烷基苯裝置加熱爐檢修改造節(jié)能分析

張冠華，宗位衛(wèi)

（江蘇金桐表面活性劑有限公司烷基苯車間，江蘇南京 210047）

1 烷基苯裝置加熱爐檢修改造節(jié)能意義

新時期，我國化工行業(yè)進入了高質(zhì)量的發(fā)展階段。一方面，在生態(tài)文明主導(dǎo)、工業(yè)文明與城市文明同步發(fā)展的基本格局下，化工行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)管理中引入了環(huán)境工程，并且增加了針對生產(chǎn)經(jīng)營項目及其業(yè)務(wù)的環(huán)境保護自主驗收工作。在這種情況下，開展烷基裝置加熱爐檢修工作被賦予了更大的價值，同時在裝置改造后能夠?qū)崿F(xiàn)降低污染的目標(biāo)。另一方面，化工企業(yè)作為一種以利潤最大化為主要目標(biāo)的組織機構(gòu)，為了擴增自身的可營利空間、增強與同行業(yè)企業(yè)的競爭能力、進入行業(yè)質(zhì)量體系管理標(biāo)準(zhǔn)競爭之中，十分需要在減能耗、提效率、增經(jīng)濟等多個方面做出重要努力。尤其在社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展條件下，化工企業(yè)既要參與全球同業(yè)競爭，也需要結(jié)合本土市場中由粗放型向集約型經(jīng)濟增長模式轉(zhuǎn)型的實際情況，合理開展技術(shù)升級工作。所以對于現(xiàn)階段的化工企業(yè)而言，除了常規(guī)的年度檢修的安全、環(huán)保意義之外，開展烷基苯裝置加熱爐檢修改造節(jié)能也擴大了檢修改造節(jié)能的實際意義，并且有助于促進化工企業(yè)向著綜合效益產(chǎn)出方向發(fā)展，輔助公司和工廠完成轉(zhuǎn)型升 級等。

2 烷基苯裝置概述及其工藝流程說明

江蘇金桐表面活性劑有限公司烷基苯裝置設(shè)計為年產(chǎn)10萬t烷基苯的大型石化聯(lián)合裝置，主要分成脫氫和烷基化兩大工藝步驟。以高純度的碳9-碳12直鏈烷烴脫氫裝置的使用為例，主要是在鉑系金屬催化劑作用下，臨氫脫氫制取相應(yīng)的單烯烴，再經(jīng)雙烯選擇加氫反應(yīng)和分餾處理去除輕組分后送到烷基化裝置。脫氫環(huán)節(jié)的工藝相對復(fù)雜，包括了分餾處理，并將單烯烴轉(zhuǎn)化為烷烯烴。進入烷基化裝置后，烯烴與苯經(jīng)過烷基化反應(yīng)可產(chǎn)生烷基苯產(chǎn)物。本公司使用的烷基苯聯(lián)合裝置設(shè)計中，可以將沒有參與烷基化反應(yīng)的烷烯烴進行二次利用，具體操作以烷基化分餾系統(tǒng)完成對未反應(yīng)的烷烴分離處理后，通過循環(huán)方式進入脫氫環(huán)節(jié)進而達(dá)到對資源的有效利用。另外，烷基苯聯(lián)合裝置中內(nèi)置了兩臺連續(xù)運行的加熱爐：脫氫進料加熱爐F-301和再沸器熱油加熱爐F-501，全年連續(xù)運轉(zhuǎn)。兩臺加熱爐的主要燃料為天然氣，加熱爐燃料燃燒后的煙氣可以通過爐頂排出，然后，經(jīng)聯(lián)合煙道進入余熱回收系統(tǒng)；煙氣經(jīng)過擾流子空預(yù)器E-521和熱管換熱器E-520與新鮮空氣進氣換熱冷卻后，通過引風(fēng)機K-521抽到煙筒排放（圖1）。

