摘 要：2016年大检修，长庆石化溶剂脱沥青装置对其两台加热炉16台燃烧器全部更换为低氮燃烧器，本文主要针对低氮燃烧器的原理、低氮燃烧器改造过程中的问题及低氮燃烧器的运行情况进行阐述说明，为以后类似项目积累经验。
关键词：溶剂脱沥青；加热炉；低氮燃烧器；改造
1 概述
加熱炉是炼油和石化生产装置的主要设备之一，又是炼油和石化生产装置的耗能大户，同时还是炼油和石化生产装置对环境产生污染的主要污染源。搞好炼化加热炉操作、管理工作对炼油和石油化工生产装置实现高处理量、高质量、高效率、低能耗和长期安全、稳定运转及减轻对环境的污染有着重大意义。
燃烧器是炼化加热炉的主要部件之一，其技术性能的优劣对炼化加热炉的能耗、环保和长期安全、稳定运转有着直接影响。燃烧器的过剩空气系数和不完全燃烧损失的大小直接决定着炼化加热炉的热效率，燃烧器的燃油喷嘴雾化蒸汽耗量大小及对炼化加热炉的能耗有一定的影响；燃烧过程产生的有害成分（NOx、SOx和固体颗粒）会对大气产生严重的污染；燃烧器使用燃料物性、温度、压力是否与生产条件匹配及操作弹性或调节性能对炼化加热炉的操作、调节有一定的影响。
长庆石化公司溶剂脱沥青装置共有两台加热炉，排放烟气中氮氧化物含量在230ppm左右，根据新版《石油炼制工业污染物排放标准GB31570-2015》的要求，烟气排放中氮氧化物含量应在100mg/m3以下。为满足国家环保指标要求，公司决定，利用2016年大检修的机会，对溶剂脱沥青装置两台台加热炉16台燃烧器全部更换为满足环保指标要求的低氮燃烧器。
2 低氮燃烧器技术
目前低NOx燃烧器主要采用燃料分级燃烧及烟气再循环技术：燃料分级燃烧技术将燃料气喷嘴布置成阶梯状，所有燃烧空气注入燃烧器中心，依次通过阶梯状的燃料气喷嘴，形成多个燃烧区。位置最低的喷头上方为一级燃烧区，一级燃料气在大量过剩空气条件下完全燃烧（可称为燃料稀薄区或浓淡燃烧的淡燃烧区），温度不容易升高，生成的氮氧化物自然不会多。二级燃料气喷嘴通常布置在火道砖外侧，将二级燃料注入来自上游的混合烟气中。由于氧气浓度已大大降低，此处可称之为浓淡燃烧的浓燃烧区，该区域的燃烧速度受到限制，温度同样受到控制，并且由于此区域完全位于炉膛，火焰热辐射可迅速的进行，所以此区域的火焰温度不会达到常规燃烧器的火焰温度。二级燃料气高速喷射可产生低压区，将炉内遇冷下沉的贫氧烟气吸入燃烧区参与燃烧，这样不但降低了火焰温度，也可以降低燃烧区域的氧浓度，从而降低NOx的生成。
旧式燃烧器的气枪基本布置在燃烧器中心位置，且多由火盆砖和火道砖组成燃烧道（火盆砖和火道砖有时通称为耐火砖），在燃烧道内形成了燃烧火焰。即高温区就在燃烧器的中心位置，使空气中的N2和O2在高温条件下反应生成大量NOx（NO、NO2），导致烟气排放不能满足国家最新排放标准。
新式NOx燃烧器根据NOx（主要由NO、NO2组成）生成机理，尽量减少高温区，即采用分级燃烧（多枪结构）和烟气再循环技术，故燃烧器结构与旧式燃烧器的结构有了根本性改变，燃烧器中间仅设计长明灯喷枪和一级辅助气枪，主气枪从燃烧器耐火砖边上伸出，实现了燃料气分级及通过喷孔高速引入相对温度低的烟气，从而真正实现低NOx排放，能很好地满足国家最新排放标准。
3 低氮燃烧器使用效果
新燃烧器投用后各指标均满足设计要求，从表1、表2数据可以看出，本次大检修加热炉低氮燃烧器更换后氧含量均有不同程度的降低，加热炉热效率均有所提高，加热炉烟气中氮氧化物含量大幅度减少，所得指标完全满足国家对加热炉烟气中氮氧化物含量的要求。
参考文献：
[1]柴志杰，任满年.沥青生产与应用技术问答[M].北京：中国石化出版社，2006.
[2]林世雄.石油炼制工程（第三版）[M].北京：石油工业出版社，2000.