王爱民，王 瑞，林美玲，廖晓兵
（中石油塔里木油田分公司塔西南炼油化工厂，新疆 泽普844804）
［摘 要］ 中石油塔里木油田分公司塔西南炼油化工厂200 kt/a合成氨装置采用美国Kellogg公司的低能耗、加压催化转化工艺，其一段炉LE-CSG-2PDF型烧嘴在使用过程中逐渐出现烧嘴前压力上涨、炉膛内有火焰舔管及超温等现象。为解决存在的问题，结合原料天然气——和田河天然气可燃气组分偏低的实际情况，将一段炉LE-CSG-2PDF型烧嘴更新为了CH-G-F3.85/CH-G-F2.51型超低NOX排放扁平火焰燃气烧嘴及配套的烧嘴砖。采用新型烧嘴并将烧嘴盖板提升1 cm后，有效地改善了一段炉烧嘴的运行状况，消除了上述诸多问题，助推了节能减排工作。同时，为确保一段炉的正常、优质运行，对烧嘴的日常运行维护提出了建议。
［关键词］ 一段炉；燃料天然气组分；烧嘴；改造；超低NOX排放扁平火焰燃气烧嘴；新烧嘴盖板；运行维护建议
［中图分类号］ TQ113.25+4［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）02-0032-04
1 概 述
中石油塔里木油田分公司塔西南炼油化工厂200 kt/a合成氨装置采用美国Kellogg公司的低能耗、加压催化转化工艺，装置于1999年7月16日开工建设，2001年10月竣工并一次试车成功，2005年合成氨装置产量达标（达设计产能600 t/d）。
一段炉（101-B）是1台燃气转化炉，含辐射段和对流段。350 ℃的混合气体和蒸汽流经101-B对流一段混合气预热盘管预热至621 ℃后，混合气离开盘管，流至辐射段顶部，在此等分进入3根平行支管，3根支管把气流分配到装有2种尺寸镍转化催化剂的156根转化管（亦称催化剂管，每根管子底部有1个多孔催化剂支撑板，催化剂就放在催化剂板上）；转化管共有3排，每一排分东、西各有26根，每一根转化管下端连接1根水平的集气总管，共有3根集气总管；每根转化管装有0.059 3 m3的催化剂，156根转化管共装填9.25 m3的催化剂。
3根集气总管的气流汇集到1根位于中部的上升管中，使气流向上返回通过辐射炉膛到一段炉出口气输气管线（107-D）。输气管线采用耐火材料衬里并带水夹套，连接一段炉与二段炉（103-D）。每根集气总管都设有1个用于开车的双截止导淋阀。
转化反应所需的热量由72个燃料气烧嘴提供，这些烧嘴位于管排的两侧，每排18个烧嘴，共4排。转化炉顶烧嘴有2种：管排之间的每个烧嘴放热能力为4.625 GJ/h；考虑到炉墙的辐射热，外烧嘴设计要小一些，炉墙与外管排之间的每个烧嘴放热能力为3.006 GJ/h。炉顶烧嘴火焰向下，转化管出口转化气温度为813 ℃、设计压力为3 534 kPa。
一段炉烧嘴由美国UOP Callidus公司生产，型号为LE-CSG-2PDF，烧嘴总热负荷228 GJ/h。2014年9月大检修期间，我们对全部烧嘴进行了更换，将其更换为新型烧嘴——CH-G-F3.85/CH-G-F2.51型超低NOX排放扁平火焰燃气烧嘴。旧烧嘴及新烧嘴状貌见图1。
2 旧烧嘴的运行状况
更换前，旧烧嘴使用中逐渐出现以下主要问题：① 一段炉烧嘴前压力上涨近40 kPa，达200 kPa，接近燃料气压力高高联锁值（250 kPa）；② 一段炉烧嘴燃烧火焰呈黄红色，混浊不通透，炉膛内可见明显的火焰舔管现象；③ 部分炉管表面温度超过设计温度925 ℃，最高达965 ℃。
正常生产过程中，操作人员调节一段炉整体温差最好的成绩为15 ℃左右，并需要现场操作人员在一段炉顶操作3 h左右；同时，经过长周期使用后，一段炉炉膛内经常发生火焰舔管和回烧的现象，一般采取的处理方法是将其烧嘴阀门关闭，但这样做显然对炉管也不利，同时每一个烧嘴阀门开度不一致也会造成受热不均匀，对设备损伤很大，造成一段炉烧嘴维护维修费用较高，而且烧嘴安装和拆卸比较费劲，工作量也较大。简言之，旧烧嘴笨重、体积大、安装和拆卸较困难，且每一个烧嘴阀门开度都不一样。
3 改造缘由
鉴于旧烧嘴使用中存在的诸多问题，加之由于客观条件发生改变——我厂从2014年开始采用和田河天然气加弛放气作为燃料气，燃料气的组分发生了显著变化（见表1、表2），燃料气低位热值只有40 527 kJ/kg。
更多内容详见《中氮肥》2019年第2期