燃烧炉手册

中煤黑龙江煤炭化工（集团）有限公司

硫化氢废气回收利用项目

燃烧炉（F05001）、废热锅炉（E05001）

安装操作说明书

北京航天石化技术装备工程公司

2009年10月

目录

1概述 (3)

1.1系统说明 (3)

1.2主要性能指标 (3)

1.2.1进入设备的介质 (3)

1.2.2、燃料气的规格 (4)

1.2.3、燃烧炉的处理工况 (4)

1.2.4 燃烧炉主要技术数据 (4)

2系统设备及控制说明 (6)

2.1燃烧炉设备 (6)

2.1.1燃烧炉 (6)

2.1.2燃烧器 (7)

2.2 废热锅炉 (7)

2.3控制系统 (8)

2.3.1控制系统总体方案 (8)

2.3.2控制系统主要完成的任务 (8)

2.3.3参数自动调节 (10)

2.3.4 H2S燃烧炉安保联锁系统 (11)

3设备的安装说明 (12)

3.1一般要求 (12)

3.2炉体安装 (12)

3.3燃烧器安装 (12)

3.4管道及阀门安装 (12)

3.5仪表及控制盘 (13)

4设备操作说明 (14)

4.1烘炉 (14)

4.1.1概述 (14)

4.1.2 烘炉的准备工作 (14)

4.1.3 按烘炉曲线烘炉 (15)

4.1.4 烘炉注意事项 (17)

4.2投产升温 (17)

4.3 故障处理 (18)

4.3.1 火焰熄灭 (18)

4.3.2 烟气温度高 (18)

4.3.3 风机停止 (18)

1概述

本产品为中煤黑龙江煤炭化工（集团）有限公司硫化氢废气回收利用装置燃烧炉（F05001）和废热锅炉（E05001），燃烧炉的热负荷为430×104 kcal/h。本项目主要处理含有H2S气体的酸性气体，将H2S气体充分燃烧生成SO2。装置和工艺流程的设计力求合理可靠，同时要求系统可靠稳定运行。

本焚烧炉系统主要包括酸性气体燃烧炉本体、燃烧器组件、废热锅炉本体及燃烧控制系统（包括点火控制盘）等设备，包括酸性气、助燃燃料气、低压氮气(氮气路的仪表及控制阀只设计不供货)、仪表空气、助燃空气的输送和调节系统等工艺管路系统。

焚烧系统使用操作前必须详细阅读本说明书。

附图一：PID流程图

附图二：酸性气体燃烧炉总图

附图三：废热锅炉总图

附图四：现场点火操作盘

1.1系统说明

从工厂主工艺装置产生的酸性气体送入焚烧单元界区。酸性气体经气喷嘴喷入炉膛进行焚烧。

酸气中的物质在高温下分解、氧化，生成SO2、CO2、H2O等，生成烟气中还含有大量的N2和部分过剩的O2以及极微量的NO x。废热锅炉将高温烟气中大量的焓值吸收后，进入后序系统。

考虑到酸气组分的波动性，可用一定量的燃料气作为长明灯（手动控制），以稳定维持炉内1000℃的焚烧温度。高温烟气在炉体内停留1.5S以上进入后处理系统。

1.2主要性能指标

1.2.1进入设备的介质

酸性气的规格

酸性气：设计余量50～110 % 。

流量：859 Nm3/h（正常）

温度：25℃

压力：0.3MPa(a)

组份(mol%)：

H2S CO2N2H2O 微粒CnHm

25±10% 44.4 15 0 无15.1

1.2.2、燃料气的规格

温度：40℃；

热值：15853 kJ/Nm3；

压力： 2.0MPa(G)（减压到0.30MPa(G)进燃烧炉）

组份(mol%)：

mol%

H261.36

CO 20.83

CO2 3.09

N20.55

CH412.32

H2S+COS 1mg/Nm3

CnHm 1.85

1.2.3、燃烧炉的处理工况

燃烧炉内有两种燃料：即酸性气①、燃料气②

工况一： ①；

工况二： ① + ②；

以上工况均满足，设计范围50 ～ 110 ％。

1.2.4 燃烧炉主要技术数据

1.炉子尺寸ф2426×9000(外径×长度)(体积约20m3)

2.焚烧温度：1125℃

3.炉体外壳设计温度：≥240℃

4.烟气酸露点温度：188℃

1.2.5燃烧装置定额消耗

序号名称规格用量

1 仪表空气0.6MPaG 30Nm3/h

2 低压氮气0.5MPaG 80Nm3/h

3 燃料气 2.0MPa(G)（减压到

0.30MPa(G)进燃烧炉）点火升温 269Kg/h，正常工况不需要。

长明灯：约20Nm3/h

4 电 AC220V 2 KW

2系统设备及控制说明

2.1燃烧炉设备

2.1.1燃烧炉

燃烧炉(F05001)是燃烧处理系统的关键设备，它为卧式圆筒炉。燃烧炉同废热锅炉(E05001)直接焊接。烟气在炉膛内的停留时间在1.5秒以上，保证了酸气中的可燃成分能焚烧完全。燃烧器设置在炉前，微正压操作。

