李天宇 黄成 陈柳廷 刘钰琪
中石化广元天然气净化有限公司，广元，655000
摘要本文针对中石化广元天然气净化有限公司尾气焚烧炉长明灯点火枪存在的问题进行分析，就长明灯点火枪的改造与应用进行了阐述。
关键词尾气焚烧炉点火枪刚玉管
1 前言
西南油气分公司元坝净化厂每套联合装置尾气焚烧炉装有一套长明灯点火枪，共4套。尾气焚烧炉炉膛温度约为650℃，其主要作用是将尾气中剩余的H2S和其它硫化物在炉内燃烧生成SO2，其它可燃物如烃类、氢及CO等也同时被完全氧化，确保烟气排放达标；尾气焚烧炉点火枪为离子点火枪，其主要为点炉，需连续保持燃烧状态，避免尾气焚烧炉主火熄灭非正常停炉，造成烟气排放超标。从2015年开工至今，点火枪经常存在枪头烧坏，离子火检信号频繁丢失的情况。每年更换点火枪约16支。点火枪频繁烧坏会造成两大重要影响：第一是尾炉非正常停炉后无法点炉，更换点火枪作业需持续一个小时以上，在此期间将造成尾气长时间排放超标，存在较大安全环保风险。第二是在线更换点火枪存在作业人员H2S、SO2中毒以及高温烫伤等风险。
2 原长明灯点火枪存在的问题
2.1元坝净化厂尾气焚烧炉点火枪存在的问题
元坝净化厂原有的点火过程为多级点火方式，其过程为：点火枪枪头处产生电弧，枪内燃料气和空气汇合产生火焰，然后点火枪枪头火焰点燃主助燃天然气及主空气混合物，主燃烧空气和天然气火焰混合尾气进行燃烧，点火枪全过程需保持燃烧状态。原尾气焚烧炉点火枪结构示意图见图2.2.1。
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图2.2.1长明灯点火枪结构示意图
原有的点火枪枪头由于设计在主空气出口处，根据尾气焚烧炉供应商和设计院提供的尾气焚烧炉燃烧器的技术文件，可知尾气焚烧炉高温区在燃烧室的中心位置，温度大约为2200。K，炉膛前部温度大约在1750。K，即1500℃附近。
元坝净化厂尾气焚烧炉长明灯点火枪枪头材质选用的06Cr25Ni20，耐温1035℃以下，点火枪枪头长期处于高温负荷下容易出现碳化情况。
另外，根据长明灯点火枪枪头烧坏的形状并结合长明灯点火枪安装位置分析，长明灯点火枪枪头在高温环境下受到尾气焚烧炉主风管的风蚀作用，提高了枪头所处的环境温度和枪头碳化剥落的速度。
因此，长明灯点火枪枪头的损坏主要影响因素是由于枪头长期处于高温环境下运行加上尾气焚烧炉主风管风蚀作用的双重影响所致。长明灯点火枪安装位置及损坏情况见图2.2.2.
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图2.2.2长明灯点火枪安装位置及损坏情况
3 长明灯点火枪解决对策制定
针对尾气焚烧炉点火枪枪头碳化和枪头变形具体分析，应从三个方面解决以上问题：一、避免尾气焚烧炉主风入口管风蚀作用或者增强长明灯点火枪枪头抵御风蚀的作用；二、增强点火枪枪头材料，使枪头材料耐温温度高于尾气焚烧炉炉膛前端部分的温度，即枪头长期耐温温度达到1500℃以上；三、采取通冷法降低枪头温度的办法，即采用氮气或者空气对长明灯点火枪枪头进行冷却保护。
通过现场具体情况及应用场所，最终选定高温无机非金属材料作为枪头的外保护套管是较为理想的解决对策
4长明灯点火枪枪头高温金属材料和刚玉管组合选用分析
4.1高温金属合金和刚玉管组合方法的分析
尾气焚烧炉长明灯点火枪枪头必须有金属材料，是由于点火枪结构和高压点火原理为依据的。结合长明灯点火枪枪头运行温度环境的影响，枪头采用镍基高温合金和钴基高温合金最为适宜。刚玉管作为枪头外保护套管，主要起到高温金属合金的隔热，防止枪头高温金属材料超过其长期使用温度，造成枪头高温金属合金发生高温蠕变的情况。
4.2高温粘结剂的选用分析
结合尾气焚烧炉长明灯点火枪枪头运行环境温度（700-1500℃），粘结剂使用温度的选用越高越好，经查阅，目前高温粘结剂大多采用无机陶瓷材料。本次改造采用了一种超高温修补剂，属于无机陶瓷材料，耐温1730℃。
4.3高温金属合金和刚玉管粘结程序研究
本次改造选用的超高温修补剂为固液双组分，固液双组份混合操作时间为30min；固化条件：1）室温情况下，混合后高温修补剂晾晒2h；2）80-150℃下，恒温2h。3）降温过程中缓慢降温。
经试验后的固化程序为：1）室温条件下，混合后高温修补剂晾晒2h；2）120℃左右条件下，恒温2h。3）高温修补剂下降梯度温度定为5℃/min。
5长明灯点火枪改造效果及经济效益分析
5.1长明灯点火枪改造效果
长明灯点火枪自改造后成功运行两年左右后进行抽出检查，点火枪无任何碳化和烧坏情况。改造效果尤其明显。
1）点火枪的成功改造从本质上减少直接作业次数，有效避免作业人员在线检查、更换点火枪中发生硫化氢、二氧化硫中毒和烫伤风险；同时降低因尾气焚烧炉非正常停炉情况下无法正常点炉造成的长时间烟气超标的安全环保风险；
2）点火枪使用寿命大大延长，由原来的3个月延长至两年以上，降低了长明灯点火枪的维修和更换成本。
5.2改造后经济效益分析
本次点火枪改造费用共计花费0.3万余元，可每年节省点火枪12支，每支点火枪价格5.6万，共计可节省点火枪更换材料费66.9万
6结语
元坝净化厂属于国内大型高含硫天然气净化处理厂，随着国内环保要求的不断提高，尾气处理更为重要。此次尾气焚烧炉点火枪的成功改造，也为国内同类长明灯点火枪提供一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 陶传俊．济钢一钢厂转炉氧枪改造与应用安徽工业大学学报，2005（10）
[2] 杨为雄廖辉宁．142t/h锅炉燃烧器改造与应用冶金丛刊,2003(6)
姓名：李天宇，性别：男，民族：汉，籍贯：河南商丘，出生年月：1986年2月日，学历：本科，工作单位：中石化广元天然气净化有限公司，职称：工程师。主要研究方向或者从事工作：仪表自动化，