分等级处理污水处理设备故障.-连云机械价格适中,辽阳一体化污水...
雷富海 王军虎 郑金辉 武晓博
[摘 要]本文针对脱水撬尾气处理装置故障率较高现状进行分析，通过优化设备工况和工艺变更等措施，延长设备寿命并降低设备维修费用，进一步提高设备管理水平。
[关键词]天然气、脱水撬、处理装置、尾气
中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0034-01
一、概述
由于天然气中硫化氢含量较高，单井在生产过程中，天然气经脱水撬脫水后将硫化氢气体、少量二氧化碳气体、甲醇蒸汽等混合气体，造成燃烧器及燃烧头腐蚀严重，经常出现设备故障；而在焚烧炉运行过程中，因鼓风机的排量小，供氧量不足，导致气体燃烧不充分，间歇性熄火、冒黑烟等问题时有发生；点火期间，由于酸气聚集，强制通风时间短，无法自行调节，经常性发生闪燃问题，存在较大安全风险。
该型脱水撬尾气处理装置自从安装投运以来，发生故障频次较高。为保证生产安全、平稳运行，我区投入较大的人力、物力来保障尾气处理装置的正常运转。由于故障率较高，该设备经常停运，造成含天然气与硫化氢的混合刺激性气体外泄，对周围居民及集气站员工日常工作和生活造成较大影响，同时造成环境污染，频繁引发外协问题。针对以上现状，我区积极优化设备工况并不断摸索调整设备运行参数，同时对焚烧炉进行微小工艺变更以达到最佳运行效果，提高运行功率。此举有益延长设备寿命并降低设备维修费用，进一步提高设备管理水平。
二、脱水撬尾气处理装置原理
1、脱水撬尾气处理装置原理结构及原理：
“碱液吸收+焚烧”工艺是指天然气脱水产生的废气先经过碱液吸收，除去其中大部分的水分及H2S组分，再进入焚烧炉进行焚烧处理，最终使处理气达到环境允许的排放浓度再进行排放。工艺管线连接说明：再生废气直接引至碱液吸收罐和尾气焚烧炉；脱水撬重沸器顶端防爆膜管线引至玻璃方罐中；碱液吸收罐和尾气焚烧炉的排污管线连接至站内污水罐进口处；尾气焚烧炉的燃料气从脱水撬燃料气罐顶部管线引出，通过Fisher627减压阀减压后接至尾气焚烧炉燃烧器进口处。
2、焚烧炉的组成
焚烧炉主要由废气分离区、燃烧室、排烟烟囱等构成，它们的作用分别是：
废气分离区：将废气进行分离，分离出液体水后，再进入燃烧室进行燃烧，提高的了氧化分解的效率。
燃烧室：通过天然气的火焰，将废气中的硫化氢等氧化分解成SO2和H2O。
排烟烟囱：将废气燃烧后的产物排入大气。
3、焚烧炉的类型
目前，焚烧炉主要由直燃式和蓄热式；直燃式焚烧炉中没有蓄热材料，仅烧掉废气，热量不回收。
蓄热式炉膛中有蓄热材料，将燃烧后的热量回收加以利用，造价相对贵点。
三、原因分析
由于天然气脱水排放的含H2S的酸性气体的气量随着季节的不同波动较大，而且由于不同气井的投运，也会造成酸性气中H2S含量的波动。冬季天然气的供应量较大，夏季天然气的供应量较小。
焚烧炉的腐蚀问题分析
焚烧炉的规格Φ800×8000，材质为A3F钢，内壁含高铅耐火材料。进入尾气焚烧炉的气体中含有一定量的H2S、SO2、NOX等酸性介质，这些介质在低于其露点的温度下会和水蒸气结合形成酸液，附着在炉壁上造成化学和电化学腐蚀。
如果操作不稳，焚烧炉中的气体组成中相应的酸性气体增多。
尾气中含有H2S、SO2、NOX和水蒸气，特别是NOX。极易溶于水，在炉壁遇冷至露点温度以下时即会形成硝酸盐溶液。而此类介质正是引发低碳钢、低合金钢应力腐蚀的特定敏感腐蚀介质。