酸性气体燃烧炉结构参数如下：

炉子型号制造商原产地

炉子形式及规格Φ2426×9000 mm×mm 航化公司中国

额定热负荷430×104 kcal/h

设计点的热效率95%

额定煤气消耗量0Nm3/h

燃烧室最高温度1400℃

壳体材质碳钢

耐火层材质及厚度铬钢玉砖，114mm

重量35500kg

数量1台（套）

燃烧器的规格及数量1台

设计点过程气排气温度975℃

燃烧炉外壳材料碳钢，厚度14mm，腐蚀裕度2mm。耐火层采用铬钢玉砖，厚度114mm，隔热层采用轻质高铝砖LG-1.0，厚度114mm。保证炉壁温度高于220度。

燃烧炉炉体上部建议设置防雨罩，与炉壳间距为150-200mm，既可防止与雨水接触炉壳引起酸性腐蚀，又可保证炉壳有一定散热，防止壳体氧化腐蚀。

助燃燃料、酸气燃烧器及助燃空气进口设置在炉体前部；在炉前和炉体侧壁设置观察孔；同时在炉体侧壁和炉体外壁设置温度传感器，以及时分别监测炉膛温度和外壁温度。

2.1.2燃烧器

燃烧器由壳体、配风器组件、辅助燃料气枪组件、酸性气枪组件、点火装置等部分组成。配风方式拟采用平流配风，并在二次风出口装有稳焰器，助燃风通过稳焰器的叶片形成一个回流区，以保证火焰的稳定燃烧。

点火装置由高能点火枪和点火用燃料气枪组成，利用二级点火，即先引燃点火装置的燃料气，再点燃主燃气枪。实践证明，该点火方式具有非常高的安全可靠性。

点火完成后，可按升温曲线使燃烧炉逐渐升温，当燃烧炉温度大于1000℃之后投入酸气。酸气喷嘴设置在炉前，采用环管的形式，环管上带有12个小喷头，形式为斜交外混式喷嘴，能保证酸气被良好雾化喷入炉膛，从而完全氧化燃烧。

燃烧器采用高能点火装置与点火枪结合的自动点火装置，并设有观火孔及火焰监测器，用于观测火焰。采用两个火焰监测器，可以有效防止仪表的误报。

燃烧器的型式强制通风外混式燃烧器

燃烧器的点火型式自动二次点火

燃烧器的负荷（kcal/h）430×104

最小：430

酸性气流量（N m3/h）

最大：984

基本风压（MPa.g）0.0127

助燃风温度（℃） 14.9℃

调风型式平流调风器

稳焰器型式轴流式弯曲叶片稳焰器

2.2 废热锅炉

此系统的废热锅炉是火管锅炉，其中废锅中心管的尾部设有高温烟气调节阀，此高温调节阀可以调节通过中心管过程气的流量，从而可以控制过程气的出口烟气温度。

由于进废热锅炉的过程气温度很高，且暴露于热燃烧气中，为防止高温硫化腐蚀，入口管板采用耐火材料加以保护，避免热气体直接接触钢板。废热锅炉入口炉管管内插有刚玉保护衬管，伸出来刚玉衬管的周围要用耐火材料覆盖。

为了减少废热锅炉管子与管板之间热阻和缝隙腐蚀，传热管和管板的连接采用贴胀加强度焊。

2.3控制系统

2.3.1控制系统总体方案

H2S燃烧炉控制系统由现场一次仪表（如：变送器、调节阀、切断阀、火焰检测器等）、现场操作盘、及工厂DCS等部分组成，完成模拟量的控制，各种实时、历史趋势记录，现场画面的实时监控，动态画面，报警画面，棒形图，报表以及逻辑控制功能，包括单元的启、停，安保联锁等。

主要完成的功能有：

（1） 装置的自动或手动启动、停车；

（2） 装置的安保联锁；

（3） 装置的流程指示；

（4） 装置过程参数的控制；

（5）装置过程参数的超限报警；

在现场设置点火操作盘，通过盘上按钮、开关实施对燃烧装置的点火和停止等操作，并设有火焰、点火条件满足等指示灯，酸气的投入在DCS上进行。

2.3.2控制系统主要完成的任务

1）开车（点炉）——点炉操作在点火操作盘上进行。见附图五：现场点火操作盘。

设有自动和手动两套功能，根据需要，可采用手动或自动方式进行点炉。

①自动点火

置k1(手动/自动开关)于自动位置，置k2(点火/自控开关)于点火位置。然后先按A1（复位按钮），程序复位；再按下A2（开车按钮），所有工序均由DCS按预定点火程序进行，直到点火完成，其工作过程如下：