圖1 裝置加熱爐煙氣系統(tǒng)流程圖

3 加熱爐主要檢修改造項目

烷基苯裝置按計劃在2021年10—11月進行了為期42d的大檢修，加熱爐檢修的改造項目主要有如下幾項：

首先，對以前的烷基苯裝置加熱爐檢查資料進行了查閱與分析，并根據(jù)實際檢修需求制作了檢修方案。其中包括了檢修內(nèi)容、檢修步驟、檢修記錄表。以檢修內(nèi)容為例，包括了故障排查、加熱器改造部分設(shè)備的性能檢測等。在檢修步驟方面，則按照由外而里、由大到小的順序設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)化流程，整個檢修過程檢修一項、記錄一項，有效預(yù)防了檢修中潛在的風(fēng)險。同時，根據(jù)檢修構(gòu)成要素與檢修指標(biāo)制作了內(nèi)容明確的檢修記錄表，提高了檢修流程的標(biāo)準(zhǔn)化操作水平，也增加了檢修效率。

其次，加熱爐檢修改造中的重點部分集中在四個方面：①更換10臺漏風(fēng)的單氣缸快開風(fēng)門為雙氣缸快開風(fēng)門。②兩臺加熱爐已連續(xù)運行兩年，需要對加熱爐的輻射室和對流室的爐管進行清灰。③兩臺加熱爐從2013年建成投產(chǎn)以來，內(nèi)襯一直沒有修補過，存在一定的老化脫落，本次檢修改造對內(nèi)襯進行修補。④因換熱效果下降，排煙溫度偏高，余熱系統(tǒng)熱管換熱器E-520整體更換。為了保障改造項目能夠根據(jù)檢修改造方案中的具體計劃按部就班完成，針對每項改造工作進行了專業(yè)化實踐。例如，在更換單氣缸快風(fēng)門過程中，考慮到更換總臺數(shù)為10臺，制定了統(tǒng)一的更換流程，重點按照先拆后裝的基本原則，拆除一臺安裝一臺，確保了更換的有序性與安全性。而且，在更換每臺后通過對其安裝連接部位的檢查確保了安裝有效之后，才開展下一臺更新工作，較好地達(dá)到了預(yù)期的安裝目標(biāo)。

再如，加熱爐內(nèi)灰過程中，先利用測量工具對其灰塵的厚度進行了測量，分成對流段清灰和輻射段清灰。然后，根據(jù)積灰部位開展了快速清除。為了預(yù)防清灰過程中產(chǎn)生污染，一方面設(shè)置了收集袋，一邊清除一邊進行收集，最后集中處理，預(yù)防了清灰過程給設(shè)備與工作人員及環(huán)境造成污染。清灰工作完成后，通過全面檢查、清潔后，確保輻射室和對流室的爐管無灰塵且管壁完好后，進入下一項工作事項?？紤]到內(nèi)襯存在老化脫落現(xiàn)象，在檢查完內(nèi)襯實際情況后，通過改造組的分析，根據(jù)老化脫落范圍及程度，先對其中的老化部分進行了清理，并在處理完需要更換的內(nèi)襯邊緣后，對其實施了更換。更換完畢，通過交叉檢查確保更換無誤后，對余熱系統(tǒng)熱管換熱器E-520實施了整體更換。由于該設(shè)備體積較大，在對施工周邊環(huán)境進行勘察后，確定了吊裝設(shè)備的?？康攸c，并結(jié)合實際更換位置，在調(diào)整好吊裝設(shè)備方向與角度后，先將已經(jīng)拆除的E-520設(shè)備進行了吊離處理。然后，將新的余熱系統(tǒng)熱管換熱器E-520吊裝到安裝位置并開始進行安裝施工，整個安裝過程中包括了放樣測量、檢查安裝部位、安裝調(diào)整、安裝后的復(fù)檢，以及最后的調(diào)試、保溫等工作。

