乙烯裝置裂解爐節能降耗措施分析

文_邱雨佳 孫偉 王勇猛 朱志成 沈陽石蠟化工有限公司

1 乙烯裂解爐相關概述

乙烯裂解爐是乙烯生產環節當中的重要設備之一，裂解爐在乙烯生產過程當中的運行狀態，直接決定了乙烯生產所需要的能源消耗。

乙烯裂解爐在乙烯具體的生產過程中，首先將裂解的原料在對流室當中進行預熱，在預熱流程結束后，裂解原料會產生一定量的蒸汽，然后利用對流室將蒸汽進一步加熱和處理，待到裂解原料以及其產生蒸汽均達到初裂解的溫度時，將裂解原料從對流室傳送到裂解爐的混合罐當中，并將裂解原料根據實際的情況均分到輻射段的爐管當中進行下一階段的熱裂解。此時需要將在輻射段出口產生的裂解氣通過爐管運送到急冷器當中，再由裂解爐當中的冷水系統對其進行降溫以及換熱的工作，從而形成成品的乙烯。在這一過程當中需要注意的是，乙烯裂解爐會產生排煙，且排煙會伴隨著非常高的溫度，大部分能量也會隨著高溫排煙被浪費，無法回收和利用，造成巨大能源消耗以及能耗過高。

2 乙烯裂解爐導致能源消耗過高的技術弊端

2.1 乙烯生產過程中的排煙攜帶大量熱能

由于裂解爐在設計之初缺乏良好的吹灰裝置，導致其自帶的吹灰裝置以及自動控制系統在實際的應用中還存在諸多沒有解決的問題，無法對裂解爐中的對流段以及關鍵部位進行及時的清理與吹灰，使對流段中存在大量的結垢與積灰吸收了裂解爐排煙過程中的大量熱能。通常情況下，裂解爐在初始投入乙烯生產的運營當中，排煙溫度基本在165℃左右，而隨著對流段當中結垢的持續增加，后續的排煙溫度基本可以達到200℃左右，這種情況在一定程度上造成了裂解爐在乙烯生產過程中能耗的增加，導致能源的浪費。

2.2 爐管堵塞受熱不均勻熱效率降低

根據乙烯裂解爐主體結構以及相關技術情況，裂解爐隨著使用時間的推移會出現爐管內部變形的情況，一旦爐管變形嚴重或彎曲將會導致裂解爐對乙烯熱處理不均勻。同時，如果爐管內部變形的情況長時間得不到及時有效地處理，將會導致爐管內部堵塞，使乙烯原料在爐管內部受熱不均勻情況進一步加重，從而導致其熱效率的進一步下降，并增加裂解爐能源消耗。

2.3 燒焦方式不合理

在裂解爐裝置進行乙烯生產的過程當中，對乙烯原料處理的燒焦方案采用不當也是導致裂解爐能源消耗過大的重要因素。在乙烯生產過程中，裂解爐裝置通常需要長時間的運行和工作，如果相關技術人員在燒焦的環節沒有對燒焦的時間進行良好的把控，導致造成燒焦時間過長，從而使裂解爐在燒焦環節造成嚴重的能源消耗和浪費。同時，如果相關技術人員對裂解爐的冷熱設備使用不夠合理，出現一臺或多臺設備同時運行的情況，也會導致能源浪費，增加乙烯裝置在生產環節的能耗。

3 乙烯裝置裂解爐節能降耗具體措施分析

3.1 合理選擇裂解原料

裂解原料的性質與質量能夠直接決定乙烯成品的質量，同時裂解原料的性質與質量對乙烯裝置裂解爐的能源消耗也有著非常直接的影響，因此對裂解原料的合理選擇對于乙烯生產環節的成本控制以及裂解爐的能源控制具有非常重要的價值和作用。合理選擇裂解原料，首先需要從煉油收率方面進行考慮，保證其原料在裂解爐中能夠得到良好的煉油收率。其次需要從煉油的品質方面進行考慮，避免因為低價采購劣質裂解原料，造成后期乙烯的品質下降。最后需要從裂解原料成本的合理性方面進行考慮，保證裂解材料的采購符合乙烯生產的經濟性。

