重整四合一炉异常分析及处理

 重整四合一炉异常分析及处理

任枭雄[1],王雅琪1 ,刘永智2

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司  河南省洛阳市  471012

摘要：重整四合一炉为重整反应提供必须热量。四合一炉运行过程出现氧含量及炉膛温度波动情况，分析后发现主要因现场风门开度、燃料气情况及火嘴燃烧情况等不同引起。

关键词：重整装置；四合一炉；氧含量；炉膛温度；

重整装置因强吸热反应特点，反应过程需要消耗大量热量。加热炉作为连续重整装置主要供热设备，决定重整反应深度，影响装置平稳运行。某120Mt/a连续重整装置，采用洛阳院超低压连续重整自由技术，反应器两两重叠，反应部分设四合一炉为重整反应提供必须热量。四炉炉膛相隔，对流室相通。正常运行过程炉膛氧含量不会轻易波动。当瓦斯或风道压力产生变化时，四合一炉炉内氧含量则会有不同程度的波动。

一、问题说明

某120Mt/a连续重整装置正常运行，四合一炉炉膛氧含量控制2%左右，在提温运行过程中发生氧含量隔一段时间上下波动的情况。观察运行趋势发现氧含量间隔一段时间，便会下降至约1.5%，然后上探至约2.8%，各炉均有此情况发生。并造成炉膛温度变化，部分热偶温度高报，极大的影响了加热炉热效率及工艺体系平稳性。为更深入的了解四合一炉的日常操作方法，就必须深入了解其构造及基本参数。

表1 四合一炉构造参数

四合一炉燃烧器采用低Nox燃烧，侧墙布置，炉内火焰呈水平状。一般来讲具有：一定的火焰直径。火焰刚直有劲；火焰由一定的长度，但距离不能触及炉管。但是在正常生产过程，常常会出现配风量不足的情况，导致火焰不够刚直有劲，而是发飘无力，常常导致炉管热偶温度高报。

二、情况分析及处理

在排除仪表本身问题，并讨论研究后发现具体原因如下：

1、风门开度不一，造成热风互窜

通过对DCS画面比对发现，四合一炉各炉风道开度不同，风压各不相同，一炉双风道风压约为20pa，二炉四风道风压各为50/20/-10/-20pa，三炉双风道风压约50pa，而四炉双风道风压约100pa。风道压力因点火情况不同一般会有所差别，但若差距过大则易造成炉膛紊乱，热风乱窜，造成氧含量波动。

该四合一炉风道控制方式为各炉氧含量单控各炉第一风门，其余风门开度通过设置风门偏置量与第一风门对应。因此在氧含量波动过程中，操作人员通过手动调整二炉第一风门开度来提高炉膛氧含量，一段时间过后发现各炉炉膛氧含量逐步平稳，这也验证了炉膛热风互窜的猜想。

针对此原因，将各加热炉风道热空气压力均憋至+50pa左右，通过现场比对各火嘴燃烧情况对现场火嘴一一采取放火或压火，保证火焰刚直有力，炉膛温度均匀，火嘴燃烧合理。

2、燃料气压力波动，导致配风量变化

重整四合一炉燃料气前设燃料气罐，其压力略低于供应燃料气压力，当全厂燃料气用量波动，尤其是燃料气压力低时，燃料气罐压力将随之而低。四合一炉氧含量波动时，同样监测到燃料气罐压力有下降趋势，大体与四合一炉氧含量波动对应。当燃料气压力降低时，氧含量逐渐上升，鼓风机自动控制变频开度降低风压，此时温度有下降趋势，而炉出口温度自动控制炉前燃料气调节阀开度增大，造成了氧含量减小，此过程中造成氧含量异常波动。

针对此原因，联系国控厂家对氧含量与燃料气PID参数进行整定，使其错开耦合时间，在燃料气波动过程尽量保持氧含量趋于平稳。加强燃料气压力监控，加快调度响应时间，燃料气压力开始波动第一时间联系调度人员，通过补入天然气或加大消耗以平衡管网压力。

