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(huán)氧乙烷/乙二醇（EO/EG）裝置重要的環(huán)保設(shè)施，通過高溫焚燒和熱力氧化來處理從裝置排放的循環(huán)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(nèi)實(shí)現(xiàn)完全燃燒并生成無害的二氧化碳及水蒸氣以滿足環(huán)保排放要求。由各單元產(chǎn)生的多股廢氣進(jìn)入爐膛后形成的混合廢氣成分復(fù)雜，且廢氣中水蒸氣含量較高，不利于爐膛穩(wěn)定燃燒。為解決這一問題，項(xiàng)目組對(duì)爐頭進(jìn)行了優(yōu)化改造，使其能有效組織起穩(wěn)定的湍流場，使得廢氣與空氣充分混合，按設(shè)計(jì)要求控制好空燃比、廢氮比等參數(shù)，保證充分燃燒。同時(shí)，本項(xiàng)目采用了煙氣再循環(huán)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(huán)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(fā)停爐事件，裝置立即牽頭對(duì)接廠家、技術(shù)部、儀表電氣等組織事件分析會(huì)，從燃燒風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、分液罐管線布局、工藝氣流程設(shè)置、工藝參數(shù)等方面進(jìn)行排查并對(duì)異常進(jìn)行原因分析[1-2]，裝置經(jīng)過一系列的處理措施后，截至當(dāng)前未出現(xiàn)一次停爐事件（見表1）。

表1 大氣污染物排放限值

1 事件經(jīng)過

2022年11月1日16：35，內(nèi)操巡屏發(fā)現(xiàn)廢氣焚燒爐燃燒風(fēng)機(jī)出口流量大幅波動(dòng)，爐膛負(fù)壓隨之波動(dòng)，導(dǎo)致爐膛溫度開始向下波動(dòng)且火焰檢測器頻繁報(bào)警。因空氣大量進(jìn)入爐內(nèi)影響燃燒效果，在線儀表NOx含量開始下降。內(nèi)操立即聯(lián)系外操前往檢查爐膛燃燒情況，同時(shí)匯報(bào)班長現(xiàn)場檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況。外操現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)爐膛火焰時(shí)有時(shí)無，燃燒風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異響。內(nèi)操將引風(fēng)機(jī)打至手動(dòng)控制，爐膛負(fù)壓仍受燃燒風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量影響波動(dòng)較大，此時(shí)燃燒風(fēng)機(jī)出口流量在0～10456Nm3/h波動(dòng)；現(xiàn)場調(diào)節(jié)燃燒風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門，同時(shí)室內(nèi)調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，試圖穩(wěn)定出口風(fēng)量。

17：25外操匯報(bào)現(xiàn)場觀察火焰微弱，如火焰熄滅大量廢氣進(jìn)入爐膛存在極大的安全隱患。內(nèi)操匯報(bào)裝置管理人員，經(jīng)管理人員現(xiàn)場評(píng)估為確保裝置安全，決定將尾氣從廢氣焚燒爐切出并準(zhǔn)備停爐。內(nèi)操將各路廢氣切出焚燒爐后，觸發(fā)火檢信號(hào)丟失聯(lián)鎖停爐。停爐后現(xiàn)場對(duì)燃燒風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

經(jīng)爐膛吹掃合格后重新啟動(dòng)點(diǎn)爐程序，內(nèi)操根據(jù)燃料氣壓力及爐膛溫度變化，緩慢開啟燃料氣調(diào)節(jié)閥對(duì)爐膛進(jìn)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(shù)穩(wěn)定，運(yùn)行正常。

2 停爐原因分析

2.1 直接原因

因燃燒風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量大幅波動(dòng)導(dǎo)致爐膛負(fù)壓隨之大幅波動(dòng)[3]，造成爐膛內(nèi)火焰燃燒不穩(wěn)定，并最終觸發(fā)火檢信號(hào)檢測不到火焰報(bào)警（表決三取二）且爐膛溫度低于750℃（表決三取二）聯(lián)鎖信號(hào)停爐。

2.2 間接原因

a.燃燒風(fēng)機(jī)引風(fēng)口及出口至焚燒爐管線設(shè)置存在缺陷，當(dāng)現(xiàn)場風(fēng)速較大或大雨易造成風(fēng)量波動(dòng)。此前也出現(xiàn)過下雨或風(fēng)力較大下出口風(fēng)量波動(dòng)的現(xiàn)象，但未有此次波動(dòng)劇烈的情況（此前波動(dòng)幅度約2000Nm3/h）。燃燒風(fēng)機(jī)出口至焚燒爐管線存在袋型彎且管線無低點(diǎn)排凝，此處容易積液，累積到一定程度會(huì)被動(dòng)增加風(fēng)機(jī)負(fù)荷（與現(xiàn)場風(fēng)機(jī)異響現(xiàn)場相對(duì)應(yīng)）且大量的水會(huì)直沖進(jìn)爐內(nèi)，影響爐膛負(fù)壓及燃燒效果（見圖1）。