3.2 優化燒焦方案

由于乙烯裝置裂解爐長時間的裂解反映，爐管內部結成的焦會吸收過多熱量，嚴重阻礙熱量在爐管中的良好傳遞，使裂解爐中的裂解原材料無法快速達到所需要的反映溫度，從而直接影響到裂解原料的良好反映，進而降低乙烯收率。與此同時，這種情況的出現會導致裂解反映時間延長，進一步增加乙烯裝置爐能耗，因此需要處理結焦（即燒焦環節），對不同類型裂解爐燒焦工藝的特點做深入分析，在燒焦環節對燒焦處理方案進一步優化和改良。

以GK-VI 型裂解爐為例，在燒焦的初始階段，一旦出現溫度升高過快的情況，很容易導致爐管當中的焦垢發生大面積的脫落，從而導致爐管堵塞，此時溫度升高過快并讓爐管在短時間內積攢大量熱能。由于爐管所承受的最高熱量有限，短時間的熱能激增會出現燒壞爐管的情況，因此在燒焦方案的制定及具體落實中，需要對爐管的溫度進行實時的管監與控制，可采用相關測溫儀器等設備對爐管的最高溫度進行監測，既能防止在燒焦過程中對爐管的損壞又能降低裂解爐能耗。

3.3 提升裂解爐的熱效率

裂解爐的熱效率過低會使裂解爐內部的反映時間延長以及反映不充分，并在一定程度上增加深裂解爐的能耗。因此，要進一步降低裂解爐裝置的能源消耗，就需要有效地提高裂解爐的熱效率。根據目前主流的裂解爐結構和應用技術，提升熱效率有降低排煙溫度、控制過剩空氣系數、加強絕熱保溫三種有效方式。據有關數據顯示，通過科學良好的方式降低排煙溫度，能夠實現熱效率的快速提升，最高可達90%以上，但在利用降低排煙溫度提升裂解爐的熱效率時，需要對酸性氣體的溫度進行充分考量，因為酸性氣體對管壁具有一定的腐蝕性，所以涉及到酸性氣體的排放可適當提高爐管的耐腐蝕度。大量實驗證明，過剩空氣系數每下降10%，熱效率可提高2%，但在利用控制過剩空氣系數方式提升裂解爐的熱效率時，需要將降低過剩空氣系數的相關操作建立在爐管內燃料完全燃燒的基礎上。利用加強絕熱保溫方式提升裂解爐的熱效率時，需要注意對保溫材料厚度的把控，厚度合適的保溫材料才能減少爐體熱損失。

3.4 新型節能技術的應用

新型節能技術在裂解的過程當中，能夠有效地減少裂解環節所發生的損失，并減緩爐管在放映過程中受到的損耗。

可應用于裂解爐的新型節能技術包括風機變頻技術、燃燒空氣預熱技術、爐管強化傳熱技術以及裂解爐與燃氣輪機聯合技術等。在應用風機變頻技術的過程中，使用變頻電機代替驅動風機運行的普通電機，并撤除煙道擋板。燃燒空氣預熱技術可以利用裂解爐中的蒸汽、急冷水等介質對空氣進行提前的預熱，從而實現及節約燃料（能源）的目的。爐管強化傳熱技術主要是通過扭曲片加強爐管傳熱，需要對扭曲片安裝部分進行定期檢測，從而使爐管溫度更加均勻減少結焦，降低后期燒焦所需要的成本支出，進而降低能源消耗。裂解爐與燃氣輪機聯合技術是將燃料氣導入燃氣輪機發電，然后把發電中產生的高溫燃氣送入裂解爐中，以此作為助燃空氣。上述四種新型節能技術的科學合理使用能夠有效實現燃料（能源）利用率的提高，從而實現乙烯裝置裂解爐的節能降耗。

3.5 完善裂解爐的維護管理工作

良好的維護管理工作是保障裂解爐穩定運行的重要基礎，也是保障裂解爐在運行過程中提高能源利用率的重要手段，因此日常處理漏風點、定期清理對流段與急冷鍋爐、細化檢修方案等非常必要。

4 結語

在化工生產領域，乙烯生產是化工生產中能源消耗的大戶，想要實現化工生產領域消耗能源的降低，在乙烯生產過程對乙烯裝置裂解爐進行能源消耗的優化和節能的必要性顯而易見。

因此，在乙烯生產過程中，通過對乙烯裝置裂解爐采取節能降耗措施，不僅能進一步降低乙烯在生產過程當中的能源消耗，也能有效實現我國化工產業能源消耗的降低，從而為實現化工產業的綠色、可持續發展做出應有貢獻。