辅助燃烧室点火方式的改进gai

1、催化裂化装置辅助燃烧炉点火方式的改进袁文忠中国石化沧州分公司 061000摘要 通过对催化裂化装置辅助燃烧炉点火失败的原因分析，发现点火器设计上不合理之处，并提出改进方案。实践表明，改造方案切实可行。关键词 催化裂化 辅助燃烧炉 点火器 改造1 前言沧州分公司50万吨/年催化裂化装置辅助燃烧炉使用过程中发现其点火成功率非常低，每次装置开工时，都要让有经验的操作人员重复十几次，甚至数十次才能点火成功。而辅助燃烧炉在装置开工过程中占有重要地位，只有点燃辅助燃烧炉，才能进行两器升温及开工的后续工作。针对这种情况，在详细分析点火过程及点火失败原因后，对点火方式进行大胆改进，取得了较好效果。辅助燃烧炉设

2、计采用图1所示型式，可单独烧瓦斯或轻柴油，或同时燃烧两种燃料。图1 辅助燃烧室简图2 原因分析辅助燃烧炉点火原理是：首先在点火器导管内充满空气，之后引瓦斯进入导管，瓦斯与导管内空气混合，在点火电嘴处的电火花作用下，瓦斯和空气混合物被点燃。火焰在导管内传播，并在导管出口处形成稳定火焰。从原理上看，此种点火方式比较简便易行，但在实际操作中，受各种因素的制约，使用效果并不是很好。辅助燃烧炉点火器的结构见图2图2 点火器结构简图2.1辅助燃烧炉点火步骤是：2.1.1打开一次风吹扫炉膛35分钟，然后关小至12扣，开点火空气阀门放空，使瓦斯导管内充满空气后，关闭点火空气阀门。2.1.2点火时，一人先按打火

3、器按钮，观察是否产生电火花，待电打火器打火后，另一人同时打开瓦斯阀门，瓦斯燃烧后，关闭电打火。2.1.3如果火未点着，立即关闭电打火器和瓦斯阀门，开一次风阀，吹扫炉膛35分钟。再重复上述步骤直至点燃为止。2.2 从点火器结构和点火方式方面分析，影响点火成功的原因有以下几方面：2.2.1点火变压器或高压电缆断路或损坏，没有高压输出。2.2.1点火电极损坏，不能产生电火花。2.2.3瓦斯压力不稳或瓦斯带水。2.2.4一次风量太大，将火焰吹灭。2.2.5点火枪气路不畅通。2.2.6点火时机把握不准，电火花发生于空气环境或纯瓦斯环境。2.2.7点火瓦斯无法和空气充分混合，瓦斯缺氧无法维持燃烧。2.2.

4、8电火花点燃瓦斯后，火焰在传播过程中熄灭。其中前5项原因可以在开工准备阶段排除，既使点火过程中发生，也可以很快将问题解决。在排除了前5项可能因素后，焦点集中在了6、7、8三项。点火前，开空气放空阀，将导管内部瓦斯吹扫干净后，关闭放空阀，此时导管内全部是空气。开瓦斯阀后，瓦斯进入导管，由于导管管径较小，内径仅有15mm，瓦斯不易扩散，在狭小管路空间内与空气一边进行部分混合，一边将空气赶入炉膛。为便于分析，假设瓦斯在导管内呈活塞流状态运动，瓦斯和空气混合物中瓦斯超过一定浓度时，混合物因缺氧无法燃烧，此时的瓦斯和空气混合物视为纯瓦斯；瓦斯浓度低于点火浓度时，瓦斯和空气的混合物视为空气。纯瓦斯和纯空气

5、均不能被点燃。这样就可以把瓦斯在导管内运动状态分为三个阶段：混合阶段、点火阶段、火焰传播阶段。A-B阶段瓦斯和空气进行混合，B-C阶段电火花将瓦斯空气混合物点燃后，进入C-D之间的火焰传播阶段，混合物在管路运动中燃烧，并产生CO2，而CO2有使燃烧熄灭的趋势，随后进入炉膛，整个过程如图3所示。图3 导管内瓦斯运动过程有关资料表明，管道直径对火焰传播速度有明显影响，传播速度随管道直径减少而减慢，当管径小到某种程度时，火焰在管路中不能燃烧。下面数据可以提供参考，见表1。表1 可燃气体火焰在25.4mm管道中的燃烧速度 气体名称 含量/(%) 最大火焰传播速度/(m/s) 甲烷 9.8 0.67 乙