經(jīng)過按部就班的操作，在沒有發(fā)生任務(wù)風(fēng)險的情況下，以上各項檢修項目均獲得了順利完成，加熱爐按有關(guān)規(guī)定和開工方案于2021年11月15日重新開工點爐，11月22日裝置生產(chǎn)出合格的烷基苯產(chǎn)品，實現(xiàn)裝置一次開車成功，檢修改造取得圓滿成功。

4 檢修后加熱爐運行參數(shù)統(tǒng)計

檢修改造節(jié)能工作全部完成后，對檢修記錄表中記錄的檢修前數(shù)據(jù)與檢修后數(shù)據(jù)進行了比較，分析了檢修后平穩(wěn)生產(chǎn)時期的加熱爐運行數(shù)據(jù)。檢修后的F-301加熱爐、F-501加熱爐運行參數(shù)如表1～表2所示。

表1 檢修后F-301加熱運行參數(shù)

表2 檢修后F-501加熱爐運行數(shù)據(jù)

對比停開工前后烷基苯裝置加熱爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)變化情況，可以看出，加熱爐效率提高了1%以上，裝置天然氣的單耗有所下降，檢修改造的節(jié)能效果相對顯著。由此，也證實了檢修改造節(jié)能項目獲得了較好完成。

5 節(jié)能計算過程及效益分析

由于現(xiàn)階段化工企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中，十分重視環(huán)境保護自主驗收工作，因此，一方面通過企業(yè)自身的環(huán)境保護監(jiān)測與調(diào)查，以及環(huán)保局監(jiān)測，能夠較好地完成對煙氣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。另一方面，節(jié)能計算過程及效益分析數(shù)據(jù)以環(huán)保局監(jiān)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，因此，在本次研究中以環(huán)保局監(jiān)測的煙氣數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。具體的統(tǒng)計如表3所示。

從表3可以看出，加熱爐排煙溫度和煙氣排放量均下降明顯，在這種條件下，隨著煙氣排放量、排煙溫度的下降，也減少了熱量損失。所以，整體上的使熱量損失減少了很多。根據(jù)這個減少的熱量進行估算，可以得到檢修改造的節(jié)能效果。計算過程如下：

表3 金桐公司加熱爐廢氣類日數(shù)據(jù)改造前后對比表

下降的溫差ΔT=112-89=23℃

每小時排放的煙氣體積V=719 864/24≈30 000m3

每小時煙氣質(zhì)量

每小時減少的熱量

天然氣的熱值按8 200大卡/m3≈3.5×107J/m3， 則每小時節(jié)省的天然氣用量為1.1×109/3.5×107= 31.4m3；加熱爐爐效率按93%計算，每天可節(jié)省天然氣量31.4/0.93*24=810m3。

工業(yè)用天然氣按2.8元/m3，則每天節(jié)省的費用為：810×2.8=2 268元，即每天的經(jīng)濟效益為2 268元。

通過以上計算可以看出，在本次檢修改造節(jié)能項目完成后，對改造后的烷基本裝置進行開車運行，裝置運行處于平穩(wěn)狀態(tài)，而裝置的主要能耗——天然氣使用量也隨著裝置功能的提升而產(chǎn)生了明顯的下降，由此說明整個檢修改造工作成效明顯，取了較好的改造效果。

6 結(jié)論

1）通過對烷基苯裝置加熱爐開展系統(tǒng)檢修改造，裝置加熱爐中的排煙溫度顯著降低。根據(jù)計算結(jié)果顯示，一方面提高了加熱爐效率，另一方面減少了天然氣的消耗，節(jié)能效果明顯。

2）通過計算和比較，在裝置相似處理量的情況下可節(jié)約天然氣約810m3/d，為我廠取得了良好的經(jīng)濟效益。

3）裝置檢修順利完成，交出了一份標(biāo)準(zhǔn)化檢修的成果，更為后期裝置的穩(wěn)定運行，奠定了更加堅實的基礎(chǔ)。這次檢修改造，建立了公司檢修的新標(biāo)桿，打造了公司檢修的樣板工程。檢修改造后，裝置運行更加穩(wěn)定，保障了工廠的安全生產(chǎn)和公司的效益。