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(huán)氧乙烷/乙二醇（EO/EG）裝置重要的環(huán)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(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(wěn)定燃燒。為解決這一問題，項目組對爐頭進行了優(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，按設計要求控制好空燃比、廢氮比等參數(shù)，保證充分燃燒。同時，本項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，裝置立即牽頭對接廠家、技術(shù)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(shù)等方面進行排查并對異常進行原因分析[1-2]，裝置經(jīng)過一系列的處理措施后，截至當前未出現(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(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，同時匯報班長現(xiàn)場檢查風機運行情況。外操現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)爐膛火焰時有時無，燃燒風機出現(xiàn)異響。內(nèi)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(xiàn)場調(diào)節(jié)燃燒風機入口風門，同時室內(nèi)調(diào)整風機頻率，試圖穩(wěn)定出口風量。

17：25外操匯報現(xiàn)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(nèi)操匯報裝置管理人員，經(jīng)管理人員現(xiàn)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(nèi)操將各路廢氣切出焚燒爐后，觸發(fā)火檢信號丟失聯(lián)鎖停爐。停爐后現(xiàn)場對燃燒風機及引風機的運行情況檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

經(jīng)爐膛吹掃合格后重新啟動點爐程序，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(shù)穩(wěn)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(nèi)火焰燃燒不穩(wěn)定，并最終觸發(fā)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(lián)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(xiàn)場風速較大或大雨易造成風量波動。此前也出現(xiàn)過下雨或風力較大下出口風量波動的現(xiàn)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(xiàn)場風機異響現(xiàn)場相對應）且大量的水會直沖進爐內(nèi)，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(nèi)水汽受熱大量蒸發(fā)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(tǒng)含濕量，會使煙氣露點升高，會加重省煤器、風機膨脹節(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置有壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)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(xiàn)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(diào)節(jié)閥膜片壞，在波動時無法及時調(diào)整燃料氣壓力，導致在爐膛燃燒不穩(wěn)定時燃料氣無法及時進行補充。查閱廠家技術(shù)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(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，且爐膛遠傳壓力表引壓管存在死區(qū)易產(chǎn)生凝結(jié)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(diào)節(jié)，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?qū)︼L機影響（見圖3）。

圖3 燃燒風機系統(tǒng)改造圖

b.針對焚燒爐分液罐與焚燒爐距離較遠易產(chǎn)生凝液的問題，工藝上調(diào)整廢水揮發(fā)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(nèi)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(tài)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(diào)節(jié)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(shù)。

d.通過制定臨時性過渡措施將主燃料氣自力式調(diào)節(jié)閥更換為手閥進行調(diào)節(jié)，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(nèi)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(diào)取近期部分參數(shù)趨勢，可以發(fā)現(xiàn)入口氧含量持續(xù)下降后，會出現(xiàn)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(jié)水進入氧表，氧表是根據(jù)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(jié)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(xiàn)入口氧含量、NOx持續(xù)下降，內(nèi)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(lián)鎖跳停（見圖4）。

圖4 爐膛負壓表改造對比圖

4 結(jié)束語

隨著國家對環(huán)保排放指標越來越嚴苛，各大都市對環(huán)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(wěn)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(wěn)定，同時也為類似裝置提供了寶貴的運行經(jīng)驗及處置措施。