硫磺回收裝置尾氣焚燒爐熄火原因分析及對策

1、硫磺回收焚燒爐F-301熄火原因分析及對策張健阿不地外力郝東來（中油股份獨(dú)山子石化分公司煉油廠硫磺車間）摘 要：獨(dú)山子石化硫磺回收裝置自06年6月擴(kuò)能改造后，尾氣焚燒爐F-301生產(chǎn)運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，對裝置平穩(wěn)運(yùn)行和裝置安全生產(chǎn)影響很大。為此，車間通過多方面查找原因，進(jìn)行分析并實(shí)施對策，解決了焚燒爐頻繁熄火的問題。關(guān)鍵詞；硫磺回收 焚燒爐 熄火1前言獨(dú)山子石化硫磺裝置生產(chǎn)規(guī)模為處理煉廠干氣10萬噸/年，生產(chǎn)硫磺3000噸/年。制硫單元采用部分燃燒法，二級高溫?fù)胶?，二級催化轉(zhuǎn)化的Claus制硫工藝，尾氣處理單元采用RAR工藝，通過催化加氫和胺溶劑吸收使硫磺尾氣達(dá)標(biāo)排放。屬于石油煉化環(huán)保型裝

2、置。硫磺回收裝置2006年6月擴(kuò)能改造完成，硫磺產(chǎn)能從3000噸/年增加到4000噸/年，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益均得到很大提升。在運(yùn)行過程中尾氣焚燒爐F-301頻繁出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，對裝置平穩(wěn)運(yùn)行和裝置安全生產(chǎn)影響很大。車間通過多方面查找原因，進(jìn)行分析并制定相應(yīng)對策，消除了尾氣焚燒爐熄火對裝置產(chǎn)生的影響。自從07年8月開始實(shí)施對策后，至今未出現(xiàn)一次F-301熄火現(xiàn)象。2尾氣焚燒爐運(yùn)行情況及熄火危害2006年3月至2007年3月期間，尾氣焚燒爐F-301熄火次數(shù)為15次，熄火率達(dá) 1.25次/月。F-301熄火直接造成尾氣加氫單元停工，同時(shí)留下不安全隱患，影響裝置長周期運(yùn)行：熄火后尾氣改進(jìn)焚燒爐燃燒造成

3、排放不合格使得廠區(qū)大面積環(huán)境污染，嚴(yán)重時(shí)造成裝置停工；系統(tǒng)瓦斯帶硫相關(guān)設(shè)備的腐蝕加重，影響全廠安穩(wěn)長運(yùn)行；當(dāng)F-301熄火時(shí)爐前爐膛溫度下降至400以下，爐火完全熄滅，尾氣及瓦斯通過煙囪排出，大量可燃?xì)怏w及未完全燃燒的硫化氫氣體直接排放大氣，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和安全隱患；酸性氣進(jìn)事故爐、降C-102溫度、干氣改出裝置、重新點(diǎn)爐、升溫等一系列工藝調(diào)節(jié)至恢復(fù)生產(chǎn)需要68小時(shí)；F-301熄火，還會造成裝置能耗上升，裝置操作波動，煙氣不能達(dá)標(biāo)排放，硫磺產(chǎn)量下降。硫磺裝置原則流程見圖1。圖1：硫磺裝置原則流程圖3F301熄火原因分析3.1配風(fēng)因素裝置設(shè)計(jì)為制硫爐F-201與尾氣焚燒爐F-301共用風(fēng)機(jī)J

4、-201供風(fēng)，因而當(dāng)F-201配風(fēng)波動過大必然影響F-301供風(fēng)平穩(wěn), 造成F-301缺氧熄火；另外，制硫系統(tǒng)配風(fēng)波動大時(shí)，會造成進(jìn)入尾氣焚燒爐的尾氣中可燃組分大幅變化，當(dāng)F-301供風(fēng)不足或配風(fēng)比不當(dāng)時(shí)極易造成超溫或熄火，可從圖2的DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中得到驗(yàn)證。圖2：熄火前進(jìn)尾氣焚燒爐配風(fēng)量和燃料氣量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（帶圈處為熄火點(diǎn)）從每次熄火時(shí)的數(shù)據(jù)來看，F(xiàn)-301的進(jìn)風(fēng)量是造成爐子熄火的主要因素?；瘜W(xué)表達(dá)式為（燃料氣按照純甲烷計(jì)算）：燃料氣燃燒：CH4 + 2O2 2H2O + CO2Q即：1Nm3燃料氣需2Nm3純氧氣，按照空氣中氧氣含量約20計(jì)算，1m3瓦斯燃燒，最少需要空氣8m3，為保證去F-