打开助燃空气阀， DCS首先判断点火条件是否满足，也即各联锁信号是否正常（例如：风机运转、炉膛温度序高高等）等。如果条件满足，既点火操作盘上点火条件满足指示灯ZD1点亮，程则程序往下进行。首先进行炉膛大风吹扫，吹扫至预定时间后，系统重新返回点火状态，待平稳后，点火枪工作，点火燃气阀打开，两者同时工作15秒后，

关闭点火枪，同时火焰投入联锁。如果火焰检测器没有检测到火焰，则点火失败，执行停车程序；如果火焰检测器检测到火焰，点火操作盘上火焰有火指示灯ZD2或ZD3点亮，则打开主燃料气阀，点燃主燃料气，关闭点火燃气阀，点火完成。然后可把点火/自控开关置于自控位置，此时根据需要控制燃料气量的多少，从而控制炉内温升，按升温曲线进行炉膛升温。

②手动点火

置开关k1(手动/自动开关)于手动位置；

置开关k2(点火/自控开关)于点火位置，按下A4（助燃空气阀开按钮），打开助燃空气阀UV05005，如果满足点火条件,盘上点火条件满足指示灯ZD1点亮, 此时可参考自动点炉时各工序的工作时间，分别操作对应的按钮开关，直至燃料气点燃, 此时火焰有火指示灯ZD2和ZD3点亮。具体步骤如下：

将K3大风吹扫开关置ON位置，进行炉膛大风吹扫，40秒后，将K3置OFF位置，大风吹扫结束；

10秒后，风机回到点火风量，按下A6点火枪按钮，点火枪NT05001开始工作，点火枪按钮按下时间不得超过30秒，否则易损坏点火枪，同时置开关K4(点火燃气阀开关)于 ON位置，打开点火燃气切断阀UV05003，点燃点火燃气；

点火枪工作10秒后，松开A6点火枪按钮，点火枪停止工作，火焰检测器BSA-05001，BSA-05002检测到火焰，火焰有火指示灯ZD2和ZD3点亮；

按一下A7主燃气切断阀开按钮, 如果火焰检测器检测到火焰，则打开主燃料气切断阀UV05004，点燃主燃料气（如果火焰检测器检测不到火焰，火焰有火指示灯ZD2和ZD3都不亮，则打不开主燃料气切断阀）；

20秒后，置开关K4(点火燃气切断阀开关)于 OFF位置，关闭点火燃气切断阀，点火燃气熄灭；

点火完成。

2）运行

①点火后系统升温

燃料气点燃后，可将K2(点火/自控开关)从点火位置切换到自控位置，把燃料气调节切断阀FV05002从点火状态释放出来，根据升温要求，适当调整燃料气流量与配风量，

逐渐地对炉子进行升温，此时可通过燃料气或助燃空气调节回路改变流量设定值，或改变调节阀阀位和风机转速来实现流量调节。详见DCS操作说明。

②酸气的投入

在DCS操作画面上分别设有酸气切断阀开和酸气切断阀关软按钮。可通过操作这些按钮来进行酸气的投烧或停烧，酸气必须要在所有联锁条件均满足包括炉膛必须有火以及炉膛温度满足要求的情况下，才能投入。详见DCS操作说明。

3）停车

停车有主动停车和事故停车两种。

在自动点火状态

①主动停车

酸气停烧，可通过操作按钮，关掉酸气切断阀UV05009，对酸气路进行停烧。

要停车可按停车钮（现场盘或DCS），DCS执行停车程序，关闭酸气和燃料气切断阀，然后进行管线吹扫。

②事故停车

事故停车，即联锁停车，也即某一要求联锁的参数不正常时自动强迫停车。

事故停车与主动停车的停车程序相同，一旦事故停车，则同时关闭所有阀门，并进行管线吹扫。

在手动点火状态

①主动停车

在任何时候，均可通过手动操作阀门关按钮，对燃料气和酸气任何一路进行停烧。然后手动打开吹扫阀吹扫管路。

2.3.3参数自动调节

详见DCS操作说明。

2.3.4 H2S燃烧炉安保联锁系统

焚烧单元联锁报警点序号名称执行动作

联锁

1 火焰1无火

2 火焰2无火两者均无火时，关闭酸气阀、燃料气阀，空气阀，进行管线吹扫。

3 风机停止同上

4 炉膛温度高高 1300℃同上

5 酸气压力低低0.01Mpa 同上

6 燃气压力低低0.01Mpa 同上

报警

7 火焰1无火

8 火焰2无火

9 炉膛温度高 1200℃

10 炉壁温度低 200℃

11 酸气压力低0.015 Mpa

12 燃气压力低0.02 Mpa

报警

3设备的安装说明

本节对燃烧炉系统的有关设备及管道等的安装施工要求进行了说明。本节与设计图纸及有关设备说明书一起作为酸性气体燃烧炉系统设备及管道、仪表的安装指导性文件，施工人员在施工前应认真阅读本节及有关施工图纸、设备说明书。

