裂解炉热效率低的影响因素及改进措施

高俊杰

摘要：在乙烯装置中，裂解炉是一个重要的组成部分，裂解炉热效率的高低直接影响到乙烯装置的整体运行效率。本文在对裂解炉热效率低的影响因素进行分析的基础上，探究了相关的改进措施，旨在促进乙烯裂解炉热效率的提高，实现化工的节能减排生产。

关键词：裂解炉；热效率；影响因素；改进措施

裂解炉是乙烯装置中的重要组成部分，也是一个高耗能设备，提高裂解炉热效率是提高整个乙烯装置运行效益的关键。而在实际运行中，由于各方面因素的影响，裂解炉的热效率往往较低，因此加强有关影响因素及改进措施的探究意义重大。

一、裂解炉热效率低的影响因素分析

（一）设备原因

一是炉膛内衬里材料老化或安装不到位。对流室炉墙散热与辐射室炉墙散热是炉墙散热的两个主要方面，为了减少热量的损失，炉墙涂有一层保温材料，完好的炉墙保温衬里可以有效的将热量进行阻挡反射，进而减少经过炉墙外钢板传导失去的热量。但是随着运行的时间越来越长，炉膛内衬里的保温材料就会老化甚至损坏，炉膛内热量就会大量损失。而如果炉膛衬里安装不到位，同样也会影响裂解炉的热效率。二是进出炉膛的对流段模块密封不严。为了防止外界冷空气的进入而造成对流段热量损失，应对进出炉膛的对流段模块进行密封处理，如果密封性不好，在对流段积灰严重的情况下就很容易导致二次燃烧现象，这样不仅损失热量，而且还可能损坏对流段炉管。三是火嘴情况。火嘴在长期的运行中可能存在堵塞的情况，而一旦堵塞就会影响炉膛内部的热量分布不均匀，进而影响裂解炉的热效率。

（二）裂解炉烟气的氧含量

一般情况下，在同等排烟温度下，过剩空气系数越高相应的热效率就会越低，也就是说烟气热回随着过剩空气系数的升高而增加，因此裂解炉烟气的氧含量偏高也是导致裂解炉热效率低的一个原因。而裂解炉烟含氧量偏高的原因主要有以下几方面：一是原燃烧器烧嘴设计不够科学合理。烧嘴孔径偏小、位置高度不合适等都会影响燃料气的反射速度及线路，从而导致火焰添炉等情况的发生，而为了避免这种现象操作人员只能加大风门开度，进而增加炉膛内的含氧量。二是部分裂解炉对流段漏风。裂解炉对流段密封不好就会使得烟气中的含氧量增加，从而影响裂解炉的热效率。三是裂解炉风门调节不精确。通过控制风门开度的大小可以对裂解炉的火焰燃烧状况进行调节，因此风门系统调节的精确度很关键。但是由于有些裂解炉装置的风门系统采用的是人工操作，缺乏统一的火焰调节标准，使得风门调节弹性大，火焰燃烧状况不稳定，从而增加氧含量。

（三）裂解炉的排烟温度

相比于烟气的氧含量而言，裂解炉的排烟温度对热效率的影响更大，尤其是在管式裂解炉中，热损失更大，裂解炉热效率也就越低。而裂解炉排烟温度过高主要受以下几方面因素影响：一是对流段有积灰。虽然乙烯装置裂解炉的对流段一般都设有中压中压吹灰系统，但是在长期的使用中，对流段就会出现积灰，加上不能进行在线维护，积灰就会越来越严重，到一定程度就会影响到吹灰系统的正常运行甚至导致故障，进而使得排烟温度升高，损失大量热量。二是原料结构发生变化。对于乙烯装置裂解炉的原料是有一定的投用比例要求的，轻质原料投用比例过高会增加裂解温度，进而使裂解炉排烟温度升高。

二、提高裂解炉热效率的改进措施

（一）减少炉墙的热量损失

要有效提高裂解炉的热效率，减少炉墙的热量损失是一个重要的方面。首先，应严格根据裂解炉的各项指标进行日常操作，避免设备超负荷运转；其次，要加强装置的日常检查与维修，定期检查炉墙内衬里保温材料情况，对于衬里损坏严重的情况下要进行彻底的更换，同时加强燃料气压力、炉膛负压及火嘴等影响因素的控制，一旦发现异常就要进行优化或整改，以以确保装置的运行状态。此外，要加强监督，确保对装置操作、检修的规范性，以及对存在的问题能够得到切实有效的落实，确保工程质量，减少炉膛内热量损失，提高裂解炉热效率。

（二）运用空气预热技术，科学改进漏风处

裂解炉在运行过程中，燃料的燃烧会使空气的温度升高，采用空气预热技术，可以有效的改善炉膛内的燃烧条件，提高燃料燃烧的效率，加快燃烧反应速度，从而降低过剩空气系数，提高热效率。此外，要对裂解炉漏风处进行科学的改进。裂解炉中的底部点火孔、关火孔等属于漏风处，可以采取合理的改进措施以减少漏风。比如在点火孔处设计旋片式风门，为避免关火孔在长期的使用中变形而出现缝隙，可在盖板处采用模块化保温，同时增加保温垫，以提高炉体的密封性，避免漏风造成热量损失。

（三）加强裂解炉火焰管理，降低排烟温度

为提高裂解炉风门调节的精确度，以达到优化裂解炉火焰的目的，可以对火焰采用二次调节的方式。首先，根据裂解炉常用的投油负荷对调节标准进行大概的制定， 然后裂解操作人员在每次气相裂解炉负荷调整后根据制定的调节标准对火焰进行初调，将裂解炉火焰限制在一个较优的范围内，之后再根据现场火焰的实际情况对风门进行精细调节。在对火焰的二次调节中，应安排具有丰富火焰调节经验的操作人员进行，以避免 调节标准难以量化、调节弹性大的问题，同时制定出更为标准的控制参数。由于裂解炉对流段吹灰系统难以实现在线维修，只能在装置大检修时进行相应的故障处理，因此只能采取其他的方法来降低裂解炉的排烟温度。而目前，燃料中的硫含量已得到很好控制，对流段已不会发生.露点腐蚀现象，因此可通过适当的降低原料的预热温度来增加原料与对流段烟气的温度，进而降低排烟温度。另外也可以采取在对流段增加吹灰器的方法，通过利用蒸汽吹灰、声波吹灰及化学吹灰、清洗等方法进行在线吹灰，使排烟温度降低。

三、结束语

总而言之，裂解炉是乙烯装置中的重要組成部分，提高裂解炉热效率对于提高生产装置整体运行效益的提升意义重大。而裂解炉热效率的影响因素是多方面的，因此在实际生产操作与管理中，应针对各种影响因素进行分析研究，采取科学合理的改进措施，对裂解炉运行中的各种热损失进行更为合理的控制，以尽量减少热量损失，提高裂解炉的热效率。

参考文献：

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[2]张雄飞，黄鹏鸿，王晓刚等.裂解炉热效率低的影响因素及改进措施[C].//全国乙烯工业协会裂解单元的运行与优化专题研讨会论文集.2015：213-218.