6、烷 6.5 0.85 丙烷 4.6 0.82 丁烷 3.6 0.82上表是火焰在管道中传播速度的上限,为设计者提供的依据。本点火器火焰传播距离为1.7m，按混合气中火焰传播速度最快的乙烷的传播速度粗略计算，火焰在长1.7m 管径为25.4mm的导管内完成传播过程，至少需要2秒钟，何况本燃烧器瓦斯导管内径仅为15 mm，由此推断，本燃烧器火焰传播过程远远超过2秒钟。在火焰传播过程中存在种种变化。点火瞬间，火焰在导管内传播存在如下可能：如果瓦斯阀前压力高和瓦斯阀门开的太快，瓦斯在导管内流动速度快，经过A-B阶段时间极短，瓦斯和空气混合程度很小，形不成可燃气体，就过了B-C点火阶段，点火自然不能成功

7、。如果瓦斯阀前压力低或阀门开启慢，瓦斯在导管内流动速度慢，A-B阶段形成的可燃气体被电火花点燃后，通过C-D火焰传输阶段的时间较长，可燃气体充分燃烧完毕后熄灭或者在燃烧产生的CO2作用下熄灭，二者均能造成点火失败，如图4所示。只有在火焰顺利通过C-D传播阶段，进入炉膛，导管内混合气后面的瓦斯才有机会和大量空气混合，进而维持火焰燃烧。 火焰锋 瓦斯 混合气 燃烧生产物 空气 图4 火焰传播示意图由此可以看出，点火器点火成功的条件是：既要使瓦斯和空气有形成足够可燃气体的时间，又要保证火焰在传播过程中不熄灭。而这仅靠手动控制阀门开度是不容易实现的。此种型式点火器结构上决定了点火条件很苛刻，致使点火成

8、功率低。因此，有必要对点火器结构进行改造。3 改造方案设想如果能将点火电嘴移至瓦斯导管尾部，去掉火焰传播阶段，排除了火焰在传播阶段熄灭的可能，同时导管出口有大量的空气和瓦斯混合，产生可燃气体比在导管内狭小空间内产生的可燃气体多，有利于点火成功。由于点火电嘴已经固定，必须从其它方面想办法。增加一个机构，使之能够在点火器瓦斯导管出口附近产生电火花，依靠电火花把导管出口的瓦斯点燃。如果能成功，将是非常好的解决办法。4 方案实施采用新型点火枪，该点火枪足够长，能够从燃烧炉筒体外插入炉膛内瓦斯喷嘴处。点火枪设计外有套管，内用磁环绝缘，经过变压器调压的电源被导入点火枪的点火电极处，在那里形成高压，通过高压

9、放电产生电火花。通过调整点火枪的插入位置，就可以在瓦斯导管出口附近产生电火花。为了安装点火枪，装置检修时，在燃烧炉筒体和挡风罩上开孔，增设点火枪导管，见图1。安装点火枪时测定点火枪的伸入距离，使点火电极处于瓦斯进入炉膛的出口处，在点火枪上作出标记后，取出点火枪。为便于点火枪安装和拆卸，在点火枪导管阀门后增设填料密封机构。需要点火时，将点火枪插入填料盒后面的导管后，适当压紧填料盒盘根。开点火枪导管阀门，根据事先做的标记，将点火枪插入炉膛合适位置后按步骤点火，如图5所示。为防止火焰烧损点火枪，点火成功后，需将点火枪取出。有了增设的填料密封机构，可以很方便的取出点火枪。图5 点火枪安装简图5 改造效果经过改造的点火装置投用后，点火成功率近乎100。由于辅助燃烧炉点火一次成功，避免了在点火过程中浪费宝贵的时间和精力，为装置开工的后续工作创造了条件，明显缩短了催化裂化