乙烯裝置裂解爐熱效率低的影響因素分析及提高措施

楊旭剛

摘要：在石油化工企業(yè)中，裂解爐是乙烯裂解裝置的一個重要組成部分。乙烯裂解裝置的整體運(yùn)行效率的好壞，直接取決于裂解爐熱效率的高低。本文主要對影響乙烯裝置裂解爐熱效率的因素進(jìn)行分析，并提出了提高裂解爐熱效率的改進(jìn)措施，以促進(jìn)乙烯裝置裂解爐熱效率的提高，實現(xiàn)石油化工生產(chǎn)裝置的節(jié)能減排。

關(guān)鍵詞：熱效率；裂解爐；乙烯；熱量

裂解爐是石油化工企業(yè)乙烯裝置中一個高耗能的設(shè)備，采取有效地措施提高裂解爐的熱效率，是提高整個乙烯生產(chǎn)裝置運(yùn)行效益的關(guān)鍵所在。而在乙烯裝置實際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，由于生產(chǎn)過程受各方面因素的影響，裂解爐的熱效率不是很高，因此，加強(qiáng)有關(guān)影響裂解爐熱效率因素的分析及采取改進(jìn)措施具有重大的意義。

一、影響乙烯裝置裂解爐熱效率低下的因素分析

（1）裂解爐設(shè)備原因?qū)е聼嵝实?/p>

1）火嘴存在堵塞情況?；鹱煸诹呀鉅t長時間的運(yùn)行中，可能存在堵塞的情況，而一旦火嘴發(fā)生堵塞，就會影響裂解爐爐膛內(nèi)部的熱量分布不均勻，從而影響裂解爐整體的熱效率。

2）裂解爐上進(jìn)出爐膛的對流段模塊安裝密封不嚴(yán)。為了防止對流段熱量的損失，就要有效地防止外界冷空氣的進(jìn)入，應(yīng)對進(jìn)出爐膛的對流段模塊進(jìn)行密封處理，如果對流段模塊密封性不好，在對流段積灰嚴(yán)重的情況下，就很容易導(dǎo)致二次燃燒現(xiàn)象，這樣不僅造成了熱量損失，而且還可能使得對流段爐管出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

3）裂解爐爐膛內(nèi)襯里安裝不到位或者材料老化。爐墻散熱主要包括輻射室爐墻散熱和對流室爐墻散熱兩個主要方面，為了有效地減少熱量的損失，在爐墻上涂有一層保溫材料，完好的爐墻保溫襯里可以有效的將熱量進(jìn)行阻擋反射，進(jìn)而減少經(jīng)過爐墻鋼結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)損失的熱量，起到保溫效果。如果裂解爐爐膛襯里保溫材料安裝不到位，會嚴(yán)重影響裂解爐的熱效率。而隨著裂解爐生產(chǎn)運(yùn)行的周期的增加，爐膛內(nèi)襯里的保溫材料就會發(fā)生損壞或者材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致爐膛內(nèi)熱量大量損失，熱效率降低。

（2）裂解爐的排煙溫度對熱效率的影響分析

裂解爐的排煙溫度對于裂解爐的熱效率的影響非常巨大，尤其是在管式裂解爐中，排煙溫度導(dǎo)致的熱損失更大，裂解爐熱效率也就越低。而裂解爐排煙溫度過高主要受以下兩二方面因素的影響。

1）裂解爐原料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在石油化工乙烯裝置生產(chǎn)過程中，對于乙烯裝置裂解爐的原料是有一定的投用比例要求的，如果輕質(zhì)原料投用比例過高，就會增加裂解溫度，進(jìn)而使得裂解爐排煙溫度升高，增加了損失，降低了裂解爐的熱效率。

2）裂解爐對流段有積灰。在乙烯裂解爐生產(chǎn)裝置中，對流段一般都設(shè)有中壓吹灰系統(tǒng)來消除積灰。但是在長時間的生產(chǎn)使用過程中，對流段就會出現(xiàn)積灰，加上不能進(jìn)行在線清理維護(hù)，積灰就會愈發(fā)嚴(yán)重，當(dāng)積灰厚度達(dá)到一定程度時，就會影響到吹灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致生產(chǎn)故障，從而使得裂解爐的排煙溫度升高，造成熱量的大量損失，使得裂解爐的熱效率低下。

（3）裂解爐煙氣的氧含量對熱效率的影響分析

裂解爐煙氣的氧含量偏高是導(dǎo)致裂解爐熱效率低的一個重要原因。在正常的生產(chǎn)狀態(tài)下，在同等排煙溫度下，過?？諝庀禂?shù)越高相應(yīng)的熱效率就會越低，也就是說煙氣熱會隨著過剩空氣系數(shù)的升高而增加。而導(dǎo)致裂解爐煙氣含氧量偏高的原因主要有以下三方面。

1）裂解爐對流段密封不好存在漏風(fēng)現(xiàn)象。裂解爐對流段密封不好存在漏風(fēng)，就會使得煙氣中的含氧量增加，從而導(dǎo)致降低了裂解爐的熱效率。

