摘要：石油化工行业的龙头装置就是乙烯装置，而裂解炉是乙烯装置的核心设备，能耗占到整个乙烯装置的80％左右。裂解炉正常运行过程中，对裂解炉的燃烧状态及时调整，能够提高裂解炉热效率，从而降低燃料消耗。对整个乙烯装置节能降耗有着举足轻重的作用。在运行乙烯裂解炉的过程中，评价其运行状态与节能降耗水平的重要指标就是热效率。本文就进一步探究了如何提高乙烯裂解炉的热效率，从而对降低对流末端物料入口温度、调整过剩空气系数、降低炉体热损失、科学运用声波除灰器等措施加以研究，希望能够为相应的应用工作提供有效参考。
关键词：乙烯裂解炉；空气系数；声波除灰器
引 文：乙烯裂解炉的热效率提升，能够显著降低裂解炉的能耗，提升其运行性能与运行效益。以大庆石化公司为例，采用了美国斯通韦伯公司的专利技术，乙烯裂解炉共由USC-176U型的液体原料裂解炉、USC-12M型循环乙、丙烷裂解炉组成，且均配有超低的NOX排放底烧燃烧器，其中，USC-176U型裂解炉的辐射段由下至上3.5米采用保温砖，再向上采用陶瓷纤维衬里；USC-12M型裂解炉则采用派罗块为保温材料。
1降低对流末端物料入口温度
对乙烯裂解炉来说，烟气和末端物流的温差，维持在30-70℃时，热效率最高。经过一段时间的观察与记录发现，乙烯裂解炉对流段的物料温度一般较低，在传热面积允许的情况下，降低排烟温度，能够达到提升乙烯裂解炉热效率的效果，需要注意的是，在操作过程中，要注意烟气露点。大部分乙烯裂解炉在运行过程中，燃料当中常常包含硫元素，燃烧过后容易在对流段低温表面形成含有硫酸的液体，进而导致乙烯裂解炉对流低温段发生露点腐蚀现象。针对此种问题，需要对系统进行了优化，采用分离系统中的甲烷氢作为乙烯裂解炉的主要燃料，作为清洁燃料当中的一种，其中硫化物的含量较低，在1mg/L以下，仅需要控制排烟温度在露点之上，就能够实现相应的热效应提高效果。
2调整过剩空气系数
过剩空气系数的计算要基于氧含量，所得实际需求空气量与理论空气量的比值就为过剩空气系数。假设排烟温度相同，若含氧量升高1%，则会进一步影响过剩空气系数增高约0.06；而热效率与过剩空气系数具有直接联系，每当过剩空气系数升高0.1，影响乙烯裂解炉的热效率就会下降约0.3%-0.4%。因此，当乙烯裂解炉内氧含量过高时，影响过剩空气系数也会大幅度增加，此时，随着烟气的挥发，大量的热被带走，影响热效率降低；但若调整含氧量过低，则会进一步抑制燃料的完全燃烧，进而造成严重的燃料浪费。为科学控制乙烯裂解炉过剩系数，首先，在乙烯裂解炉辐射段的拱顶位置，安装氧化锆氧含量分析仪，对炉膛内的氧含量进行实时监测，依据检测结果，实时适当的调整风门开度，控制氧含量在设计值之内。另外，为保证在乙烯裂解炉运行过程中，不会由于冷空气的突然进入，影响炉膛氧含量急剧升高，需要在乙烯裂解炉施工阶段就做好防护措施[1]。具体手段如下：一方面，在对流段安装的过程中，采用模块化安装办法，并在每一个模块完成安装之后，都采用激光水平仪对其水平度进行检测，以垫加钢板作为找平方式，务必保证模块水平，才能进一步进行焊接或螺栓固定。另一方面，在对乙烯裂解炉改进的过程中，为保证乙烯裂解炉运行时的封闭性，将原设计方案中对流段盘管与模块间的单孔设计，更改为双孔设计；与此同时，采用高温密封毯作为其缝隙的密封工具，保证模块端与盘管端的裸露部分全部封死，才能最大程度降低热损失。
3降低炉体热损失
在乙烯裂解炉的运行过程中，通过炉壁部分造成的热损失，在总供热量中占比约为2.5%-3%，为有效降低炉体热损失，可通过增大炉墙衬里和厚度达到预期目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种改造方式需要增加一定的投资，相应的后期维护成本也有所提升，为保证改造后乙烯裂解炉运行的经济性要求，可优化选择衬里材料，使其能够在保证性能的同时，缩减一部分成本投入。派罗块是一种陶瓷纤维产品，相比于普通的陶瓷纤维，其未压缩容重能够达到240kg/m³；在实际运用过程中，可依据实际需求，向各个方向膨胀；另外，由于其独特的大块结构，在应用过程中能够保证全覆盖性，且容易切割与加工；即便在高温状态下，其表面强度也处于较高状态，整体无缝。在进行乙烯裂解炉改造时，将其应用在了气体循环炉的拐角、人孔门以及关火孔等位置，经过一段时间的检验发现，采用此种材料衬里后，该炉的热效率能够维持在较高水平，最高达到95.36%。
4科学运用声波除灰器
乙烯裂解炉经过长时间的运行，其对流段的炉管表面，包括大中型面积的翅片，会形成较多积灰，积灰一般为燃料不完全燃烧时所产生的焦炭颗粒，也包括部分空气中的灰尘颗粒。由于积灰的作用，对流段炉管的厚度相应增加，影响了此环节的传热效果，此时就需要通过提高燃料的用量，才能达到相应的运行效果。但此种操作，会影响乙烯裂解炉运行能耗增加，且热效率降低。近年来，在乙烯裂解炉改造过程中，为满足相应的运行需求，装置规模不断加大，为充分利用对流段的余热，且达到降低排烟温度的效果，在对流段大量增设盘管，对着盘管数量的大幅度提高，实现的烟气流速降低的效果，却影响对流段盘管积灰现象更为严重。由此，为满足提高乙烯裂解炉热效率的目标，提出了采用高声强中频声波除灰器除灰的改进思路，且效果良好。
5加强对烧嘴的维护提高
其热效率的有效手段还有裂解炉对流段吹灰。以往通常使用的吹灰手段是蒸汽吹灰，但该方法除灰效果差、机械故障多和过热蒸汽耗量大。高声强中频声波除灰器由于具有汽－声转换效率高、除灰声压级高、除灰效果显著、见效快和节能降耗显著而备受关注。裂解炉所用的燃料气是来自装置内自产的清洁燃料甲烷氢。但压缩系统的干燥器进行再生时，可能将低聚物绿油带入到燃料气系统，绿油在燃料气系统中积累会造成烧嘴堵塞、燃烧不完全、火焰不规则的现象，影响裂解炉的热效率。因此需要定期通过导淋对燃料气管线排绿油，并对烧焦周期后停下的裂解炉打开人孔，疏通烧嘴，对已堵塞的烧嘴及时更换。
6结束语
通过上述优化措施的顺利执行，能够进一步提升其乙烯裂解炉的运行性能，延长其运行周期，同时达到降低能耗的效果。通过分析裂解炉热效率，控制过剩空气系统，降低排烟温度，加强裂解炉日常维护与管理，保证裂解炉密闭性，有利于提高裂解炉热效率，降低装置能耗。因此，要进一步深入对乙烯裂解炉热效率的优化研究，有针对性的制定并实施优化方案，从而达到预期的优化效果，推动相关经济与社会效益的提升。
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论文作者:王宇楠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
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