乙烯裝置裂解爐節能降耗研究

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摘要：研究與實施乙烯裝置裂解爐節能降耗是石油化工產業發展的必然結果。主要從裂解原料的選擇與優化、燒焦控制方案的改良、熱效率的提高、新型節能技術的應用以及裂解爐管理的加強等五個方面分析了乙烯裝置裂解爐節能降耗措施。

關鍵詞：乙烯裝置；裂解爐；節能降耗措施；分析

1裂解原料的選擇與優化

裂解原料的性質決定了乙烯的收率，也影響著乙烯裝置的綜合能耗，使用乙烯裝置生產乙烯的成本大部分為裂解原料費用。有數據表明，裂解原料費用最高可占據總成本的75%。因此，可采取合理選擇與優化裂解原料的措施實現節能降耗。選擇與優化裂解原料時，應當充分發揮煉油化工一體化的優勢，基于對煉油收率與品質的充分考慮，科學選擇原油的品種與品質，并按照不同品種與品質進行原油的分儲、分輸以及分煉。也應當根據實際需求對裂解原料配置結構進行適當調整，基于實際科研能力與生產能力，研究最優原料加工方案，加大含大量正構烷烴的輕石腦油等優質乙烯原料的供應，以此改善裂解原料的整體品質，從而提高乙烯收率，實現節能降耗的目的。需要注意的是，必須根據不同裂解原料在不同爐型中的表現控制裂解溫度、汽烴比以及進料量等工藝操作參數；而且，控制裂解溫度時要做到窄范圍穩定控制。倘若裂解原料的性質與原本的設計之間沒有較為明顯的差異，則參照設計的參數進行相關的裂解原料工藝操作；如果要提前了解并掌握原料的裂解效果、裂解溫度以及裂解后的乙烯收率，則使用仿真工具進行裂解流程模擬。

2燒焦控制方案的改良

乙烯裝置裂解爐爐管內由于長時間的裂解反應，會產生一層焦，阻止熱量的傳遞，再加上裂解反應本身為強吸熱反應，所以結焦后，反應溫度達不到要求，從而降低乙烯收率，影響裂解爐的爐管性能。故而，要將所結的焦燒掉。大量的燒焦實踐操作證明，燒焦的過程是完全耗能的過程。因此，可采取改良燒焦控制方案的措施實現節能降耗。改良燒焦控制方案時，應當充分考慮裂解深度、稀釋比、燒焦次數、焦垢厚度、結焦速度、氧氣流量、空氣流速以及燒焦溫度等對裂解爐燒焦效果的影響，對不同類型裂解爐燒焦工藝的特點做深入分析，針對不同類型裂解爐燒焦工藝進行合理優化。以GK-VI型裂解爐為例，燒焦前期，一旦燒焦溫度過高，就會使得大量焦垢從爐管內壁上脫落，從而導致爐管堵塞，而且，溫度過高也容易使爐管局部累積大量的熱量，從而導致爐管被燒壞，嚴重時可導致爐管被燒穿。所以，燒焦前期應當將溫度控制在相對較低的范圍內，同時，提高稀釋蒸汽的流量以及裂解系統整體的熱容量。燒焦過程中，遵循適量、穩定以及循序漸進的原則，逐步提高爐管內的氧氣流量與燒焦溫度的參數，控制SA壓力參數在0.5MPa以上；通入氧氣后，觀察爐管表面溫度變化及爐管狀態，同時，使用紅外測溫儀以每兩刻鐘一次的頻率、以層級爐管最高溫度為標準檢測爐管表面溫度，防止出現燒壞爐管的現象。當輻射段爐管表面溫度過高時，通過調整爐管內空氣量、稀釋蒸汽量以及調節火嘴等手段控制其表面溫度，以保證輻射段爐管焦垢清理的全面性。燒焦結束后，對爐管內燒焦氣進行采樣分析，并基于分析結果進一步改良燒焦控制方案。

