催化裂化裝置輔助燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)改造

路永宇

作者通聯(lián)：中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司設(shè)備管理處 甘肅酒泉市新城區(qū)玉門(mén)油田1#樓313室 735000

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一、概述

玉門(mén)煉化總廠二套催化為加工量0.5Mt/a的餾分油催化裂化裝置，該裝置采用前置燒焦罐高效再生技術(shù)，由北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，蘭州化建公司承建，1994年11月建成并一次開(kāi)廠成功，2005年擴(kuò)容改造為0.8Mt/a的重油催化裂化裝置。裝置運(yùn)行一直較為平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)水平，催化劑單耗維持在0.8kg/t，但在開(kāi)工過(guò)程中輔助燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火成功率非常低，每次都要由有經(jīng)驗(yàn)的人員重復(fù)十幾次，甚至數(shù)十次，花費(fèi)大量的時(shí)間和人力才能點(diǎn)火成功。而輔助燃燒室在催化裝置開(kāi)工工程中占有重要地位，只有點(diǎn)燃輔助燃燒室，才能進(jìn)行兩器升溫及開(kāi)工的后續(xù)工作。針對(duì)這種情況，在詳細(xì)分析了點(diǎn)火過(guò)程及點(diǎn)火失敗原因后，2010年利用裝置檢修時(shí)機(jī)，對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行了改造更換，采用了由天津市自動(dòng)化工程有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的FIRE—3噴焰式電點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火成功率接近100%，取得了較好的效果。

二、問(wèn)題分析

輔助燃燒室結(jié)構(gòu)如圖1所示，聯(lián)合噴嘴可單獨(dú)燒瓦斯或輕柴油，也可同時(shí)燒兩種燃料。

圖1 輔助燃燒室簡(jiǎn)圖

輔助燃燒室點(diǎn)火原理是：首先在點(diǎn)火器導(dǎo)管內(nèi)充滿空氣，之后引瓦斯進(jìn)入導(dǎo)管，瓦斯與導(dǎo)管內(nèi)空氣混合，在點(diǎn)火嘴處的電火花作用下，瓦斯和空氣混合物被點(diǎn)燃?；鹧嬖趯?dǎo)管內(nèi)傳播，并在導(dǎo)管出口處形成穩(wěn)定火焰，點(diǎn)燃主火嘴。從原理上看，此種點(diǎn)火方式比較簡(jiǎn)單易行，但在實(shí)際點(diǎn)火過(guò)程中，受各種因素制約，使用效果并不好，點(diǎn)火成功率很低。輔助燃燒室點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.輔助燃燒室點(diǎn)火步驟

（1）將蒸汽、工業(yè)風(fēng)、瓦斯和輕柴油引至輔助燃燒室前，并進(jìn)行切水、排凝。將瓦斯壓力控制在0.4～0.6MP，溫度控制在100～130℃；輕柴油壓力控制在0.6～0.8MP。

（2）將220V電源送到點(diǎn)火控制器、電點(diǎn)火槍及點(diǎn)火瓦斯電磁閥。

（3）打開(kāi)一次風(fēng)吹掃爐膛3～5min，然后關(guān)小一次風(fēng)，開(kāi)點(diǎn)火空氣閥門(mén)，使瓦斯導(dǎo)管內(nèi)充滿空氣后，關(guān)閉點(diǎn)火空氣閥門(mén)。

（4）點(diǎn)火時(shí)，一人先按點(diǎn)火器按鈕，觀察是否產(chǎn)生電火花，待電點(diǎn)火器打火后，另一人同時(shí)打開(kāi)瓦斯閥門(mén)，瓦斯燃燒后，關(guān)閉電點(diǎn)火器。

（5）如果火未點(diǎn)著，立即關(guān)閉電點(diǎn)火器和瓦斯閥門(mén)，開(kāi)一次風(fēng)閥門(mén)，吹掃爐膛3～5min，再重復(fù)上述（3～5）步驟，直至點(diǎn)燃主火嘴為止。

2.影響點(diǎn)火成功的因素

（1）點(diǎn)火變壓器或高壓電纜斷路或損壞，沒(méi)有高壓輸出。

（2）點(diǎn)火電極損壞，不能產(chǎn)生電火花。

（3）瓦斯壓力不穩(wěn)或瓦斯帶水。

（4）一次風(fēng)量太大，將火焰吹滅。

（5）點(diǎn)火槍管路不暢通。

（6）點(diǎn)火時(shí)機(jī)把握不準(zhǔn)電火花發(fā)生于純空氣環(huán)境或純瓦斯環(huán)境。

（7）點(diǎn)火瓦斯無(wú)法和空氣充分混合，瓦斯缺氧無(wú)法維持燃燒。

（8）電火花點(diǎn)燃瓦斯后，火焰在傳播過(guò)程中熄滅。

其中前5項(xiàng)影響因素都可以在開(kāi)工準(zhǔn)備階段進(jìn)行排除解決，即使點(diǎn)火過(guò)程中發(fā)生，也可以很快將問(wèn)題解決。在排除了前5項(xiàng)可能因素后，主要問(wèn)題就集中在了后3項(xiàng)。

