二甲苯塔底再沸炉分级配风燃烧的结构性能及应用

二甲苯塔底再沸炉分级配风燃烧的结构性能及应用

洛阳化工厂化工二甲苯塔（16-c-02）底回收炉（16-f-01a、b）为二甲苯塔。辐射室为两组，气流室为一组。设计热负荷为76650kW,两辐射室分别均布14台燃烧器。燃烧器采用国外某公司的环保2000型强制通风低NOx油—气联合燃烧器。加热炉的主要技术参数见表1采用主燃烧装置的特点和功能1.1降低火焰温度,降低nox含量引进燃烧器的整体结构见图1。该燃烧器采用了典型的低NOx燃烧器的分级配风形式(StagedAirBurner):助燃风被分为一、二次风分别送入,使得燃料-空气比始终处于富燃料区域,减弱了燃烧化学反应,降低火焰温度,从而有效地抑制NOx的生成,降低烟气中NOx的含量。在具体设计上与常规燃烧器相比,引进燃烧器一次风道的通风面积较小,也就是只有较少的空气与火焰接触,而二次风与火焰呈平行流动,减弱了二者的混合强度,从而有效地降低火焰的中心温度,减少NOx的生成。由此也造成这样的结果:火焰长、刚性差。这类燃烧器最适宜强制通风燃油燃烧器,较高的风压能使其得以有效控制各级风的流动,保证了足够高的风速以使其与燃料充分混合,以形成良好的火焰形状。据我厂环保监测站检测当时加热炉烟气中NOx的含量仅有50mg/Nm3左右,监测数据如表2所示。1.2燃烧系统故障,见表1引进燃烧器燃油喷嘴的结构如图2所示。其突出特点是喷嘴结构件加工精度高,喷头组件全靠管螺纹连接和密封,没有其它密封件。在燃用高品质燃料油时,由于堵塞、结焦轻微,不成问题。但在我厂使用就暴露出其明显不足,其一是燃用品质较差的燃油时,喷射孔易堵塞或结焦,需拆卸喷头组件清理,而再次组装就会出现漏油的现象,给现场管理带来极大困难。其二是经过长时间燃烧后,螺纹密封很容易损坏,喷嘴经常出现漏油的现象。并且由于催化油浆的自燃点不足300℃,入炉热风的温度可达210℃,在加上喷嘴等金属结构件传递下来的热量,炉底积聚燃料油很容易发生自燃,对加热炉和操作人员的安全造成了很大的威胁。1.3燃料油使用时造成的一些小体积,到了未燃结构的工作原理,引起了燃烧二甲苯炉1999年12月30日中交,1月19日开始烘炉,1月30日烘炉结束,烘炉过程中全烧瓦斯,油喷嘴未投用。PX装置于2000年3月15日开始加热炉点火进行热油运,期间由于总厂瓦斯平衡难度很大,油喷嘴必须长时间使用。然而在燃烧器运行过程中即暴露出许多问题:a)由于一次风量较小,无论是瓦斯火还是油火都存在火焰细长、发红、软而无力、不完全燃烧的现象,据测试烟道气中含有较多的未燃组分。尤其是在烧油时火焰有时几乎可以达到辐射室高度(16mm)的2/3,火焰尾部发散,火焰形状稳定性差。b)燃油喷嘴喷头顶部高出瓦斯喷头顶部约2mm,当燃烧器只烧瓦斯时,油嘴喷头受内焰强烈热辐射,造成油枪喷头受到高温氧化而损坏,有时将整个喷头组件烧损。至2000年9月底仅仅半年的时间,大部分油喷嘴都出现不同程度的烧损,严重的已无法使用。此后,在油喷嘴停用时必须继续通入雾化蒸汽,才能避免烧坏,这样一来,就浪费了大量的蒸汽。c)原油枪的燃料油和雾化蒸汽软管连接采用了平面密封,连接的预紧力也无法保证,连接点经常发生泄漏,给现场管理带来很大困难。d)进口油枪采用一般碳钢,使用温度较低(≯450℃),也是喷嘴烧损的主要原因之一。2燃烧与其它非织造材料的配合由于进口油喷嘴的使用寿命较短,价格高(折合人民币约13000元),更换起来费用很大,况且其使用性能很难适应我装置的正常生产。2000年9月我们同洛阳新普石化设备开发公司一起针对引进燃烧器存在的以上问题对其进行了国产化改造。在原有燃烧器的基础上,采用油喷嘴原有的外形尺寸,对内部结构和外部形状进行了改进。经过一年的试用,仅有2套油枪的喷头组件出现了轻微烧损的现象,基本上达到了预期的目的,还解决了长期存在的漏油问题和蒸汽的大量消耗问题。2.1解决密封频繁油气密封的问题新喷嘴的设计采用新型的雾化结构形式,改善了燃油的雾化效果,并且增加了油雾喷出的喷射速度,同时减小了喷射角度,由原来的90°减少到了68°。新喷嘴的燃料油和雾化蒸汽接头由原来的管螺纹改成了球面密封,密封效果得到了大大改善,解决了平面密封频繁漏油的问题。新喷嘴配备了活动的升降平台,在停止使用燃料油时,可以将油枪下拉,一方面避免了油枪喷头因接触瓦斯火而被烧损,另一方面不用再通入蒸汽冷却喷嘴头部,从而节约了冷却用的蒸汽。如果按每个火嘴按节约20kg/h蒸汽,据初步计算,可节约蒸汽560kg/h,仅此一项每年可节约操作费用达40余万元。2.2燃烧的对比试验燃烧器更换喷嘴以后,由于燃料油的雾化效果改善,射流速度的提高使火焰根部混合强度加大,火焰的刚度明显增强。从实际使用来看火焰明亮、刚劲有力,火焰长度略有缩短,约占炉膛高度的1/2。这是由于其配风仍然采用原来的配风,燃料与空气的混合仍然较弱,这是低NOx燃烧器的固有特点。2.3烟气中nox含量由于改进后的喷嘴仍然装在原有的燃烧器上,其配风情况和原来一样,尽管在内部结构上有了较大的改动,虽然烟气中NOx含量有所增加,达70mg/Nm3左右,但仍远远低于国家规定的烟气排放标准400mg/Nm3,监测数据如表3。3中小阻燃聚氧乙酸nox燃烧燃料,一般在环境保护的基础上曾注意使用了一些先进技术从改造后的使用情况来看,新型燃油喷嘴的燃烧与使用情况比原来有了很大的改善,满足了生产需要:a)解决了火焰过长、发散,难以控制的问题;b)喷嘴头脱离了高温区,避免了喷头烧损,而且节省了蒸汽;c)连接与密封结构合理,便于拆卸清洗,基本消除了漏油现象;d)适应品质较重、杂质较多的燃料油。如果以传统的观点看,这次改造是成功的。然而这些却反映出我们的国情、观念与世界先进技术的差距:a)国外注重环境保护,一切技术围绕低排放展开,为此宁可牺牲节能效益,比如为减少NOx生成而通入蒸汽;与此相反,我们在排放符合标准的条件下更注重节能效益。b)国内燃料品质普遍