3熱效率的提高

裂解爐熱效率過低是導致能源消耗較大的重要因素之一。因此，可采取提高熱效率的措施實現節能降耗。提高熱效率的方法有三種，分別是降低排煙溫度、控制過剩空氣系數以及加強絕熱保溫。降低排煙溫度時，應當在充分考慮酸性氣體漏點溫度的基礎上，通過對爐管材質等級的針對性提高，以及對燃料含硫量的限制，避免發生爐管腐蝕現象，并通過改進爐管設計、定期吹掃爐管表面積灰等方式實現對排煙溫度的降低，從而促進熱效率的提高。實踐證明，使用此方法的情況下，熱效率最高可達94%。控制過?？諝庀禂禃r，應當在爐管內燃料完全燃燒的基礎上，降低過?？諝庀禂?。實踐證明，過剩空氣系數每下降10%，熱效率可提高2%。加強絕熱保護時，應當選擇優質的保溫材料，或者調整保溫層厚度，以減少爐體熱損失。

4新型節能技術的應用

新型節能技術不僅能夠減少裂解過程中的損失，降低裂解反應對爐管性能的影響，而且能夠緩解石油化工生產帶來的能源緊張局面，同時，還能夠提高能源的綜合利用率。因此，可應用新型節能技術實現節能降耗?？蓱糜诹呀鉅t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。實踐證明，相較于普通電機，變頻電機可節電40%。在應用燃燒空氣預熱技術的過程中，使用如排煙余熱等廢熱源預熱空氣，或者使用蒸汽、急冷水等介質預熱空氣，以節約燃料的用量。實踐證明，節約燃料用量的多少幾乎和預熱空氣的熱負荷等同。在應用爐管強化傳熱技術的過程中，使用扭曲片加強爐管傳熱，并對扭曲片安裝部分進行定期檢測。實踐證明，扭曲片具有均勻分布爐管內溫度、減少結焦等作用，可節約燒焦過程成本投入。在應用裂解爐與燃氣輪機聯合技術的過程中，先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。實踐證明，聯合系統下的燃料使用率可達80%以上，并能夠將裂解爐的有效能源利用率提高10%。

5裂解爐管理的加強

乙烯裝置裂解爐管理工作是否落實到位會直接影響裂解爐的運行效率，從而影響能源的有效利用。因此，可采取加強裂解爐管理的措施實現節能降耗。加強裂解爐管理可從如下兩個方面入手：其一，設備管理。其管理內容主要包括日常處理漏風點、定期清理對流段與急冷鍋爐、細化檢修方案。日常處理漏風點的主要目的在于減少過?？諝庀禂?，避免煙氣損失，防止燃料過度消耗；定期清理對流段的主要目的在于控制排煙溫度，防止熱能損失；定期清理急冷鍋爐的主要目的在于提高蒸汽產量，增加高位熱能的回收；細化檢修方案的主要目的在于將檢修職責落實到個人，防止人為因素影響乙烯裂解爐的有效利用。相關管理人員可采取改造導向器與看火孔、設計卡具等措施處理漏風點；采取化學清洗、水力燒焦等措施清理對流段與急冷鍋爐；采取建立檢修檔案、制定檢修計劃、加大檢查與驗收工作執行力度、加強日常維護等措施細化檢修方案。實踐證明，使用化學清洗結合水力清焦的方式清理裂解爐對流段，裂解爐結垢狀況得到明顯改善，排煙溫度也有了明顯降低，而熱效率得到了顯著提高。此外，對型號為BA-2115的乙烯裂解爐的急冷鍋爐進行水力清焦，同等進料情況下其蒸汽產量每小時提高了8t左右，而排煙溫度降低了10。C。其二，生產、工藝管理，其管理內容主要包括優化操作參數、合理且嚴格控制操作參數以及加強生產操作管理.管理時需要注意標定裂解爐。在優化操作參數的過程中，管理人員可使用虛擬仿真技術模擬不同型號的裂解爐在不同環境及條件下的裂解情況，并借助數據分析軟件得出裂解深度、裂解周期、乙烯收率、COT溫度等方面的最優操作參數。控制操作參數時，管理人員需要充分考慮影響操作參數向設計值靠攏的重要因素，并對其進行合理控制。加強生產操作管理時，管理人員需要對裂解爐的點火時間進行合理安排，也要充分考慮環境因素對裂解爐使用效率的影響，做好定期吹灰工作以及吹灰器的檢查與維修工作。

6結語

要想實現乙烯裝置裂解爐的節能降耗，不僅需要科學合理地選擇與優化裂解原料、改良燒焦控制方案，也需要提高裂解爐的熱效率，并在裂解爐中應用新型節能技術，還需要加強對裂解爐的管理，促進能源與資源的有效利用，從而實現節能降耗的目的。

參考文獻

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作者:潘偉 單位:浙江石油化工有限公司