5、301的加氫尾氣正常燃燒，防止F-301發(fā)生窒息熄火，所以，必須保證燃料氣/空氣1：8，車間通過操作摸索，確定F-301燃料氣配風(fēng)原則：燃料氣/空氣1：1015以上，裝置運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)F-301消耗瓦斯平均量為25 m3/h，根據(jù)配風(fēng)計(jì)算公式，F(xiàn)-301理論入爐風(fēng)量約250300m3/h。3.2 控制系統(tǒng)因素合理對制硫爐F-201進(jìn)行配風(fēng)，可以有效的提高硫磺的轉(zhuǎn)化率，配風(fēng)通過空氣鼓風(fēng)機(jī)（J-201）兩路控制閥（AIC-200和FIC-206）進(jìn)行控制，F(xiàn)IC-206為主調(diào)節(jié)，通過酸性氣量和酸性氣濃度串級控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中酸性氣濃度是根據(jù)化驗(yàn)分析手動輸入，AIC-200為微調(diào)，輸入信號是尾氣捕集器（

6、V-209）出口尾氣中H2S和SO2含量的比值，將比值盡量控制在13左右，有利于裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和硫化氫轉(zhuǎn)化率的提高。硫磺回收裝置的關(guān)鍵操作就是配風(fēng)，配風(fēng)是否合適對操作影響較大，合適的配風(fēng)，會提高裝置的硫轉(zhuǎn)化率，保證裝置的正常生產(chǎn)，不合適的配風(fēng)，會造成硫轉(zhuǎn)化率下降：酸性氣生產(chǎn)硫磺的反應(yīng)是1/3的H2S與空氣中的O2反應(yīng)生成SO2，剩下2/3的H2S與SO2反應(yīng)生成硫磺，化學(xué)表達(dá)式為：H2S+3/2O2H2O+SO2Q2H2S +SO22H2O+3SQ圖3：硫磺單元工藝原則圖如果制硫爐配風(fēng)過大，反應(yīng)剩余的SO2過量，使得硫轉(zhuǎn)化率下降，尾氣加氫反應(yīng)器R-301的溫升會升高，嚴(yán)重時(shí)會造成，急冷水過濾器

7、壓差升高，尾氣急冷塔C-301堵，致使C-301/302切出系統(tǒng)，制硫系統(tǒng)壓力升高，最終導(dǎo)致F-201無法配風(fēng)；如果配風(fēng)量過小，反應(yīng)剩余的H2S過量，使得硫轉(zhuǎn)化率下降， R-301將無溫升或溫升很小，尾氣吸收C-302吸收負(fù)荷升高，C-302富液硫化氫濃度升高，嚴(yán)重時(shí)會使硫化氫帶入尾氣焚燒爐中，導(dǎo)致煙氣不達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)引起溶劑再生塔C-102的負(fù)荷增高，貧液質(zhì)量不好，導(dǎo)致凈化干氣不合格和其他用戶的產(chǎn)品無法合格，控制尾氣中的H2S/ SO213，反應(yīng)相對充分，硫轉(zhuǎn)化率較高，才不至于尾氣中的可燃組分大幅度變化，導(dǎo)致尾氣焚燒爐超溫或熄火。圖4：尾氣加氫單元工藝原則圖3.3設(shè)備因素：F-301爐頭燃燒

