烟气环保表对工业加热炉的操作影响及解决方法

烟气环保表对工业加热炉的操作影响及解决方法

陈波 ,颉兆龙

中国石油四川石化有限责任公司  四川 成都 611930

摘要：加热炉是石化企业重要的供能设备，也是节能环保重点关注对象。某公司渣油加氢装置根据环保要求，在加热炉烟气排放系统安装了烟气在线监测仪表，主要是监测三台加热炉烟气排放指标，很大程度上保护了环境，有利于社会的持续发展。该装置原始安装的烟气环保表为EL3020，采用红外检测原理，当烟气中含有多种被测气体和烟尘时，烟气成分对两个波段处的吸收具有叠加效应，检测精度就会受到影响，影响了装置的正常运行，为解决这一问题，该装置通过技术攻关、设计变更等手段，做出了相应改变。

关键词：烟气环保；加热炉；检测；运行

1.简介

某公司300×104t/a渣油加氢脱硫装置采用CLG公司的上流式+固定床渣油加氢脱硫工艺技术，以哈萨克斯坦、南疆及北疆原油的减压重蜡油和减压渣油为原料，原料进入装置后，通过反应加热炉加热至一定温度，经过加氢反应，脱除硫、氮、金属等杂质，降低残碳含量，为催化裂化装置提供原料。给装置提供热能的设备主要为两台反应加热炉和一台分馏加热炉，三台加热炉共用一个烟道，烟道总管处安装烟气监测设施，主要是为了减少二氧化硫、氮氧化物、粉尘的排放，管控污染，能够在环保的前提下实现企业又好又快发展。

2.存在的问题

2.1 在日常的操作中，当燃料气组分波动或者加热炉负荷较高时，烟气环保表会出现超标现象，尤其是催化剂末期，受到烟气环保标指标的限制，不能有效的利用第一反应器、第二反应器的热量，导致第一反应器、第二反应器催化剂性能剩余，后面三台反应器热量不足，催化剂使用提前超性能，造成产品不合格，甚至影响装置长周期运行。

2.2 装置在2020年、2021年开停工阶段，烟气环保表出现了大幅度的超标现象，按照公司相关规定，超标第一时间，联系相关人员进行校表、采样，实际采样后，烟气排放指标是完全合格的，因此判断烟气环保表有一定的误差或有一些干扰因素的存在。然而，装置的操作必须要依据烟气环保表的测量数据，保证测量数据在指标范围内，这样就给装置开停工阶段的操作造成了一定影响，甚至影响了装置开停工进度。

2.3  2020年，渣油加氢装置催化剂运行至末期，按照工艺需求，对反应加热炉出口进行提温，在提温过程中，DCS画面烟气环保表突然上涨，并且很快超出指标，主操发现后，立即汇报相关人员，联系专业人员进行校表、采样，实际采样后，烟气排放指标是完全合格的；同时，主操停止了提温操作，恢复工艺至提温前状态。

3.原因分析

3.1 操作速度过快，造成烟气环保表超指标。渣油加氢装置在开工阶段引柴油时，所需直馏柴油来自罐区，温度较低，为确保反应系统温度不变，在直馏柴油进入加热炉后，要保证炉出口温度稳定，就需要快速增加加热炉燃料气量，在操作过程中，造成烟气环保表超标。

3.2 烟气在线监测系统故障。原因一，烟气采样系统堵塞，采样探头、采样管或过滤滤芯出现堵塞现象；原因二，采样系统泄漏，根据氧气浓度偏高，判断可能采样系统漏气，稀释了空气中的氮氧化物、二氧化硫，造成一定的数据偏差。

3.3 红外检测烟气分析仪表有一定的误差或有一些干扰因素的存在。为克服随机干扰，采用数字滤波处理的方法，对烟气成分检测信号 A／D转换结果进行处理，通过一定的计算和判别程序，减少输入信号中的干扰成分。

系统采用红外气体分析仪进行模拟信号采集，采集过程发现，当烟气中含有多种被测气体和烟尘时，烟气成分对两个波段处的吸收具有叠加效应，检测精度就会受到影响，尤其容易受到甲烷的影响，仍然会造成检测数据的误差。

4.解决方法

4.1 对于烟气检测系统的故障，在第一时间安排专业在线分析人员进行现场检查，对过滤滤芯、采样探头以及反吹系统进行详细检查，分析烟气流速前后的差异，观察泵前与泵后采样系统是否畅通，如有漏气，排查漏气的原因，结合烟气流量变化，泵前后压力，修复烟气在线监测系统的泄漏，确保测量的准确性。

4.2 操作方面，结合之前的操作经验，总结关键时段的操作要点，严格执行。让原料油进反应器前，在滤后原料罐循环升温一定时间，给反应加热炉一个缓冲时间，尽量降低炉子提温速度，确保烟气环保表在指标范围。在增加燃料气的同时要及时调整加热炉配风，操作过程微调、精调，重点监控，保证合理的燃气比，使加热炉高效运行，从而在满足提温所求时，不影响环保指标。

4.3 采集近期的采样数据，进行对比，屏蔽操作方面的影响。通过在烟气总管开活动小采样孔(每次采样结束后，封闭小孔），采用通用射流引射取样装置，将射流区域的管径和长度增大，加大喷射气体的流速，提高气体喷射产生的负压(大于取样点处烟气的负压)，保证了烟气的取出。同时在射流气体气源处增加了稳压装置，使气流稳定，样品准确。

定期采样，分析工艺操作、加热炉效率、同类型装置的测量设备等，提取出不同的数据。

表一：烟气检测数据（紫外线状态）

渣油加氢装置优化了原有的流程后，发现烟气环保表的超指标问题仍然存在，技术人员汇总红外线状态和线下实测状态下的烟气检测数据，对比实际采样数据，统计分析，判定为测量原理的问题，提出对测量仪表进行更换，把烟气检测仪表更换为紫外线测量模式，消除其他污染物浓度的影响，同时，紫外线烟气分析仪采用自适应算法，不但光强度对检测不受影响，还可以延长光源的使用寿命，减少维护工作量，彻底解决问题。

5.结语

当前石化行业加热炉在线监测系统，设置在线烟气分析设备、检测元件等实时检测排放烟气信息，通过OPC技术直接提取到DCS控制系统，构建了集成加热炉运行状况分析、故障诊断、优化操作、炉膛温度场模拟等内容，尤其烟气环保指标的监控直接接入政府的检测系统，起到共同监督，共同保护环境的目的。

加热炉烟气检测系统在环保应用中，工艺操作是一方面，如何选择一套适合装置的检测系统更是非常必要的方面，该装置通过操作分析，数据统计，选型对比，设计研究等，最后选用了PS7400系统测量仪，利用紫外线测量原理，消除其他污染物浓度的影响，提高测量精度，并且可同时监控污染物浓度，解决装置加热炉提温问题，确保第一反应器、第二反应器的取热问题，减轻后面三台反应器的负荷，保装置的长周期运行。

该系统已成功应用到渣油加氢加热炉上，从运行效果看,该系统实现了企业对加热炉在线、网络化监管，提高了生产管理水平，在节能、环保、安全等方面具有显著的经济、社会效益。

参考文献：

[1] 邵淑芬．催化裂化装置烟气脱硫技术的选择与应用[J]．广东石化，2013，40(16)：120 121．

[2] 易 江．我国二氧化硫和烟尘测试技术的进展[J]．现代科学仪器 ，1998，(6)：6—15．