3、火嘴分布不均，燃烧不合理

现场排查过程发现，四合一炉在长期运行中，除各风门开度不一外，各火嘴燃烧情况也不尽相同。二炉炉膛共设32个火嘴，正U型炉管侧烧炉室两边均为16个火嘴，运行过程并没有两边对称燃烧。柔性热偶分布在接近正U型炉管管顶两边，临近热偶侧火嘴有燃烧不均情况，在风压变化时，火焰发飘，容易发生“舔热偶”情况，造成炉膛局部高温，观察其余炉室，均有不同程度的现象。

因此，对四合一炉整体火嘴进行了重新布火，将底部火嘴全部点燃，对称点燃各炉室火嘴，对于“舔热偶”的火嘴进行熄灭或压火燃烧。并尽量压低底部火嘴风门，略开大顶部火嘴风门，保证炉膛负压均匀。

经过上述对四合一炉调整，炉膛温度及氧含量均趋于平稳，达到预想结果。

三、四合一炉调整思路

四合一炉调整要结合火焰燃烧情况，正常燃烧火焰为：燃烧完全，炉膛明亮，火焰刚直有力，烧燃料气时，火焰呈蓝白色。烟囱出烟为无色或淡蓝色。以多火嘴，短火苗，齐火焰控制，严防火焰直扑炉管导致局部过热。当燃烧不正常时，往往会出现火焰发飘，根部软而无力，呈黄色或红色，炉膛发暗等现象。为避免这些情况发生，操作人员需在平时加强对炉子异常现象的判断，及时解决。下面以四合一炉调整为例，探讨保持加热炉平稳的调整思路。

1、燃料气波动加热炉调整

当燃料气管网压力不足时，调度通常会指令补入液化气，此时，重整燃料气进料过滤器压差通常会增加，因此，当燃料气管网压力不足补入液化气时要注意现场脱液。

出现燃料气组分或轻或重情况时，四合一炉氧含量控制不及时往往会造成氧含量波动，导致炉膛燃烧波动。当燃料气组分较轻时，热值不够，各加热炉出口温度通常会下降，且加热炉氧含量通常会升高，若四合一炉都出现氧含量升高的情况，通常可以判定为燃料气组分较轻，此时操作人员应加强监控，若加热炉持续波动，则应改手动操作，降氧含量，或提燃料气压力。并及时至现场查看加热炉燃烧情况，配合调整。

2、燃烧器火焰调节

通常四合一炉侧烧火盆中的火，尖端都会向上燃烧，这是正常的。主要关注整体火焰有没有发飘，根部是否有力。若火焰形状发散，发飘，通常是因为配风不足。这时现场操作人员应现场开大该燃烧器风道蝶阀。

若火焰颜色发生变化，则要考虑瓦斯是否带液或者带水，带水的情况下，火焰一般发红，且带水量过多可明显看出喷嘴处有雾化气，火焰回短。若瓦斯带油，火焰一般会发黄，且炉膛各点温度会上升，有轻微黑烟产生。

火焰不同类型总结如下：

（1）火焰长：燃料气大风门小。处理：关小燃料气开大风门。

（2）火焰短：燃料气小风门大。处理：开大燃料气关小风门。

（3）火焰发红：燃料气带液雾化差。处理：加大脱液调整雾化。

（4）火焰发白：燃料气风门小雾化大。处理：开燃料气和风门。

（5）火焰发飘：风门开度小。处理：适当开大风门。

四、结论

四合一炉炉膛氧含量和温度波动，排除仪表原因外，可根据现场风门开度、燃料气情况及火嘴燃烧情况等综合考虑。生产中需要多关注各炉运行参数，保证四合一炉平稳运行。

参考文献

[1] 徐承恩.催化重整工艺与过程[M]. 北京.中国石化出版社, 2014, 1018—1031.