影響裂解爐熱效率的原因分析及與對策研究

關霽陽(中韓石化武漢乙烯 湖北省武漢市 430082)

裂解爐的實際消耗，在化工生產(chǎn)中占據(jù)較高比例，由此必須深入分析影響裂解爐熱效率的原因，提出有效的對策，在保障雙烯收率正常的基礎上，降低其在燃料方面的消耗量，保障裂解爐的經(jīng)濟特性，不斷提高裂解爐的熱效率，綜合主要的影響因素，利用科學措施，穩(wěn)定乙烯裝置的發(fā)展。

一、分析裂解爐的實質(zhì)

裂解爐工作的實質(zhì)主要分為兩部分，第一是通過加熱，使烴和蒸汽混合物在爐管內(nèi)進行熱裂解反應；第二是回收剩余熱量，實現(xiàn)重新利用，負壓爐形成熱氣對流，促使裂解原料迅速達到相對的裂解溫度，保障裂解爐熱效率的平衡狀態(tài)，促使熱效率達到最大化，如下圖1，為裂解爐傳熱的基本過程，保持進入=輸出，即可滿足裂解爐的平衡原則。實際裂解爐的熱效率，可以根據(jù)相關的公式計算，明確影響熱損失的因素，確保裂解爐的熱效率處于優(yōu)化狀態(tài)，一方面保障熱效率的穩(wěn)定狀態(tài)，另一方面體現(xiàn)裂解爐熱效率控制的科學性。

圖1 裂解爐的傳熱圖示

、裂解爐熱效率的影響因素

影響裂解爐熱效率的因素，主要有三類，降低裂解爐的實際能效，干擾熱效益的產(chǎn)出，具體分析如下：

1.裂解爐壁散熱影響

裂解爐壁，即爐墻部位，以對流和輻射的方式，散發(fā)熱量。實際散熱的過程中，較容易受到外界因素影響，如：風速、溫度等，形成散熱損失，影響熱效率。例如：外界穩(wěn)定呈現(xiàn)下降趨勢時，爐墻結構的溫度隨之改變，同樣表現(xiàn)為下降變化，增加對流傳熱的速度，形成一定程度的散熱。此類現(xiàn)象集中出現(xiàn)在使用年限已久的裂解爐結構，大量熱量在傳遞上被抑制，無法保持裂解爐的熱效率。

2.排煙溫度的影響

保障裂解爐的熱效率，實質(zhì)是降低熱量損失，但是在裂解爐產(chǎn)熱的過程中，由于排煙影響，帶走諸多熱量，形成嚴重的熱損失[2]。加熱原料基本含有硫元素，導致排煙過程中，煙氣受溫度影響，迅速凝結，不僅干擾熱效率，同時凝結后的含硫液體，腐蝕裂解爐結構。根據(jù)排煙溫度與熱效率的關系，得出以下圖示，如圖2，由此可見：排煙溫度越高，對裂解爐的影響越大，直接降低熱效率的產(chǎn)生，干擾裂解爐的實際效率。

圖2 排煙溫度與熱效率的關系圖

3.煙氣熱量損失

煙氣熱量影響裂解爐熱效率的損失率。例如：煙氣流量干預熱系數(shù)，改變原本穩(wěn)定的系數(shù)，促使爐內(nèi)熱效益明顯降低，增加裂解爐的熱損失。部分裂解爐增加燃料的使用數(shù)量，由此形成惡性循環(huán)，不僅降低熱效益，還會影響到裂解爐的本身性能。

二、提高裂解爐熱效率的措施

提高裂解爐的熱效率，必須以實際的影響因素為主，規(guī)劃影響方式，才可提出穩(wěn)定的應對措施，對其做如下匯總。

1.優(yōu)化裂解爐的爐墻結構

解決裂解爐在散熱方面的影響，提出防漏堵風措施。裂解爐在運行中，一旦出現(xiàn)不符合常規(guī)的現(xiàn)象，如：部件損壞、變形、掉落等，表明裂解爐處于不正常的運行狀態(tài)，必須強化爐墻結構，避免熱效益損失。第一，做好預防工作，針對裂解爐，選擇合適的耐火材料，提高絕熱能力，尤其是爐襯結構，是影響熱效益的主體結構，根據(jù)裂解爐的工作情況，制定停爐檢修計劃，重點修復爐襯結構，改善爐襯工藝，提高裂解爐的密閉性，同時針對其他重要部位，實行科學檢修，以提高熱效率為目的，實現(xiàn)裂解爐的高效益；第二，加強監(jiān)管力度，時刻監(jiān)控裂解爐的運行，強化防漏堵風，盡量保障監(jiān)控力度，發(fā)揮實質(zhì)作用，避免裂解爐出現(xiàn)熱量損失，降低運行風險。

2.降低排煙溫度的措施

有效降低排煙溫度，有利于裂解爐溫度的提升，盡量將排煙溫度控制在最低狀態(tài)，將吹灰作為降低影響的一項措施，合理約束吹灰工藝，嚴格規(guī)劃吹灰安排。例如：針對處于運行工作中的裂解爐，以周為周期，基本保持2次或兩次以上的吹灰次數(shù)，而且吹灰時間大于等于20分鐘。對比吹灰前后裂解爐的工作狀態(tài)，做好熱效益的記錄工作，進而制定更加貼近裂解爐高熱量的吹灰措施。除此以外，在裂解爐停爐期間，綜合檢查爐內(nèi)情況，重點排查對流段各盤管是否存在結焦，采取合理的清理措施，結焦嚴重需更換預熱盤管。由此，可以保障裂解爐正常的工作狀態(tài)，避免受結垢的影響，無法降低排煙溫度。實際裂解爐對燃料氣組分的選擇，同樣需要注意科學性，降低硫元素的腐蝕影響，也可以提高裂解爐的工作效率。

3.控制氧含量

針對裂解爐內(nèi)的氧氣進行控制，可以明顯降低煙氣損失的影響。首先保障裂解爐的安全狀態(tài)，然后在實行氧含量控制，利用負式壓[3]。方例式如，作：當用氧于氣含含氧量量高，根時據(jù)，適爐當膛調(diào)內(nèi)小實燒際嘴燃風燒門情，況達，到調(diào)合節(jié)適負壓值方

即可，既可以滿足裂解爐對氧含量的需要，又可以防止煙氣熱量損失，達到理想狀態(tài)。

結束語

優(yōu)化裂解爐生產(chǎn)，提高熱效率，是化工工業(yè)高水平運行的重點，不僅表現(xiàn)出系統(tǒng)特性，同時延長工作周期。裂解爐的生產(chǎn)效益，直接關系到化工生產(chǎn)的能力，必須確保核心裝置的穩(wěn)定性和效益性，才可推進生產(chǎn)進行。針對裂解爐實際和熱效率的產(chǎn)生方式，規(guī)避干擾因素的影響，提出可靠對策，體現(xiàn)裂解爐的技術性，提高實際熱效率的產(chǎn)出量。

[1]劉玉東,趙欣,趙朝文,艾金輝.乙烯裝置裂解爐節(jié)能改造[J].石化技術與應用,2011(03).

[2]萬璐.乙烯裂解爐的熱力學分析與節(jié)能措施[J].齊魯石油化工,2006(01).

[3]劉玉東,李永,何金龍.利用新技術新方法提高裂解爐熱效率[J].中外能源,2010(02).