乙烯装置裂解炉热效率低的影响因素分析及提高措施

杨旭刚

摘要：在石油化工企业中，裂解炉是乙烯裂解装置的一个重要组成部分。乙烯裂解装置的整体运行效率的好坏，直接取决于裂解炉热效率的高低。本文主要对影响乙烯装置裂解炉热效率的因素进行分析，并提出了提高裂解炉热效率的改进措施，以促进乙烯装置裂解炉热效率的提高，实现石油化工生产装置的节能减排。

关键词：热效率；裂解炉；乙烯；热量

裂解炉是石油化工企业乙烯装置中一个高耗能的设备，采取有效地措施提高裂解炉的热效率，是提高整个乙烯生产装置运行效益的关键所在。而在乙烯装置实际生产运行过程中，由于生产过程受各方面因素的影响，裂解炉的热效率不是很高，因此，加强有关影响裂解炉热效率因素的分析及采取改进措施具有重大的意义。

一、影响乙烯装置裂解炉热效率低下的因素分析

（1）裂解炉设备原因导致热效率低

1）火嘴存在堵塞情况。火嘴在裂解炉长时间的运行中，可能存在堵塞的情况，而一旦火嘴发生堵塞，就会影响裂解炉炉膛内部的热量分布不均匀，从而影响裂解炉整体的热效率。

2）裂解炉上进出炉膛的对流段模块安装密封不严。为了防止对流段热量的损失，就要有效地防止外界冷空气的进入，应对进出炉膛的对流段模块进行密封处理，如果对流段模块密封性不好，在对流段积灰严重的情况下，就很容易导致二次燃烧现象，这样不仅造成了热量损失，而且还可能使得对流段炉管出现损坏现象。

3）裂解炉炉膛内衬里安装不到位或者材料老化。炉墙散热主要包括辐射室炉墙散热和对流室炉墙散热两个主要方面，为了有效地减少热量的损失，在炉墙上涂有一层保温材料，完好的炉墙保温衬里可以有效的将热量进行阻挡反射，进而减少经过炉墙钢结构传导损失的热量，起到保温效果。如果裂解炉炉膛衬里保温材料安装不到位，会严重影响裂解炉的热效率。而随着裂解炉生产运行的周期的增加，炉膛内衬里的保温材料就会发生损坏或者材料出现老化现象，导致炉膛内热量大量损失，热效率降低。

（2）裂解炉的排烟温度对热效率的影响分析

裂解炉的排烟温度对于裂解炉的热效率的影响非常巨大，尤其是在管式裂解炉中，排烟温度导致的热损失更大，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两二方面因素的影响。

1）裂解炉原料结构发生变化。在石油化工乙烯装置生产过程中，对于乙烯装置裂解炉的原料是有一定的投用比例要求的，如果轻质原料投用比例过高，就会增加裂解温度，进而使得裂解炉排烟温度升高，增加了损失，降低了裂解炉的热效率。

2）裂解炉对流段有积灰。在乙烯裂解炉生产装置中，对流段一般都设有中压吹灰系统来消除积灰。但是在长时间的生产使用过程中，对流段就会出现积灰，加上不能进行在线清理维护，积灰就会愈发严重，当积灰厚度达到一定程度时，就会影响到吹灰系统的正常运行，甚至导致生产故障，从而使得裂解炉的排烟温度升高，造成热量的大量损失，使得裂解炉的热效率低下。

（3）裂解炉烟气的氧含量对热效率的影响分析

裂解炉烟气的氧含量偏高是导致裂解炉热效率低的一个重要原因。在正常的生产状态下，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，也就是说烟气热会随着过剩空气系数的升高而增加。而导致裂解炉烟气含氧量偏高的原因主要有以下三方面。

1）裂解炉对流段密封不好存在漏风现象。裂解炉对流段密封不好存在漏风，就会使得烟气中的含氧量增加，从而导致降低了裂解炉的热效率。

2）裂解炉原燃烧器烧嘴设计不够科学合理。燃烧器烧嘴孔径偏小、位置高度不合适等都会影响燃料气的线路和反射速度，从而导致火焰添炉等情况的发生，而为了避免这种现象，装置操作人员只能加大风门开度，进而增加炉膛内的含氧量，因而导致裂解炉热效率低。

3）裂解炉风门系统调节控制不精确。风门系统调节的精确度非常关键，因为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。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，增加了操作難度，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，降低了裂解炉的热效率。

二、裂解炉热效率的提高措施

（1）采用空气预热技术

在裂解炉运行过程中，燃料的燃烧会提高空气的温度，采用空气预热技术可以有效的改善炉膛内的燃烧条件，加快燃烧反应速度，提高燃料燃烧的效率，从而降低过剩空气系数，降低烟气中的氧含量和排烟温度，从而提高裂解炉的热效率。

（2）改进裂解炉漏风点

要对乙烯装置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，避免热量损失。比如，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，以提高裂解炉炉体的密封性，在点火孔处设计旋片式风门，减少漏风造成的热量损失，提高裂解炉热效率。

（3）降低裂解炉炉墙的热量损失

为了有效地提高裂解炉的热效率，减少炉墙的热量损失是一个非常重要的指标。要加强裂解炉装置的日常检查与维护，定期检查炉墙内衬里保温材料的完好情况，对于衬里保温材料损坏严重的情况，要及时进行更换。

（4）加强日常管理与维护

首先，应当严格根据裂解炉的各项指标进行日常操作，避免裂解炉设备超负荷运转；其次，要加强炉膛负压、燃料气压力、以及火嘴等影响因素的控制，一旦发现异常现象就要采取措施进行优化或整改，以确保裂解炉装置处于平稳的运行状态。此外，要加强作业过程的监督，确保操作人员对裂解炉装置操作、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，确保安装工程质量，减少炉膛内的热量损失，提高裂解炉热效率。

（5）强化裂解炉火焰管理，有效降低排烟温度

为了达到优化裂解炉火焰的目的，提高裂解炉风门调节的精确度，可以对裂解炉火焰采用二次调节的方式进行优化。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，然后在每次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。鉴于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。

结束语

裂解炉是乙烯装置中的重要的龙头装置，提高裂解炉热效率能够有效地提高乙烯生产装置整体运行效益。鉴于影响裂解炉热效率的因素诸多，在裂解炉装置实际生产操作与管理过程中，应针对各种影响因素进行分析和研究，科学合理地采取相应的改进措施，更为合理的控制裂解炉生产运行过程中的各种热量损失，以切实提高裂解炉的热效率。

参考文献：

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