圖1 燃燒風(fēng)機(jī)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(yuǎn)，分液罐后管線沿途帶液嚴(yán)重，水進(jìn)入爐膛引起壓力波動(dòng)，爐內(nèi)水汽受熱大量蒸發(fā)造成爐膛壓力波動(dòng)，影響燃燒效果。同時(shí)水含量過高，會(huì)增加系統(tǒng)含濕量，會(huì)使煙氣露點(diǎn)升高，會(huì)加重省煤器、風(fēng)機(jī)膨脹節(jié)等低溫部位的腐蝕。

c.膜回收工藝廢氣至焚燒爐管線上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥及限流孔板，導(dǎo)致主要高熱值廢氣進(jìn)入爐膛前壓力較低，火焰剛度不夠，如出現(xiàn)風(fēng)量波動(dòng)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(diào)節(jié)閥膜片壞，在波動(dòng)時(shí)無法及時(shí)調(diào)整燃料氣壓力，導(dǎo)致在爐膛燃燒不穩(wěn)定時(shí)燃料氣無法及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。查閱廠家技術(shù)指導(dǎo)書，焚燒爐正常運(yùn)行燃料氣要通入20～30Nm3/h，裝置前期因考慮節(jié)能降耗且膜回收廢氣熱值較高，燃料氣一直處于全關(guān)狀態(tài)。

e.由于廢氣中水含量較高，且爐膛遠(yuǎn)傳壓力表引壓管存在死區(qū)易產(chǎn)生凝結(jié)水，導(dǎo)致爐膛負(fù)壓波動(dòng)，該控制器串級(jí)作用于焚燒爐引風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)，負(fù)壓波動(dòng)后導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)頻率隨之波動(dòng)，火焰燃燒情況受到實(shí)際負(fù)壓變化影響。

3 處理措施

a.針對(duì)燃燒風(fēng)機(jī)引風(fēng)口及出口至焚燒爐管線設(shè)置存在缺陷的問題，采用燃燒風(fēng)機(jī)吸入口增設(shè)防風(fēng)、防雨設(shè)施，燃燒風(fēng)機(jī)出口增加低點(diǎn)排液導(dǎo)淋定期排液。爐膛頂部增設(shè)防雨設(shè)施，減緩異常氣候?qū)︼L(fēng)機(jī)影響（見圖3）。

圖3 燃燒風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造圖

b.針對(duì)焚燒爐分液罐與焚燒爐距離較遠(yuǎn)易產(chǎn)生凝液的問題，工藝上調(diào)整廢水揮發(fā)性有機(jī)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(shí)過渡性措施減少爐膛內(nèi)的水汽含量，同時(shí)申報(bào)技改技措項(xiàng)目，在靠近爐膛附近增設(shè)分液罐，提高廢氣的氣液分離效果，減少液態(tài)水直接進(jìn)焚燒爐影響火焰燃燒。

c.與廠家對(duì)膜回收至焚燒爐工藝廢氣管線設(shè)置進(jìn)行討論，計(jì)劃移除限流孔板并通過手閥及調(diào)節(jié)閥卡量適當(dāng)提高工藝廢氣進(jìn)入爐膛的壓力，以提高火焰剛度來應(yīng)對(duì)工況異常擾動(dòng)，減少停爐次數(shù)。

d.通過制定臨時(shí)性過渡措施將主燃料氣自力式調(diào)節(jié)閥更換為手閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)計(jì)劃申報(bào)技改項(xiàng)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(yùn)行期間補(bǔ)充20～30Nm3/h燃料氣以增加爐內(nèi)廢氣燃燒效果。

e.在爐膛負(fù)壓表引壓閥后增設(shè)積液腿并定期排液，并擬對(duì)該取壓點(diǎn)進(jìn)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(dòng)的情況。

f.調(diào)取近期部分參數(shù)趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)入口氧含量持續(xù)下降后，會(huì)出現(xiàn)燃燒風(fēng)機(jī)風(fēng)量及爐膛負(fù)壓波動(dòng)，NOx含量下降。燃燒風(fēng)機(jī)出口低點(diǎn)帶水可能造成凝結(jié)水進(jìn)入氧表，氧表是根據(jù)氧化鋯吸附原理測定氧濃度，水進(jìn)入后會(huì)影響氧化鋯的測量結(jié)果，氧濃度開始波動(dòng)。水進(jìn)入爐膛影響燃燒效果，造成負(fù)壓開始上下波動(dòng)，進(jìn)而影響燃燒風(fēng)機(jī)風(fēng)量，燃燒效果不好NOx含量開始下降。如出現(xiàn)入口氧含量、NOx持續(xù)下降，內(nèi)操稍提燃料氣流量、引風(fēng)機(jī)串級(jí)脫開，外操進(jìn)行排液操作，以免工況波動(dòng)過大造成廢氣焚燒爐聯(lián)鎖跳停（見圖4）。

圖4 爐膛負(fù)壓表改造對(duì)比圖

4 結(jié)束語

隨著國家對(duì)環(huán)保排放指標(biāo)越來越嚴(yán)苛，各大都市對(duì)環(huán)保的重視程度日益提升，對(duì)于EO/EG裝置來說維持廢氣焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。裝置通過燃燒風(fēng)機(jī)增設(shè)防風(fēng)雨設(shè)施、增加分液罐再次氣液分離、提高膜回收尾氣進(jìn)爐壓力、補(bǔ)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(wěn)定，同時(shí)也為類似裝置提供了寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及處置措施。