催化裂化裝置輔助燃燒室點火系統改造

路永宇

作者通聯：中國石油玉門油田分公司設備管理處 甘肅酒泉市新城區玉門油田1#樓313室 735000

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一、概述

玉門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，由北京設計院設計，蘭州化建公司承建，1994年11月建成并一次開廠成功，2005年擴容改造為0.8Mt/a的重油催化裂化裝置。裝置運行一直較為平穩，各項指標均達到了設計水平，催化劑單耗維持在0.8kg/t，但在開工過程中輔助燃燒室點火系統點火成功率非常低，每次都要由有經驗的人員重復十幾次，甚至數十次，花費大量的時間和人力才能點火成功。而輔助燃燒室在催化裝置開工工程中占有重要地位，只有點燃輔助燃燒室，才能進行兩器升溫及開工的后續工作。針對這種情況，在詳細分析了點火過程及點火失敗原因后，2010年利用裝置檢修時機，對點火系統進行了改造更換，采用了由天津市自動化工程有限公司設計生產的FIRE—3噴焰式電點火系統，點火成功率接近100%，取得了較好的效果。

二、問題分析

輔助燃燒室結構如圖1所示，聯合噴嘴可單獨燒瓦斯或輕柴油，也可同時燒兩種燃料。

圖1 輔助燃燒室簡圖

輔助燃燒室點火原理是：首先在點火器導管內充滿空氣，之后引瓦斯進入導管，瓦斯與導管內空氣混合，在點火嘴處的電火花作用下，瓦斯和空氣混合物被點燃。火焰在導管內傳播，并在導管出口處形成穩定火焰，點燃主火嘴。從原理上看，此種點火方式比較簡單易行，但在實際點火過程中，受各種因素制約，使用效果并不好，點火成功率很低。輔助燃燒室點火器結構見圖2。

圖2 點火器結構簡圖

1.輔助燃燒室點火步驟

（1）將蒸汽、工業風、瓦斯和輕柴油引至輔助燃燒室前，并進行切水、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電源送到點火控制器、電點火槍及點火瓦斯電磁閥。

（3）打開一次風吹掃爐膛3～5min，然后關小一次風，開點火空氣閥門，使瓦斯導管內充滿空氣后，關閉點火空氣閥門。

（4）點火時，一人先按點火器按鈕，觀察是否產生電火花，待電點火器打火后，另一人同時打開瓦斯閥門，瓦斯燃燒后，關閉電點火器。

（5）如果火未點著，立即關閉電點火器和瓦斯閥門，開一次風閥門，吹掃爐膛3～5min，再重復上述（3～5）步驟，直至點燃主火嘴為止。

2.影響點火成功的因素

（1）點火變壓器或高壓電纜斷路或損壞，沒有高壓輸出。

（2）點火電極損壞，不能產生電火花。

（3）瓦斯壓力不穩或瓦斯帶水。

（4）一次風量太大，將火焰吹滅。

（5）點火槍管路不暢通。

（6）點火時機把握不準電火花發生于純空氣環境或純瓦斯環境。

（7）點火瓦斯無法和空氣充分混合，瓦斯缺氧無法維持燃燒。

（8）電火花點燃瓦斯后，火焰在傳播過程中熄滅。

其中前5項影響因素都可以在開工準備階段進行排除解決，即使點火過程中發生，也可以很快將問題解決。在排除了前5項可能因素后，主要問題就集中在了后3項。

3.點火失敗原因分析

點火前，開空氣放空閥，將導管內部瓦斯吹掃干凈后，關閉放空閥，此時導管內全部是空氣，開瓦斯閥后，瓦斯進入導管，由于導管管徑較小，內徑僅有15mm，瓦斯不易擴散，在狹小管路空間內與空氣一邊進行部分混合，一邊將空氣趕入爐膛。

為便于分析，假設瓦斯在導管內呈活塞流狀態運動，瓦斯和空氣混合物中瓦斯超過一定濃度時，混合物因缺氧無法燃燒，此時的瓦斯和空氣混合物視為純瓦斯；瓦斯濃度低于點火濃度時，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燃。

這樣就可以把瓦斯在導管內運動狀態分為三個階段；混合階段、點火階段、火焰傳播階段，整個過程如圖3所示。A—B階段瓦斯和空氣進行混合，B—C階段電火花將瓦斯空氣混合物點燃，C—D階段為火焰傳播階段。

圖3 導管內瓦斯運動過程

如果瓦斯壓力控制不好，當瓦斯閥門開的太快時，瓦斯在導管內流動速度就會加快，經過A—B階段時間將縮短，瓦斯和空氣混合時間減少，形不成可燃氣體，在B—C階段點火自然不能成功。當瓦斯閥門開的太慢時，瓦斯在導管內流動速度就會變慢，點燃的火焰經過C—D階段時間太長，混合物在管路運動中燃燒時，會產生大量CO2，火焰在CO2的作用下熄滅，也不能成功點火。即只有火焰成功點燃，并順利經過C—D階段，方可進入爐膛點燃主火嘴。

三、改造措施

由上述分析可以看出，點火器成功點火的條件是：既要使瓦斯和空氣有形成足夠可燃氣體的時間，又要保證火焰在傳播過程中不熄滅。而這僅靠手動控制瓦斯閥門開度是很難實現的。通過分析論證，認為必須對原有點火系統加以改進，讓點火器在瓦斯導管出口附近產生電火花，創造有利的點火條件。

通過調查研究，天津市自動化工程有限公司設計生產的FIRE-3噴焰式電點火系統能較好地解決上述問題，它將點火電極設計在瓦斯導管尾部，省去了火焰傳播階段，排除了火焰在傳播階段熄滅的可能性，同時瓦斯供給由電磁閥自動控制，點火系統自動控制電磁閥打開時間及點火電極點火時間，保證點火槍導管出口有大量的空氣和瓦斯混合物，此點火槍點火導管出口火焰長度可達500～1500mm，點火非常容易，極大地提高了點火成功率。

由于在重催摻渣技術改造中，并未對輔助燃燒室進行更換，因此新選FIRE-3噴焰式點火系統的點火槍尺寸仍按原點火槍尺寸設計，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機，將輔助燃燒室原有電點火系統拆除，安裝由天津市自動化工程有限公司生產的FIRE-3噴焰式電點火系統。由于新點火系統的點火槍尺寸仍按原點火槍尺寸設計，安裝位置也保持不變。因此安裝時只要將原來舊點火槍拔出，然后插入新點火槍，更換密封填料盒盤根后上緊連接法蘭即可，安裝非常容易、方便。

四、改造效果

改造后的電點火系統經過多次試驗，點火成功率接近100%，由于輔助燃燒室點火系統點火一次成功，避免了在點火過程中浪費時間和精力，為裝置順利開工創造了有利條件，明顯縮短了催化裂化裝置開工時間。