根據GB 31571-2015，焚燒類有機廢氣排放口，工藝加熱爐的實測大氣污染排放濃度，須換算成基準氧含量3%(干基)的大氣污染基準排放濃度，并與排放值比較判定排放是否達標。下表為GB31571-2015中表5標準。

揚子乙烯裝置在燃燒器改造前期即根據國家標準的要求，提出改造后裂解爐低氮燃燒器在整個運行周期內排放應滿足以下要求：

1）正常運行(50%~100%)工況時：在氧含量3%(干基)的計算基礎上，NOx排放＜80mg/Nm3，CO＜100mg/Nm3，SO2＜50mg/Nm3，煙塵＜10mg/Nm3。

2）燒焦、熱備及升降溫工況下：在氧含量3%(干基)的計算基礎上，NOx排放＜100mg/Nm3，CO＜100mg/Nm3，SO2＜50mg/Nm3，煙塵＜10mg/Nm3。

借助ANSYSCFX流體分析軟件，對裂解爐底部燃燒器、側壁燃燒器和爐膛整體進行數據模擬計算，在模擬時考慮了燃燒器的布置位置、供熱比例和燃料氣組成，給出了輻射段爐膛、底部燃燒器和側壁燃燒器內的流動依據溫度分布情況，具體情況如下圖。

ANSYSCFX流體分析軟件模擬計算結果表明：裂解爐低氮燃燒器改造后，裂解爐爐膛內火焰形狀和溫度場未發生本質性改變，故改造具有可行性。

揚子乙烯裝置裂解爐在正常運行時，根據裂解原料不同，其運行周期在50~150d，運行周期內主要操作有：點火升溫、投料操作、日常穩定運行，退料燒焦和降溫停爐等幾個過程。在裂解爐燃燒器改造后投用過程中，發現以下幾方面問題：

1）在裂解爐點火升溫過程中，裂解爐輻射段出口溫度400~760℃熱備狀態，經跟蹤監測，發現在此期間裂解爐煙道出口NOx排放不合格。
2）在裂解爐燒焦過程中，經跟蹤監測，發現在此期間裂解爐煙道出口NOx排放不合格。
3）在裂解爐降溫停爐過程中，經跟蹤監測，發現在500℃以上時裂解爐煙道出口NOx排放不合格，但NOx排放值隨著溫度的下降逐漸降低，至輻射段出口溫度500℃以下時降至100mg/m3以下。
4）裂解爐在首次投料運行時，在裂解爐溫度調整過程中，也有NOx排放不合格的情況發生。

從上述問題可發現，低氮燃燒器改造后，裂解爐投用時的NOx排放不達標主要集中在開停爐階段。

1)在首次投用低氮燃燒器時，在正常操作期間，部分裂解爐的NOx排放距100mg/Nm3警戒線余量少。經技術人員和廠家人員在現場對NOx的分布進行測量和調整，可將NOx排放修正值降低到80mg/Nm3以內，但在調整過程中發現，僅對底部低氮燃燒器調整，爐內火焰極易發生燃燒狀況差，火焰發飄的情況，直接影響裂解爐的運行周期。經分析認為主要是側壁風門密封不良，導致氧含量局部過高，影響燃燒模型的調整。為此在裂解爐第2個運行周期投用前，對其側壁燃燒器進行了更換和調整，也為其它裂解爐的低氮燃燒器改造提供了思路。通過幾次的優化調整，裂解爐低氮燃燒器改造后在日常運行過程中能穩定達標，NOx排放正常在80mg/Nm3左右。

2）燃燒器在燒焦、降溫和升溫期間出現在氧含量3%(干基)條件下NOx不合格情況。經分析認為，裂解爐低氮燃燒器是按照在正常工況下設計的，但在燒焦、降溫和升溫期間，燃燒器的運行負荷僅正常工況的10%~30%，為保證燒焦效果，裂解爐爐管內溫度要求又比日常溫度高，因需保證爐內燃燒和溫度場分布，原設計的10格風門開度無法根據實際燃料氣情況進行相應調整，導致氧含量修正到3%后NOx出現超標現象。為降低爐內NOx含量，需對燃燒器進行降氮處理。結合現場情況，在底部燃燒器處增加降氮蒸汽噴，對底部燃料氣加入降氮蒸汽。加入降氮蒸汽后，在燒焦、降溫和升溫期間，NOx可控制在100mg/Nm3以下。以燒焦工況為例，具體調整情況見下表。

可見：燒焦工況下，側壁風門全關，在底部燃燒器處通入降氮蒸汽對NOx濃度的降低效果十分明顯。

1）揚子乙烯裝置裂解爐低氮燃燒器改造能夠滿足目前國家的對NOx排放標準的要求。
2）裂解爐低氮燃燒器改造運行需要工藝和設備人員的精心調整，才能使得日常的NOx排放維持穩定運行和達標排放。
3)隨著環保的要求越來越高，一旦NOx排放要求低于40mg/Nm3或更低，僅靠低氮燃燒器改造可能無法滿足要求，需在裂解爐對流段增加煙氣脫硝流程。