ZEECO 柘科中国助力合成氨装置低氮改造，NOx直降40%

2026-07-24

ZEECO 柘科中国助力川东北企业合成氨装置低氮改造，通过定制化方案使 NOx 排放降低 40%，解决紧凑空间火焰干涉难题，确保装置稳定运行。

随着环保排放标准持续收紧，以及重点行业企业环保绩效创A相关政策的鼓励与支持，低氮改造已成为炼油、化工等行业节能减排、达到A级环保绩效的重要课题。

但实际推进中，企业将面临哪些挑战？又如何破局？

低氮改造的痛点

不少企业都面临着类似的困境：

装置工况复杂，运行多年后设备老旧，转化炉漏风量大，维保欠缺火焰发飘甚至冲击炉管，NOx排放居高不下。

改造是否影响装置持续运行，后续长周期维护、备件供应和技术支持是否能够持续保障？

若仅替换单一设备，通常无法解决全部问题，还可能会影响整套系统的高效生产与稳定运行。

上述问题虽普遍存在，但ZEECO柘科中国在项目实践中发现，合成氨转化炉因炉膛结构更复杂、运行工况更苛刻，其低氮改造难度显著高于其他装置，成为最具代表性的应用场景之一。

合成氨改造的核心挑战

合成氨转化炉低氮燃烧器改造的特殊难点主要体现在两方面。

空间紧凑，如何避免火焰干涉？

转化炉的燃烧器排布较为密集，部分炉型燃烧器间距甚至仅有500-600mm，远小于炼油行业制氢转化炉约1000mm的常见间距。如此紧凑的布局及公用风箱可能引起的配风不均，很容易导致火焰干涉、偏烧。如何在有限空间内、降低NOx排放同时，保持火焰刚直稳定，是一大难题。

火焰干涉 (左) 与火焰偏烧 (右) 示意图

一个炉子多种燃烧器，如何兼顾不同工况？

合成氨转化炉除了顶烧燃烧器外，还配置烟道燃烧器、辅助锅炉燃烧器、过热燃烧器等。不同位置的燃烧器承担不同功能，仅通过单一形式的产品技术进行替换，无法同时满足不同功能燃烧器在其各自运行工况下的低氮排放要求。

此外，合成氨转化炉主要燃料为高压天然气，相较使用含有大量惰性气体的PSA低压燃料气而言，想要实现低氮排放的同时保持高弹性稳定燃烧，就更加具有挑战。

低氮改造势在必行

面对这些挑战，如何实现低氮排放与稳定运行兼顾？以下将以川东北某化工企业40万吨/年合成氨装置的一段转化炉为例，交出柘科的实战答卷。

改造前，原有燃烧器采用传统结构，受燃烧器布局紧凑等因素影响，烟气NOx排放长期居高不下，平均折算值已超当地环保限值约25%。

与此同时，全部燃烧器更换工作必须在年度大修窗口期内完成，总时长不足一个月。如此紧凑的停炉时间，对方案设计、制造交付与现场安装提出了较高要求。

破局：NOx排放直降40%

定制化解决方案，破解复杂工况

针对该项目燃烧器排布紧凑、多类型燃烧器协同运行，且主燃料为不含惰性气体的高压天然气混合燃料等复杂工况，柘科团队经过充分的现场勘察与分析，开展定制化改造方案设计。根据不同位置配置相应类型的低氮燃烧器，以满足各自工况下的低氮排放与稳定燃烧需求。

其中，改造后的顶烧燃烧器将重点解决有限空间内火焰相互干扰的问题，烟道燃烧器和锅炉燃烧器则分别满足各自工况下的运行及低氮排放需求。

还原现场工况，低氮成效提前见证

为验证设计方案的效果达成情况，柘科依托一体化基地的中国技术中心，开展了模拟工况燃烧器性能测试。在客户见证下，本项目仅用3天便完成了双台顶烧布置燃烧测试。

测试结果表明，双台GB Single Jet单喷嘴分级燃料燃烧器并联运行于最大热负荷工况下，NOx排放低至45ppm (@2.1% O₂)。在旧炉改造这一复杂工况下，该结果仍优于合同约定的排放指标，也为后续现场安装提供了可靠依据。

快速响应，兼顾工期与改造效果

本项目共配置162台GB Single Jet顶烧公共风箱燃烧器、9台GLSF FREE JET^®烟道燃烧器、5台GLSF FREE JET^®锅炉燃烧器，全部于柘科中国一体化基地智造工厂完成制造。随后，柘科团队利用大修窗口期，完成全部燃烧器设备更换并一次点火成功。

制造完成的顶烧燃烧器、烟道燃烧器、锅炉燃烧器

改造完成后，尽管装置存在换热器老旧、烟气氧含量偏高 (约5%～6%) 等不利因素，NOx折算值比改造前降低了约40%，远远低于当地环保排放要求。同时，装置良好的燃烧稳定性与运行可靠性，为整套装置长周期稳定运行提供了有力支撑。

顶烧燃烧器火焰改造前后对比、锅炉燃烧器改造后火焰

文章内容来源ZEECO 柘科中国，流程工业整理编辑，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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