EO/EG裝置廢氣焚燒爐異常停爐原因分析及措施

黃一峰 安娟娟

福建古雷石化有限公司 福建 漳州 363200

廢氣焚燒爐是環氧乙烷/乙二醇（EO/EG）裝置重要的環保設施，通過高溫焚燒和熱力氧化來處理從裝置排放的循環氣、醛類脫除氣、熱井等廢氣，使廢氣中的有害組分在廢熱鍋爐內實現完全燃燒并生成無害的二氧化碳及水蒸氣以滿足環保排放要求。由各單元產生的多股廢氣進入爐膛后形成的混合廢氣成分復雜，且廢氣中水蒸氣含量較高，不利于爐膛穩定燃燒。為解決這一問題，項目組對爐頭進行了優化改造，使其能有效組織起穩定的湍流場，使得廢氣與空氣充分混合，按設計要求控制好空燃比、廢氮比等參數，保證充分燃燒。同時，本項目采用了煙氣再循環和燃燒空氣混合煙氣降低氧含量的方法可有效控制氮氧化物（NOx）的排放。因此，焚燒爐投入使用后不但可以充分燃燒上游裝置廢氣，滿足環保要求，還可以回收焚燒后煙氣中的大量熱量，起到余熱回收利用的作用。

2022年11月1日，EO/EG裝置廢氣焚燒爐工況異常觸發停爐事件，裝置立即牽頭對接廠家、技術部、儀表電氣等組織事件分析會，從燃燒風機設計、分液罐管線布局、工藝氣流程設置、工藝參數等方面進行排查并對異常進行原因分析[1-2]，裝置經過一系列的處理措施后，截至當前未出現一次停爐事件（見表1）。

表1 大氣污染物排放限值

1 事件經過

2022年11月1日16：35，內操巡屏發現廢氣焚燒爐燃燒風機出口流量大幅波動，爐膛負壓隨之波動，導致爐膛溫度開始向下波動且火焰檢測器頻繁報警。因空氣大量進入爐內影響燃燒效果，在線儀表NOx含量開始下降。內操立即聯系外操前往檢查爐膛燃燒情況，同時匯報班長現場檢查風機運行情況。外操現場發現爐膛火焰時有時無，燃燒風機出現異響。內操將引風機打至手動控制，爐膛負壓仍受燃燒風機進風量影響波動較大，此時燃燒風機出口流量在0～10456Nm3/h波動；現場調節燃燒風機入口風門，同時室內調整風機頻率，試圖穩定出口風量。

17：25外操匯報現場觀察火焰微弱，如火焰熄滅大量廢氣進入爐膛存在極大的安全隱患。內操匯報裝置管理人員，經管理人員現場評估為確保裝置安全，決定將尾氣從廢氣焚燒爐切出并準備停爐。內操將各路廢氣切出焚燒爐后，觸發火檢信號丟失聯鎖停爐。停爐后現場對燃燒風機及引風機的運行情況檢查，未發現異常。

經爐膛吹掃合格后重新啟動點爐程序，內操根據燃料氣壓力及爐膛溫度變化，緩慢開啟燃料氣調節閥對爐膛進行緩慢升溫。11月2日1：11爐膛升溫完成，依次將膜回收廢氣、焚燒爐入口分液罐廢氣、 D-001廢氣并入焚燒爐；11月2日1：18廢氣全部并爐完成，焚燒爐各參數穩定，運行正常。

2 停爐原因分析

2.1 直接原因

因燃燒風機出口風量大幅波動導致爐膛負壓隨之大幅波動[3]，造成爐膛內火焰燃燒不穩定，并最終觸發火檢信號檢測不到火焰報警（表決三取二）且爐膛溫度低于750℃（表決三取二）聯鎖信號停爐。

2.2 間接原因

a.燃燒風機引風口及出口至焚燒爐管線設置存在缺陷，當現場風速較大或大雨易造成風量波動。此前也出現過下雨或風力較大下出口風量波動的現象，但未有此次波動劇烈的情況（此前波動幅度約2000Nm3/h）。燃燒風機出口至焚燒爐管線存在袋型彎且管線無低點排凝，此處容易積液，累積到一定程度會被動增加風機負荷（與現場風機異響現場相對應）且大量的水會直沖進爐內，影響爐膛負壓及燃燒效果（見圖1）。