由于炉前端中下部温度较低，且尾气中含有5%左右的水蒸气，在炉壁上遇冷则易凝为水，其溶解尾气中的H2S、SO2、NOX，极性气体在露点温度下的液滴而形成酸性溶液，从而生成了腐蚀介质并具备了发生电化学反应的条件，导致露点腐蚀的发生，产生裂纹并最终使炉壁腐蚀穿孔。
露点腐蚀产生的新生态原子氢渗入钢中，由于这里温度较低易造成氢损伤。氢原子在缺陷处聚集并造成晶格界面开裂，在应力（主要是工作应力和焊接应力）的作用下，缺陷部位逐渐形成小裂纹，而腐蚀介质中存在硫化物和硝酸盐使应力集中区迅速腐蚀，从而加剧了应力腐蚀。废气中的酸性气体溶于水，对金属设备进行化学腐蚀，造成金属设备腐蚀穿孔等。
对尾气焚烧用焚烧炉炉体的腐蚀情况进行分析，结果表明，炉体腐蚀主要是由露点腐蚀和化学腐蚀造成的。
对腐蚀问题的防护措施有以下两点：
（1）焚烧炉加保护层，特别是有水溶液的地方；
（2）使用耐蚀性能更好的材料，如渗铝钢具有较好的耐蚀性能。
四、纠正及整改措施
燃烧是伴有光、发热的激烈氧化反应。燃烧必须具备可燃物、助燃物，在明火的作用下才能持续燃烧。焚烧炉的燃烧是天然气在空气的作用下燃烧，提高燃烧效果就是提高单位量燃料完全燃烧时所放出的热量。实际燃烧过程中不可能完全燃烧，为减少不完全燃烧损失过高，必须采取有效的控制方法和措施。
（1）更换燃烧器
焚烧炉先用燃烧器为正压式燃烧器，运行过程中易出现以下问题：
① 燃烧时炉膛震动强烈，通常为风门较大或进气量较小；
② 点火时炉膛发出“扑扑”声然后灭掉，通常为风门太小；
③燃烧时有黑烟，应调大风门；
④燃烧正常但偶尔自动熄灭，通常为气源压力不稳定。
经讨论将燃烧器更换为采用专利技术设计的多级喷射式负压型燃烧器。燃气通过三级引射器的引射，吸引空气并与之混合燃烧，无需配风机，使用方便，并有较好的防回火性能。
（2）调整风门大小增大进风量
进风量包括一次进风量和二次进风量，影响气体的燃烧效果。
一次风是提供给燃料天然气所必须的。根据燃料气的性质、焚烧炉的负荷及时调整。
二次风是供给废气燃烧的。应根据废气气量、硫化氢的含量、焚烧炉的负荷及时调整。
增大进风量可使焚烧炉处理混合气与天然气充分燃烧，大大降低排放气体浓度，减少焚烧炉自熄次数。
（3）碱液吸收罐存在问题及应对措施
“碱液吸收+焚烧”废气处理设备在正常运行状态下，有以下两点不足：
①碱液罐吸收罐需要配制碱液，目前使用的是NaOH，加水使之达到浓度为20%的碱液，NaOH属于强碱，现场员工配制时，易发生危险，且碱液和硫化氢等物质反应之后生成物易结晶，堵塞排污管线，故而，现场碱液吸收罐没有投运。
②焚烧炉设计要求是燃烧之前先碱液吸收，现在现场没有碱液吸收了，尾气中的硫化氢浓度必然较高，炉子的燃烧能力不能满足要求，使得尾气燃烧不充分，出现黑烟现象和炉子易熄灭现象等。
应对措施：
针对以上问题，提出两点优化建议：
①把碱液吸收罐当做分离器使用，对闪蒸汽进行分离，分离出所带的液体，更好的避免重沸气带压运行，保证尾气的燃烧，更好的达到环保的要求；
②给焚烧炉增加空气量，增加焚烧炉炉膛的耐腐蚀材料，保证焚烧炉的寿命，使得焚烧炉能更好的运行使用。
五、结论
1、废气经过碱液吸收之后再焚烧，效果很好，能较好的达到环保要求；现场实际没有投运碱液吸收罐，效果比理论稍差一点，但基本能保证废气燃烧的效果。
2、把碱液吸收罐当做分离器使用，需要相应增加尾气处理设备的耐腐蚀材料，保证焚烧炉安全运行。
3、焚烧炉燃烧效果如何，原因是多方面的。更换燃烧器为负压式燃烧器，调整风门大小，加大进风量以促进混合气体充分燃烧可收到较明显的效果。
经过本次活动，我们成功的降低了脱水撬尾气处理装置的故障率，同时提高了装置的运行周期，提高了装置的运行效率。取得了较好的环保效益。