8、器配有常明燈，理論上講主火嘴熄滅時(shí)常明燈是爐子繼續(xù)燃燒的保障，爐子不會熄滅。觀察歷次焚燒爐熄滅時(shí)發(fā)現(xiàn)，焚燒爐熄火多發(fā)生在爐子溫度大幅波動時(shí)，而F-301 常明燈引線在爐子溫度控制閥后，此閥開度隨爐子溫度變化而變化,從而使得長明燈在此閥位開度不大時(shí)，長明燈內(nèi)的瓦斯壓力得不到保證，使得長明燈的作用大大降低。F-301采用江陰石油機(jī)械廠HFA-C-1200尾氣燃燒器，這種火嘴設(shè)計(jì)合理、應(yīng)用廣泛，已在多個(gè)煉油廠使用，焚燒爐熄火現(xiàn)象比較少見，因而不做討論。總之，F(xiàn)-301缺氧燃燒是熄火的最主要原因，從DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來看，熄火前配風(fēng)比僅為1：6.7遠(yuǎn)低于理論配風(fēng)比1：8；F-301缺氧燃燒，火嘴火焰不穩(wěn)定

9、，尾氣系統(tǒng)來量較大，尾氣中多為不燃組分，在操作波動下，氫氣量也存在一定的波動，造成F-301爐前配風(fēng)不足致使F-301缺氧熄火。4 對策實(shí)施4.1確保在線分析儀正常及時(shí)聯(lián)系儀表確保在線分析儀測量數(shù)據(jù)正常。在線分析儀故障時(shí)，根據(jù)R-301床層溫升及C-302上部溫升判斷配風(fēng)大小并及時(shí)調(diào)節(jié)。4.2穩(wěn)定配風(fēng)加強(qiáng)監(jiān)屏力度保證風(fēng)機(jī)壓力在0.0500.055MPa。及時(shí)調(diào)節(jié)防喘振閥副線閥開度不大于80%保證配風(fēng)量。當(dāng)酸性氣波動時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)配風(fēng)H2S/SO2比值在13之間。4.3 加強(qiáng)長明燈管理將長明燈引線移位至焚燒爐溫度控制閥前, 長明燈加伴熱線，保證長明燈的穩(wěn)定燃燒。管理好長明燈可以穩(wěn)定F-301的燃燒，

10、長明燈為獨(dú)立配風(fēng)，保證長明燈的穩(wěn)定燃燒，可以及時(shí)引燃瓦斯主火嘴和尾氣中的可燃?xì)?，車間制定管理措施，加強(qiáng)長明燈的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)匯報(bào)，保證長明燈的正常燃燒。4.4 保證尾氣焚燒爐F-301瓦斯配風(fēng)量相對穩(wěn)定F-301進(jìn)風(fēng)量FIC307瓦斯流量與空氣量（FI305)配風(fēng)比值控制在1:10以上，一般控制在1:15-20，可以保證F-301穩(wěn)定燃燒，同時(shí)可以防止大量尾氣排至F-301造成窒息熄火瓦斯控制閥TIC312閥位不小于10。 FIC307顯示值不小于10kg/h。調(diào)節(jié)尾氣降溫風(fēng)機(jī)量FI306在100300m3/h，同時(shí)保證F-301后爐膛溫度不低于500，控制加氫反應(yīng)器R-301進(jìn)口溫度在260300。4.5加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與工藝考核制度加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)及巡檢避免設(shè)備事故造成熄火。造成F-301熄火列為車間事故進(jìn)行考核。5 結(jié)論5.1硫磺回收尾氣焚燒爐熄火主要原因是氣風(fēng)比控制不好缺氧燃燒導(dǎo)致熄火，當(dāng)制硫爐與尾氣焚燒爐共用一臺風(fēng)機(jī)供風(fēng)時(shí)，制硫系統(tǒng)配風(fēng)操作對尾氣焚燒爐操作影響很大，可考慮尾氣焚燒爐單獨(dú)供風(fēng)，從根本上消除系統(tǒng)之間的影響。5.2通過調(diào)整操作、加強(qiáng)長明燈管理，熄火現(xiàn)象可得到有效控制。5.3尾氣焚燒爐進(jìn)煙囪應(yīng)增設(shè)氧含量在線分析儀表，以指導(dǎo)調(diào)整焚燒爐F-301配