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（中油股份獨山子石化分公司煉油廠硫磺車間）摘 要：獨山子石化硫磺回收裝置自06年6月擴能改造后，尾氣焚燒爐F-301生產(chǎn)運行中頻繁出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，對裝置平穩(wěn)運行和裝置安全生產(chǎn)影響很大。為此，車間通過多方面查找原因，進行分析并實施對策，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，二級高溫摻合，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標排放。屬于石油煉化環(huán)保型裝

2、置。硫磺回收裝置2006年6月擴能改造完成，硫磺產(chǎn)能從3000噸/年增加到4000噸/年，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益均得到很大提升。在運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，進行分析并制定相應對策，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 1.25次/月。F-301熄火直接造成尾氣加氫單元停工，同時留下不安全隱患，影響裝置長周期運行：熄火后尾氣改進焚燒爐燃燒造成

3、排放不合格使得廠區(qū)大面積環(huán)境污染，嚴重時造成裝置停工；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)長運行；當F-301熄火時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，大量可燃氣體及未完全燃燒的硫化氫氣體直接排放大氣，造成嚴重的環(huán)境污染和安全隱患；酸性氣進事故爐、降C-102溫度、干氣改出裝置、重新點爐、升溫等一系列工藝調(diào)節(jié)至恢復生產(chǎn)需要68小時；F-301熄火，還會造成裝置能耗上升，裝置操作波動，煙氣不能達標排放，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配風因素裝置設(shè)計為制硫爐F-201與尾氣焚燒爐F-301共用風機J

4、-201供風，因而當F-201配風波動過大必然影響F-301供風平穩(wěn), 造成F-301缺氧熄火；另外，制硫系統(tǒng)配風波動大時，會造成進入尾氣焚燒爐的尾氣中可燃組分大幅變化，當F-301供風不足或配風比不當時極易造成超溫或熄火，可從圖2的DCS實時數(shù)據(jù)中得到驗證。圖2：熄火前進尾氣焚燒爐配風量和燃料氣量實時數(shù)據(jù)（帶圈處為熄火點）從每次熄火時的數(shù)據(jù)來看，F(xiàn)-301的進風量是造成爐子熄火的主要因素?；瘜W表達式為（燃料氣按照純甲烷計算）：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燃料氣配風原則：燃料氣/空氣1：1015以上，裝置運行平穩(wěn)時F-301消耗瓦斯平均量為25 m3/h，根據(jù)配風計算公式，F(xiàn)-301理論入爐風量約250300m3/h。3.2 控制系統(tǒng)因素合理對制硫爐F-201進行配風，可以有效的提高硫磺的轉(zhuǎn)化率，配風通過空氣鼓風機（J-201）兩路控制閥（AIC-200和FIC-206）進行控制，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行調(diào)節(jié)，其中酸性氣濃度是根據(jù)化驗分析手動輸入，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，配風是否合適對操作影響較大，合適的配風，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，會造成硫轉(zhuǎn)化率下降：酸性氣生產(chǎn)硫磺的反應是1/3的H2S與空氣中的O2反應生成SO2，剩下2/3的H2S與SO2反應生成硫磺，化學表達式為：H2S+3/2O2H2O+SO2Q2H2S +SO22H2O+3SQ圖3：硫磺單元工藝原則圖如果制硫爐配風過大，反應剩余的SO2過量，使得硫轉(zhuǎn)化率下降，尾氣加氫反應器R-301的溫升會升高，嚴重時會造成，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，最終導致F-201無法配風；如果配風量過小，反應剩余的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吸收負荷升高，C-302富液硫化氫濃度升高，嚴重時會使硫化氫帶入尾氣焚燒爐中，導致煙氣不達標排放，同時引起溶劑再生塔C-102的負荷增高，貧液質(zhì)量不好，導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發(fā)現(xiàn)，焚燒爐熄火多發(fā)生在爐子溫度大幅波動時，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，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采用江陰石油機械廠HFA-C-1200尾氣燃燒器，這種火嘴設(shè)計合理、應用廣泛，已在多個煉油廠使用，焚燒爐熄火現(xiàn)象比較少見，因而不做討論?？傊?，F(xiàn)-301缺氧燃燒是熄火的最主要原因，從DCS實時數(shù)據(jù)來看，熄火前配風比僅為1：6.7遠低于理論配風比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爐前配風不足致使F-301缺氧熄火。4 對策實施4.1確保在線分析儀正常及時聯(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，根據(jù)R-301床層溫升及C-302上部溫升判斷配風大小并及時調(diào)節(jié)。4.2穩(wěn)定配風加強監(jiān)屏力度保證風機壓力在0.0500.055MPa。及時調(diào)節(jié)防喘振閥副線閥開度不大于80%保證配風量。當酸性氣波動時及時調(diào)節(jié)配風H2S/SO2比值在13之間。4.3 加強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、長明燈為獨立配風，保證長明燈的穩(wěn)定燃燒，可以及時引燃瓦斯主火嘴和尾氣中的可燃氣，車間制定管理措施，加強長明燈的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題要及時匯報，保證長明燈的正常燃燒。4.4 保證尾氣焚燒爐F-301瓦斯配風量相對穩(wěn)定F-301進風量FIC307瓦斯流量與空氣量（FI305)配風比值控制在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)尾氣降溫風機量FI306在100300m3/h，同時保證F-301后爐膛溫度不低于500，控制加氫反應器R-301進口溫度在260300。4.5加強設(shè)備維護與工藝考核制度加強設(shè)備日常維護及巡檢避免設(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比控制不好缺氧燃燒導致熄火，當制硫爐與尾氣焚燒爐共用一臺風機供風時，制硫系統(tǒng)配風操作對尾氣焚燒爐操作影響很大，可考慮尾氣焚燒爐單獨供風，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尾氣焚燒爐進煙囪應增設(shè)氧含量在線分析儀表，以指導調(diào)整焚燒爐F-301配