對于蒸汽過熱爐燃燒器的優化改造

張浩 薛瑩瑩 李平

【摘 要】 蒸汽過熱爐燃燒器是加熱爐最關鍵的結構部件，通過燃燒器的燃燒，給被加熱介質加熱到要求的溫度。隨著環保要求的日益嚴格，燃燒后的尾氣成分也需要控制，這樣對于早期使用的燃燒器，過于粗放的結構形式，可能就無法滿足生產要求了，必須加以優化改造。

【關鍵詞】 過熱爐 尾氣NOX 1 改造背景介紹

1 爐子本體介紹

蒸汽過熱爐為方箱爐，長16米、寬10米、高50米，熱效率為95%；采用底部加熱式燃燒器，共16臺，分布在輻射段爐膛內的四個燃燒室內，經過燃燒器燃燒后的煙氣，經過引風機的抽引，排放到煙囪。

2 排放要求更加嚴格

NOX是產生酸雨、酸霧的主要成分，如果再不嚴格的加以控制，會嚴重的危害到了我們人類的生存環境?！妒蜔捴乒I污染物排放標準》GB31570-2015和《石油化學工業污染物排放標準》GB31571-2015，對工程廢氣的排放有了更高的環保要求。采用目前燃燒器，尾氣排放的NOX無法滿足這一要求。

2.1 其他的嘗試

為了在保證爐子整體熱負荷的同時也能夠降低尾氣NOX的含量，在使用過程中，對燃料氣的成分、操作壓力、爐膛溫度、爐膛氧含量均進行了調整和優化，對尾氣中NOX的含量有一定的改善，但是平均含量仍然在100左右

3 改造前燃燒器的使用現狀

3.1 燃燒器槍頭結焦，火焰偏燒，爐膛溫度不均勻

燃料氣進入燃燒器噴嘴的過程中，受到周圍主火嘴的高溫火焰影響，有可能會在噴頭下部燒嘴內部受熱碳化結焦，逐漸的發生火焰偏燒，甚至熄滅或者回火的惡性事故。鑒于這種運行情況，調整燃料氣組成，預先對燃料氣進行氣液分離，氣液分離器設置液位計，在產生液相時及時排凈，防止燃料氣帶液。

3.2 燃燒器長明燈槍頭易被燒壞

長明燈在整個運行過程中要一直燃燒，對于長明燈的使用壽命是一個很大的挑戰。為了確保長明燈長周期使用，結合使用情況，對長明燈進行了一系列的改造，改變點火電極的類型，改變長明燈槍頭的長度，增加穩定火焰的穩流罩，取得很好的效果。

3.3 燃燒器外壁超溫

集中火焰式燃燒器容易造成火焰高溫區過于集中，而且在火盆以下，很容易導致火焰的熱量輻射到爐底和燃燒器外壁，導致燃燒器外壁超溫甚至燒穿，這才運行過程中，也是一個需要關注和解決的重要問題。

3.4 煙氣中NOX含量超標

集中火焰式燃燒器容易造成火焰高溫區過于集中，進而會導致在高溫區產生較多的NOX，當焰心溫度超過1500℃時，尾氣中NOX含量將會成倍增加；本過熱爐的燃燒器采購較早，2013年環保要求為NOX≤240mg/ Nm3，無法滿足日漸嚴格的環保排放要求，這一點將會是制約煤制油穩定的運行的瓶頸，勢必要徹底解決。

4 優化改造措施

4.1 燃燒器槍頭尺寸及高度、負荷分配調整

更改燃燒器中心槍的和邊槍的噴頭尺寸，減少主氣槍負荷，降低火焰高度。調整邊槍的噴頭尺寸，使得能夠在一定程度上適應新鮮氣的成分變化。

4.3 解決燃燒器長明燈槍頭易被燒壞，不能長周期運行的問題

過熱爐長明燈在使用過程中會一直處于高溫區，這對長明燈的使用壽命是一個很大的挑戰。為了確保長明燈長周期使用，結合使用情況，對長明燈進行了一系列的改造，改變點火電極的類型、改變長明燈槍頭的長度、增加穩定火焰的穩流罩。

4.4 解決燃燒器外壁超溫的問題

為了解決集中火焰式燃燒器外壁超溫的現象，采取了將燃燒器中心槍小火盆增加高度，提高焰心，減少熱輻射的的創新改造，避免過多熱量輻射到燃燒器外壁的方式盡量避免。

4.5 降低燃燒后的煙氣中NOX含量

當焰心溫度超過1500℃時，尾氣中NOX含量將會成倍增加；先后經過改造噴頭尺寸、改造燃燒器的槍頭形式，進風形式，將獨立的中心槍頭更改為8個小槍頭，槍頭尺寸由φ100更改為φ35，進風形式更改為環形進風，保證燃料氣與空氣混合均勻。確保能夠滿足生產負荷的要求并且使煙氣達標排放，其中SO2排放濃度≤60mg/Nm3，NOX≤100mg/Nm3（干基O2 3%）。

5 改造后的效果

5.1 采用分級燃燒（多槍結構）和煙氣再循環技術，燃燒器中間僅設計長明燈噴槍和一級輔助氣槍，主氣槍從燃燒器耐火磚邊上伸出，實現了燃料氣分級及通過噴孔高速引入相對溫度低的煙氣，從而真正實現低NOX排放，能很好地滿足國家最新排放標準。

燃燒器改造后煙氣中NOX含量監控