16万吨乙烯裂解炉H炉黑体技术效果分析

严桂华 原强 孔洁 赵明辉（中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司，甘肃 兰州730060）

根据兰州石化节能管理控制标准和中石油炼化板块对加热炉的相关要求，为了进一步提高裂解炉的热效率，降低燃料气消耗，兰州石化公司借鉴国内众多炼化企业对裂解炉采用的节能改造经验以及当前国内领先的裂解炉节能技术，采用黑体技术对裂解炉H炉实施节能改造。通过黑体技术，提高辐射室炉衬的发射率，增加辐射强度，以达到提高裂解炉热效率，减少裂燃料气消耗的目的。

1 黑体技术

黑体技术是根据红外物理的黑体理论，将绝对黑体的概念技术化，采用一定的材质与加工工艺制成集“增大炉膛传热面积、提高辐射室炉衬发射率和增加辐射照度”三项功能于一体，其发射率达到0.95（1002℃，中国测试技术研究院测试）的工业标准黑体，称为黑体元件。

黑体节能技术就是将黑体元件设置于炉膛内壁适当部位，既增大传热面积，又提高炉膛的发射率，黑体元件具有基本不老化的特性，更能对炉膛内热源产生的热射线进行有效的调控，黑体元件在炉膛内成为热射线传递的“二传手＂，巧妙地完成对热射线的调控,使之从漫射的无序状态调控到有序，将热射线直接射向被加热的炉管，强化辐射传热，提高热能的利用率，从而起到节省燃料气的作用。

图1 节能原理示意图

表1：改造前运行数据统计

表2：改造后运行数据统计

2 黑体技术节能改造实施过程

本次改造利用装置大检修机会，于2019 年6 月8 日-17 日进行了技术节能改造施工：

（1）检查H 炉A 炉膛、B 炉膛炉衬耐火材料的工况，确保具备安装黑体元件的条件。

（2）分别根据H炉A炉膛、B炉膛辐射段内部空间情况和炉管位置确定在合理的位置上安装黑体元件,按照每平米约60个元件排布，黑体元件安装避开检修孔边缘、窥火孔、炉墙裂缝边缘100mm；避开烧嘴约150mm。

（3）根据安装位置搭设脚手架进行施工，对安装炉衬表面进行强化处理。

（4）在强化后的炉衬表面安装黑体元件，计划安装黑体元件18680件，实际安装19087件（见图2）。

（5）最后进行全炉衬黑体安装检查。

图2 黑体元件实物图

3 黑体技术节能效果分析

为保证结果的准确性，设置了对比原则：一是取裂解炉达到稳定运行状态，且每小时投油负荷相近的时段进行比较；二是取前后同样投料天数，并对投油负荷出现波动的进行剔除。

对以上两组数据进行对比：（如表1～表2所示）。

3.1裂解温度

裂解温度是调节裂解气质量的主要手段，温度低则不能保证裂解气中的“双烯”收率，温度高虽然“双烯”收率增加但二次反应加快，过高的裂解温度使“双烯”收率反而减小，炉管结焦速率加快，运行周期缩短。与改造前相比，改造后裂解温度略有下降，根据对原料及裂解气分析结果等综合分析，在当前裂解温度下，裂解深度较之前基本相同，双烯收率均到达目标值，下降的原因为更换热偶所致。

3.2 产气比

产汽比为高压蒸汽的产量与投油负荷的比值，其值的大小能够直观的反应裂解炉的产汽能力。

改造前：22.6/21.99=1.025

改造后：23.9/22.02=1.085

产汽比较改造前高说明裂解炉的产汽能力有所增加。

3.3 燃料气消耗

改造前负荷为22t/h时燃料总消耗平均为：

(1.603+2.005)t/h=3.608t/h

改造前负荷为22t/h时燃料总消耗平均为：

(1.585+1.964)t/h=3.550t/h

改造前后相同负荷下燃料气降幅为：

（3.608-33.550）÷3.608×100%=1.61%

3.4 热效率

根据计量部（集团公司西北石化节能监测中心）提供的加热炉报表，黑体技术应用后，H炉单炉热效率由之前的90.3%提升到91.4%，达到了热效率不小于91%的目标值。

4 结语

黑体技术在不改变炉体任何结构以及生产工艺的情况下，提高了热效率，降低了燃料气消耗，达到了节能减排的目的，取得了良好的经济效益和社会效益。运行后各项工艺参数未出现大的波动和调整，改造后与改造前相比，裂解炉工艺参数运行没有明显变化，工艺操作稳定。在改造后的一次停炉、启炉的工况下，黑体元件未出现剥落情况，整体运行平稳。