圖1 燃燒風機至焚燒爐管線布置圖

b.廢氣中水含量高，焚燒爐分液罐與焚燒爐距離較遠，分液罐后管線沿途帶液嚴重，水進入爐膛引起壓力波動，爐內水汽受熱大量蒸發造成爐膛壓力波動，影響燃燒效果。同時水含量過高，會增加系統含濕量，會使煙氣露點升高，會加重省煤器、風機膨脹節等低溫部位的腐蝕。

c.膜回收工藝廢氣至焚燒爐管線上設置有壓力調節閥、流量調節閥及限流孔板，導致主要高熱值廢氣進入爐膛前壓力較低，火焰剛度不夠，如出現風量波動抗干擾能力較差（見圖2）。

圖2 分液罐至焚燒爐管線平面布置圖

d.主燃料氣上自力式調節閥膜片壞，在波動時無法及時調整燃料氣壓力，導致在爐膛燃燒不穩定時燃料氣無法及時進行補充。查閱廠家技術指導書，焚燒爐正常運行燃料氣要通入20～30Nm3/h，裝置前期因考慮節能降耗且膜回收廢氣熱值較高，燃料氣一直處于全關狀態。

e.由于廢氣中水含量較高，且爐膛遠傳壓力表引壓管存在死區易產生凝結水，導致爐膛負壓波動，該控制器串級作用于焚燒爐引風機頻率調節，負壓波動后導致引風機頻率隨之波動，火焰燃燒情況受到實際負壓變化影響。

3 處理措施

a.針對燃燒風機引風口及出口至焚燒爐管線設置存在缺陷的問題，采用燃燒風機吸入口增設防風、防雨設施，燃燒風機出口增加低點排液導淋定期排液。爐膛頂部增設防雨設施，減緩異常氣候對風機影響（見圖3）。

圖3 燃燒風機系統改造圖

b.針對焚燒爐分液罐與焚燒爐距離較遠易產生凝液的問題，工藝上調整廢水揮發性有機物（VOC）汽提塔蒸汽量，在保證汽提醛類效果的前提下減少蒸汽用量以減少廢氣中的水含量。通過在分液罐至焚燒爐管線增加U型排液管等臨時過渡性措施減少爐膛內的水汽含量，同時申報技改技措項目，在靠近爐膛附近增設分液罐，提高廢氣的氣液分離效果，減少液態水直接進焚燒爐影響火焰燃燒。

c.與廠家對膜回收至焚燒爐工藝廢氣管線設置進行討論，計劃移除限流孔板并通過手閥及調節閥卡量適當提高工藝廢氣進入爐膛的壓力，以提高火焰剛度來應對工況異常擾動，減少停爐次數。

d.通過制定臨時性過渡措施將主燃料氣自力式調節閥更換為手閥進行調節，同時計劃申報技改項目將該閥門替換為壓力控制閥。工藝操作上為提高火焰抗干擾能力，在焚燒爐運行期間補充20～30Nm3/h燃料氣以增加爐內廢氣燃燒效果。

e.在爐膛負壓表引壓閥后增設積液腿并定期排液，并擬對該取壓點進行改造，引壓管改為斜45°向上布置，確保積液自回流去爐膛，減少因引壓管積水儀表失真造成工況波動的情況。

f.調取近期部分參數趨勢，可以發現入口氧含量持續下降后，會出現燃燒風機風量及爐膛負壓波動，NOx含量下降。燃燒風機出口低點帶水可能造成凝結水進入氧表，氧表是根據氧化鋯吸附原理測定氧濃度，水進入后會影響氧化鋯的測量結果，氧濃度開始波動。水進入爐膛影響燃燒效果，造成負壓開始上下波動，進而影響燃燒風機風量，燃燒效果不好NOx含量開始下降。如出現入口氧含量、NOx持續下降，內操稍提燃料氣流量、引風機串級脫開，外操進行排液操作，以免工況波動過大造成廢氣焚燒爐聯鎖跳停（見圖4）。

圖4 爐膛負壓表改造對比圖

4 結束語

隨著國家對環保排放指標越來越嚴苛，各大都市對環保的重視程度日益提升，對于EO/EG裝置來說維持廢氣焚燒爐的穩定運行顯得尤為重要。裝置通過燃燒風機增設防風雨設施、增加分液罐再次氣液分離、提高膜回收尾氣進爐壓力、補充燃料氣及改造壓力表引壓管等手段，既保證了本裝置廢氣焚燒爐的工況穩定，同時也為類似裝置提供了寶貴的運行經驗及處置措施。