3.點(diǎn)火失敗原因分析

點(diǎn)火前，開(kāi)空氣放空閥，將導(dǎo)管內(nèi)部瓦斯吹掃干凈后，關(guān)閉放空閥，此時(shí)導(dǎo)管內(nèi)全部是空氣，開(kāi)瓦斯閥后，瓦斯進(jìn)入導(dǎo)管，由于導(dǎo)管管徑較小，內(nèi)徑僅有15mm，瓦斯不易擴(kuò)散，在狹小管路空間內(nèi)與空氣一邊進(jìn)行部分混合，一邊將空氣趕入爐膛。

為便于分析，假設(shè)瓦斯在導(dǎo)管內(nèi)呈活塞流狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，瓦斯和空氣混合物中瓦斯超過(guò)一定濃度時(shí)，混合物因缺氧無(wú)法燃燒，此時(shí)的瓦斯和空氣混合物視為純瓦斯；瓦斯?jié)舛鹊陀邳c(diǎn)火濃度時(shí)，瓦斯和空氣混合物視為純空氣。純瓦斯和純空氣均不能被點(diǎn)燃。

這樣就可以把瓦斯在導(dǎo)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為三個(gè)階段；混合階段、點(diǎn)火階段、火焰?zhèn)鞑ルA段，整個(gè)過(guò)程如圖3所示。A—B階段瓦斯和空氣進(jìn)行混合，B—C階段電火花將瓦斯空氣混合物點(diǎn)燃，C—D階段為火焰?zhèn)鞑ルA段。

圖3 導(dǎo)管內(nèi)瓦斯運(yùn)動(dòng)過(guò)程

如果瓦斯壓力控制不好，當(dāng)瓦斯閥門(mén)開(kāi)的太快時(shí)，瓦斯在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)速度就會(huì)加快，經(jīng)過(guò)A—B階段時(shí)間將縮短，瓦斯和空氣混合時(shí)間減少，形不成可燃?xì)怏w，在B—C階段點(diǎn)火自然不能成功。當(dāng)瓦斯閥門(mén)開(kāi)的太慢時(shí)，瓦斯在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)速度就會(huì)變慢，點(diǎn)燃的火焰經(jīng)過(guò)C—D階段時(shí)間太長(zhǎng)，混合物在管路運(yùn)動(dòng)中燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量CO2，火焰在CO2的作用下熄滅，也不能成功點(diǎn)火。即只有火焰成功點(diǎn)燃，并順利經(jīng)過(guò)C—D階段，方可進(jìn)入爐膛點(diǎn)燃主火嘴。

三、改造措施

由上述分析可以看出，點(diǎn)火器成功點(diǎn)火的條件是：既要使瓦斯和空氣有形成足夠可燃?xì)怏w的時(shí)間，又要保證火焰在傳播過(guò)程中不熄滅。而這僅靠手動(dòng)控制瓦斯閥門(mén)開(kāi)度是很難實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)分析論證，認(rèn)為必須對(duì)原有點(diǎn)火系統(tǒng)加以改進(jìn)，讓點(diǎn)火器在瓦斯導(dǎo)管出口附近產(chǎn)生電火花，創(chuàng)造有利的點(diǎn)火條件。

通過(guò)調(diào)查研究，天津市自動(dòng)化工程有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的FIRE-3噴焰式電點(diǎn)火系統(tǒng)能較好地解決上述問(wèn)題，它將點(diǎn)火電極設(shè)計(jì)在瓦斯導(dǎo)管尾部，省去了火焰?zhèn)鞑ルA段，排除了火焰在傳播階段熄滅的可能性，同時(shí)瓦斯供給由電磁閥自動(dòng)控制，點(diǎn)火系統(tǒng)自動(dòng)控制電磁閥打開(kāi)時(shí)間及點(diǎn)火電極點(diǎn)火時(shí)間，保證點(diǎn)火槍導(dǎo)管出口有大量的空氣和瓦斯混合物，此點(diǎn)火槍點(diǎn)火導(dǎo)管出口火焰長(zhǎng)度可達(dá)500～1500mm，點(diǎn)火非常容易，極大地提高了點(diǎn)火成功率。

由于在重催摻渣技術(shù)改造中，并未對(duì)輔助燃燒室進(jìn)行更換，因此新選FIRE-3噴焰式點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火槍尺寸仍按原點(diǎn)火槍尺寸設(shè)計(jì)，安裝位置也保持不變。

2010年7月，利用重催裝置大檢修的有利時(shí)機(jī)，將輔助燃燒室原有電點(diǎn)火系統(tǒng)拆除，安裝由天津市自動(dòng)化工程有限公司生產(chǎn)的FIRE-3噴焰式電點(diǎn)火系統(tǒng)。由于新點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火槍尺寸仍按原點(diǎn)火槍尺寸設(shè)計(jì)，安裝位置也保持不變。因此安裝時(shí)只要將原來(lái)舊點(diǎn)火槍拔出，然后插入新點(diǎn)火槍?zhuān)鼡Q密封填料盒盤(pán)根后上緊連接法蘭即可，安裝非常容易、方便。

四、改造效果

改造后的電點(diǎn)火系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，點(diǎn)火成功率接近100%，由于輔助燃燒室點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火一次成功，避免了在點(diǎn)火過(guò)程中浪費(fèi)時(shí)間和精力，為裝置順利開(kāi)工創(chuàng)造了有利條件，明顯縮短了催化裂化裝置開(kāi)工時(shí)間。