3.1一般要求

(1)主体设备应符合HGJ209-1983《中、低压化工设备施工及验收规范》规定，其吊装应符合HGJ201-1983《化学工程建设起重施工规范》规定；

(2)机泵类设备安装施工应符合JBJ29-1996《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》要求；

(3)管道安装施工应符合SH3501-1997《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》规定，管道涂漆施工按照GB50235-1997要求进行；

(4)管道及设备的保温应符合GBJ126-1989《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》要求；

(5)现场仪表施工应符合GBJ93-1986《工业自动化仪表工程施工及验收规范》。

3.2炉体安装

设备运抵现场后，将酸性气体燃烧炉炉体吊运就位安装（注意炉体管口方位及炉体的中心标高），此时酸性气体焚烧炉与废锅焊接好且焊缝检验合格。

3.3燃烧器安装

燃烧器安装时，应按照图纸安装。

燃烧器安装包括：火焰检测器探头的安装、点火棒的安装及燃烧器本体酸性气体燃烧炉的安装。

3.4管道及阀门安装

(1)按照设计图纸进行施工；

(2)管道材料施工前应将管道内可能存在的杂物清理干净；

(3)与风机连接的管道安装顺序应先安装好风机后再安装相连接管道，确保管道重量

不会加在风机部件上；

(4)根据现场情况设计和完成其余部分的安装。

3.5仪表及控制盘

(1)现场仪表设备及有关管线的安装按国家标准《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）执行；

(2)如施工图纸与现场条件不符时，则根据现场实际情况进行施工；

(3)仪表设备安装时注意轻拿轻放，以防止仪表设备被损伤；

(4)控制盘吊装时柜子倾斜不得大于45°；

(5)点火变压器及火焰检测器箱的具体位置可在炉底管线安装后再确定；

(6)炉膛温度热电偶安装于炉膛测温孔内，炉壁温度热电阻安装于炉壁上。

4设备操作说明

4.1烘炉

4.1.1概述

酸性气体燃烧炉在砌筑完毕后，投入生产前应进行烘炉。烘炉的目的是使砌体中的水分蒸发，达到烘干烘透。然后再升温至一定温度，以便正式投入生产。当炉子建成后立即投入生产时，烘炉可一次性不间断地进行。若在冬季建成后不能立即投产，则应采取相应的保护措施：将炉子先进行烘烤，使砌体干透，待投产时再进行加热或将炉子保温不使砌体受冻。

烘炉应严格按照烘炉曲线进行，分为以下三个过程：

（1） 水分排出期：炉子升温从常温至150℃，此时是泥浆中水分以及砌体内部分水分的排出期，此时应缓慢升温，一般升温速率不超过10℃/h。同时在此温度

点要保温较长时间（24小时）。

（2） 砌体膨胀期：从150~350℃，砌体开始膨胀进入膨胀变形期。此时应缓慢升温，一般升温速率不超过15℃/h。同时在此温度点要保温较长时间（48小时）。

（3） 保温期：从350℃以上以不超过20℃/h升高至550℃，同时在此温度点要保温较长时间（32小时）后自然冷却。

4.1.2 烘炉的准备工作

（1） 酸性气体燃烧炉耐火材料砌筑完成后，应当至少自然干燥24小时以上，让耐火材料中的水分尽可能蒸发掉。

（2） 系统安装完毕，包括烘炉燃烧器、高能点火器及相关各种仪表，燃料准备完毕，具备运行条件。

（3） 各种安全、消防措施落实。

注意：投酸性气时，应先调大风量，再调大酸性气的投入。两个调节一定要匹配。

4.3 故障处理

4.3.1 火焰熄灭

为了安全可靠，设置了两个火焰检测器，它们为或的关系，当火焰1或火焰2无火时，进行报警，此时首先检查火焰实际情况，如果火焰正常，则可拆下无火的火焰检测器探头，检查光管表面是否污染，可用软布擦洗干净，如果担心拆错探头，造成停车事故，则可先将控制盘上K6解锁开关置ON，将联锁旁路，等处理完毕后，再将K6 置OFF。

4.3.2 烟气温度高

烟气温度高报警时，可调节空气回路逐渐增加调节输出，增加风量，进一步可逐渐减少燃料气调节阀调节输出，（燃料气调节阀为气开阀），慢慢减小调节阀开度，还可检查燃料气调节阀的旁通阀门是否完全关闭。

4.3.3 风机停止

风机停止时，可检查风机和它的起动装置。

附图一： PID图

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