2）裂解爐原燃燒器燒嘴設(shè)計不夠科學(xué)合理。燃燒器燒嘴孔徑偏小、位置高度不合適等都會影響燃料氣的線路和反射速度，從而導(dǎo)致火焰添爐等情況的發(fā)生，而為了避免這種現(xiàn)象，裝置操作人員只能加大風(fēng)門開度，進(jìn)而增加爐膛內(nèi)的含氧量，因而導(dǎo)致裂解爐熱效率低。

3）裂解爐風(fēng)門系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制不精確。風(fēng)門系統(tǒng)調(diào)節(jié)的精確度非常關(guān)鍵，因為通過控制風(fēng)門開度的大小，可以對裂解爐的火焰燃燒狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是由于有些裂解爐裝置的風(fēng)門系統(tǒng)采用的是人工操作，缺乏統(tǒng)一的火焰調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，增加了操作難度，使得風(fēng)門調(diào)節(jié)彈性大，火焰燃燒狀況不穩(wěn)定，從而增加氧含量，降低了裂解爐的熱效率。

二、裂解爐熱效率的提高措施

（1）采用空氣預(yù)熱技術(shù)

在裂解爐運(yùn)行過程中，燃料的燃燒會提高空氣的溫度，采用空氣預(yù)熱技術(shù)可以有效的改善爐膛內(nèi)的燃燒條件，加快燃燒反應(yīng)速度，提高燃料燃燒的效率，從而降低過?？諝庀禂?shù)，降低煙氣中的氧含量和排煙溫度，從而提高裂解爐的熱效率。

（2）改進(jìn)裂解爐漏風(fēng)點

要對乙烯裝置裂解爐漏風(fēng)處進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)。裂解爐中的底部點火孔、關(guān)火孔等屬于漏風(fēng)處，可以采取合理的改進(jìn)措施以減少漏風(fēng)，避免熱量損失。比如，為避免關(guān)火孔在長期的使用中變形而出現(xiàn)縫隙，可在蓋板處采用模塊化保溫，同時增加保溫墊，以提高裂解爐爐體的密封性，在點火孔處設(shè)計旋片式風(fēng)門，減少漏風(fēng)造成的熱量損失，提高裂解爐熱效率。

（3）降低裂解爐爐墻的熱量損失

為了有效地提高裂解爐的熱效率，減少爐墻的熱量損失是一個非常重要的指標(biāo)。要加強(qiáng)裂解爐裝置的日常檢查與維護(hù)，定期檢查爐墻內(nèi)襯里保溫材料的完好情況，對于襯里保溫材料損壞嚴(yán)重的情況，要及時進(jìn)行更換。

（4）加強(qiáng)日常管理與維護(hù)

首先，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格根據(jù)裂解爐的各項指標(biāo)進(jìn)行日常操作，避免裂解爐設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；其次，要加強(qiáng)爐膛負(fù)壓、燃料氣壓力、以及火嘴等影響因素的控制，一旦發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象就要采取措施進(jìn)行優(yōu)化或整改，以確保裂解爐裝置處于平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)。此外，要加強(qiáng)作業(yè)過程的監(jiān)督，確保操作人員對裂解爐裝置操作、檢修的規(guī)范性，以及對存在的問題能夠得到切實有效的落實，確保安裝工程質(zhì)量，減少爐膛內(nèi)的熱量損失，提高裂解爐熱效率。

（5）強(qiáng)化裂解爐火焰管理，有效降低排煙溫度

為了達(dá)到優(yōu)化裂解爐火焰的目的，提高裂解爐風(fēng)門調(diào)節(jié)的精確度，可以對裂解爐火焰采用二次調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行優(yōu)化。首先，根據(jù)裂解爐常用的投油負(fù)荷對調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大概的制定，然后在每次裂解爐負(fù)荷調(diào)整后根據(jù)制定的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)對火焰進(jìn)行初調(diào)，將裂解爐火焰限制在一個較優(yōu)的范圍內(nèi)，之后再根據(jù)現(xiàn)場火焰的實際情況對風(fēng)門進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。鑒于燃料中的硫含量已得到很好控制，對流段已不會發(fā)生露點腐蝕現(xiàn)象，因此可通過適當(dāng)?shù)慕档驮系念A(yù)熱溫度，來增加原料與對流段煙氣的溫度，進(jìn)而降低排煙溫度。另外也可以采取在對流段增加吹灰器的方法，通過利用蒸汽吹灰、聲波吹灰及化學(xué)吹灰、清洗等方法進(jìn)行在線吹灰，使排煙溫度降低。

結(jié)束語

裂解爐是乙烯裝置中的重要的龍頭裝置，提高裂解爐熱效率能夠有效地提高乙烯生產(chǎn)裝置整體運(yùn)行效益。鑒于影響裂解爐熱效率的因素諸多，在裂解爐裝置實際生產(chǎn)操作與管理過程中，應(yīng)針對各種影響因素進(jìn)行分析和研究，科學(xué)合理地采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，更為合理的控制裂解爐生產(chǎn)運(yùn)行過程中的各種熱量損失，以切實提高裂解爐的熱效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡天生.提高裂解爐熱效率的措施[J].乙烯工業(yè)，2010（01）.

[2]張向民.影響裂解爐熱效率的因素分析及優(yōu)化措施[J].廣東化工，2012（11）.

[3]趙錕，任耀杰.影響裂解爐熱效率的原因分析與對策[J].乙烯工業(yè)，2010（02）.