1 概述
振动：是自然界普遍存在的一种现象，可分为宏观振动和微观振动。部分振动拥有比较固定的波长和频率，部分振动则没有固定的波长和频率。两个振动频率相同的物体，当一个物体振动时，另外一个物体产生也出现相同频率的振动，这种现象叫做共振。
大多数时候，振动被认为是有害的。例如：振动可能引起设备结构的变形破坏，有的桥梁曾因振动而坍毁；飞机机翼的颤振、机轮的抖振往往造成事故；车船和机舱的振动会劣化乘载条件；强烈的振动噪声会形成严重的公害。
2 事件经过
2.1基本情况
某大型天然气处理厂由两期建成，第一期年处理天然气40亿方，第二期年处理天然气60亿方。第一期共4列天然气净化装置，每列净化装置由脱硫脱碳、脱水、硫磺回收单元组成，另外包含火炬放空、硫磺成型等辅助设施，同时还建有循环冷却水系统、锅炉蒸汽及凝结水系统等完善的公用单元。
其中每列净化装置的硫磺回收单元采用CBA硫磺回收工艺，由主燃烧炉、冷凝器、再热炉、常规克劳斯反应器、CBA反应器、尾气捕集器和其它一些设备组成。两列装置共用一个尾气焚烧炉和配套的尾气排放烟囱，全厂共两个尾气焚烧炉和配套的尾气排放烟囱。
随着国家环保要求的变化，为降低装置尾气SO2排放，后期建设了一套硫磺回收尾气加氢还原处理装置，处理全厂硫磺回收尾气，采用标准还原吸收工艺，将硫收率从99.25%提高至99.8%。
处理后的尾气经新建的焚烧炉焚烧后，通过原有的一个烟囱排放。
2.2发生过程
在2018年5月进行天然气净化装置高负荷测试期间，随着处理量的上升，尾气焚烧炉出现明显振动、烟囱出现啸叫的异常现象。
经测试发现，当焚烧炉炉头压力超过2KPa时，则出现该问题。并且此问题随着酸气总量的增加及环境温度的升高而加剧。焚烧炉振动位置不定，根据观测有时在炉头、有时在炉子中后段与废锅连接处。
3 原因分析
经过装置设备检查与操作调整，会同设计人员重新对尾气焚烧炉、排放烟囱及相应管线进行核算，查找振动和噪声大的原因。
3.1烟囱流速过大
尾气排放烟囱尺寸为DN2200/DN1400×120000，原用于两套硫磺回收装置尾气排放，设计排放量约16546m3/h，流速约12m/s；增加尾气处理装置后，用于四套经过尾气处理焚烧后的烟气排放，经设计院重新核算，设计排放量为30000 m3/h ，流速为16m/s。
设计人员根据出现异常时的参数计算得出尾气排放量约33725 m3/h，流速约16m/s。
2019年1月30日尾气烟囱出现最后一次啸叫时，查看SO2分析仪测量的干气流量为24367m3/h，流速为16.34m/s，超过了设计流速；2019年2月28日，焚烧炉与烟囱运行正常，而干气流量为19614.38m3/h，流速为14.58m/s，未超过设计流速，证明烟气流速过高是导致烟囱出现啸叫的原因之一。
3.2尾气排放压力、温度损失大
从尾气焚烧炉到烟囱有200m左右管线，该段管线增加了尾气压力损失和温度损失，导致尾气流通不畅，从而可能使炉头压力升高，引起灼烧炉振动。
该管线直管段（DN1200）约190m，90°弯头共13个，由此可计算其管线阻力即为压力降约为60.3pa。
与处理厂第二期装置尾气焚烧炉比较，尾气焚烧炉出口尾气温度都控制在338℃时，由分析仪数据可知第一期装置烟气温度为290℃（下降48℃），第二期装置烟气温度为313℃（下降25℃），说明第一期焚烧炉出口尾气这段近200m的管线造成更大的温度降，可能使尾气流通不畅，排气受阻，气流回转从而引起炉头压力升高，造成灼烧炉振动、烟囱啸叫。
3.3设备结构的影响
尾气焚烧炉设计采用一、二次配风，在控制焚烧炉温度、将尾气H2S达标转化为SO2的同时，降低NOx的产生，控制NOx达标排放；同时尾气焚烧炉还引入液硫池引射废气及脱水单元引射废气。在摸索焚烧炉异常原因过程中发现，减少二次风量能一定程度缓解焚烧炉异响问题，但二次风量小于400m3/h时，配风口外壁达162℃（要求小于160℃）。由此可见，由于设备结构原因，介质间搅动，造成设备发生共振，产生较大的噪声；尾气量的大小对灼烧炉振动情况也有一定影响。
3.4可能造成的影响
焚烧炉炉膛衬里垮塌：装置检修时发现第一期尾气焚烧炉炉膛衬里脱落严重；外壁腐蚀超温：焚烧炉运行时测量外壁腐蚀严重处温度有170℃；噪声超标。
4 处理及结语
根据以上原因分析，采取了以下措施：
在保证尾气达标排放的前提下，将焚烧炉炉膛温度由原来的550℃变更为500℃，减少燃料气及配风近1000m3/h，同时对二次配风量进行调整；
在保证产品气合格的前提下，降低脱硫溶液循环量、调整入塔层数等措施，降低酸气总量；
根据第二期装置运行情况，调整第一期装置的负荷，或者申请调整气质气量，减少尾气量，降低尾气焚烧炉负荷，通过采取以上措施处理后，部分缓解了该问题。
为了进一步消除尾气焚烧炉振动和噪声，还将采取一系列技术改造措施：委托设计单位核算尾气参数，重新设计并更换尾气灼烧炉；建设第一期装置酸气汇管，并与第二期酸气汇管连通，利用第二期硫磺回收装置富裕的处理能力，帮助第一期装置处理酸气，进一步降低40亿尾气流量，
在完成装置技术改造的同时，还需要加强焚烧炉运行管理，及时调整和优化参数，减少设备共振发生，尽可能避免对设备造成不利影响。
参考文献：
[1]朱利凯，天然气处理与加工，北京：石油工业出版社，1997.
[2]范恩泽、王隆祥，卧引净化装置运行十年评析，石油与天然气化工，1991(1):27-35.
作者简介：梁革，1967年9月、男、汉族、重庆、大专、天然气净化高级技师、从事天然气净化、装置开停产等工作。
