。拆除燃油管路系統及閥組。增設上層燃燒器閥組平臺及爬梯。

改造的目標為：NOx≤80mg∕Nm3。

3 應用效果分析

3.1 點爐過程順利，燃燒狀態良好，鍋爐可正常升溫、升壓、發汽

新燃燒器采用自動點火，操作方便；每臺燃燒器均配有點火器，這樣，每臺鍋爐有6個點火器，保證了點火成功率；點火過程設置自保程序，安全系數高。

燃燒器和鍋爐匹配良好，改造施工過程未對鍋爐產生明顯損傷。

3.2 鍋爐運行正常

原衛燃帶拆除后，未造成水循環異常、過熱汽溫度降低、爐管受熱不均等不良影響。鍋爐各項運行參數正常。

表1 鍋爐運行參數表

3.3 排放煙氣中NOx含量穩定達標

圖1 排放煙氣中NOx含量曲線（峰值為校驗在線表的過程）

4 存在的問題

4.1 風機負荷不夠

由于再循環煙氣進入風機入口，風機送新風的量降低，不能提供鍋爐發汽75t∕h所需的風量。

4.2 凝結水多引起腐蝕

由于高溫煙氣混合到新風中，備用風機入口處及低點排凝處冷凝水較多，對煙風道、風機等造成腐蝕。

4.3 自力式瓦斯減壓閥不能很好的適應工況

多次出現因自力式瓦斯減壓閥導壓管凍凝，出現瓦斯流量大幅降低的現象，危及鍋爐正常生產。

也出現一次減壓閥芯粘連，閥門不能調節壓力的現象。原因是瓦斯攜帶焦粉及乙醇胺。

4.4 瓦斯過濾器無備用

瓦斯過濾器無并聯備用，亦無旁通線，一旦出現堵塞或者其它故障，將無法正常為鍋爐提供燃料，會導致鍋爐停工。

4.5 衛燃帶拆除過程中對水冷壁管造成了一定的損傷

衛燃帶拆除是由人工用沖擊鉆施工，對水冷壁管造成了很多沖擊坑。拆除工作完成后，進行的補焊。但是還是對長期運行造成了隱患。

5 建議

5.1 風機擴容或者增加再循環風機

由于風機擴容需更換風機及配套，工程量和費用較大，更建議增加再循環風機，同時還能降低鍋爐送風機入口溫度，延長風機及管道使用壽命。

5.2 增設排凝

在風機入口、管線低點等處增設排凝，將凝結水排出，減輕腐蝕、避免凝結水對風機運行產生不良影響、避免凝結水隨風進入燃燒器。同時應注意，凝結水中帶有焊渣等雜質，需關注排凝，防止雜質堵塞排凝線。

5.3 對自力式瓦斯減壓閥重新選型

由于煉廠瓦斯容易出現微量帶焦粉的現象，建議選擇可以適應工況的減壓閥，為鍋爐長周期穩定運行創造良好的條件。

同時，在瓦斯處理的過程中也應當加強質量管理，避免出現瓦斯帶焦粉的現象。

5.4 增設一套并聯的瓦斯過濾器

當過濾器出現問題時，切換到另一套過濾器運行，對堵塞過濾器進行拆檢清理，保證鍋爐連續運行。

5.5 對衛燃帶部分水冷壁管進行更換

為消除施工過程中對水冷壁管造成的沖擊坑和后期補焊產生的不良影響，建議擇機對該部分管段更換。

5.6 做好改造期間運行鍋爐的特護方案

施工改造需要一個月的時間，在此期間，鍋爐無法備用，一旦運行的鍋爐出現異常，對整個煉廠的蒸汽供應將產生巨大的影響。需做好運行鍋爐的特護方案。

5.7 備用期間，定期試驗點火

由于風線積水、瓦斯管線積水、瓦斯成分變化等原因，會出現不能成功點火的現象。建議根據實際情況定期進行點火試驗，保證隨時備用。

5.8 運行中“卡邊”操作，節能、減輕設備損耗

煙氣再循環后，風機負荷增加；混合風氧含量降低，鍋爐燃燒效率降低；燃燒區溫度降低，鍋爐吸熱效率降低；高溫煙氣會產生凝結水，對風機產生腐蝕；入口混合風溫度升高，會增加對風機的損耗，增加軸承缺油磨損的風險。因此，在保證排放達標的前提下，建議盡量降低再循環風量，達到節能和減輕上述問題的效果。

6 結論

“低氮燃燒器系統+煙氣再循環”技術在中壓燃氣鍋爐上切實可行。該技術與SCR 等技術相比，投資低、運行成本低。并且，該技術也可以同選擇性非催化還原（SNCR）、選擇性催化還原（SCR）等技術組合運用、綜合治理，降低總的運行成本。