影响裂解炉热效率的原因分析及与对策研究

2023-01-07

裂解炉的实际消耗, 在化工生产中占据较高比例, 由此必须深入分析影响裂解炉热效率的原因, 提出有效的对策, 在保障双烯收率正常的基础上, 降低其在燃料方面的消耗量, 保障裂解炉的经济特性, 不断提高裂解炉的热效率, 综合主要的影响因素, 利用科学措施, 稳定乙烯装置的发展。

一、分析裂解炉的实质

裂解炉工作的实质主要分为两部分, 第一是通过加热, 使烃和蒸汽混合物在炉管内进行热裂解反应;第二是回收剩余热量, 实现重新利用, 负压炉形成热气对流, 促使裂解原料迅速达到相对的裂解温度, 保障裂解炉热效率的平衡状态, 促使热效率达到最大化, 如下图1, 为裂解炉传热的基本过程, 保持进入=输出, 即可满足裂解炉的平衡原则。实际裂解炉的热效率, 可以根据相关的公式计算, 明确影响热损失的因素, 确保裂解炉的热效率处于优化状态, 一方面保障热效率的稳定状态, 另一方面体现裂解炉热效率控制的科学性。

、裂解炉热效率的影响因素

影响裂解炉热效率的因素, 主要有三类, 降低裂解炉的实际能效, 干扰热效益的产出, 具体分析如下:

1. 裂解炉壁散热影响

裂解炉壁, 即炉墙部位, 以对流和辐射的方式, 散发热量。实际散热的过程中, 较容易受到外界因素影响, 如:风速、温度等, 形成散热损失, 影响热效率。例如:外界稳定呈现下降趋势时, 炉墙结构的温度随之改变, 同样表现为下降变化, 增加对流传热的速度, 形成一定程度的散热。此类现象集中出现在使用年限已久的裂解炉结构, 大量热量在传递上被抑制, 无法保持裂解炉的热效率。

2. 排烟温度的影响

保障裂解炉的热效率, 实质是降低热量损失, 但是在裂解炉产热的过程中, 由于排烟影响, 带走诸多热量, 形成严重的热损失[2]。加热原料基本含有硫元素, 导致排烟过程中, 烟气受温度影响, 迅速凝结, 不仅干扰热效率, 同时凝结后的含硫液体, 腐蚀裂解炉结构。根据排烟温度与热效率的关系, 得出以下图示, 如图2, 由此可见:排烟温度越高, 对裂解炉的影响越大, 直接降低热效率的产生, 干扰裂解炉的实际效率。

3. 烟气热量损失

烟气热量影响裂解炉热效率的损失率。例如:烟气流量干预热系数, 改变原本稳定的系数, 促使炉内热效益明显降低, 增加裂解炉的热损失。部分裂解炉增加燃料的使用数量, 由此形成恶性循环, 不仅降低热效益, 还会影响到裂解炉的本身性能。

二、提高裂解炉热效率的措施

提高裂解炉的热效率, 必须以实际的影响因素为主, 规划影响方式, 才可提出稳定的应对措施, 对其做如下汇总。

1. 优化裂解炉的炉墙结构

解决裂解炉在散热方面的影响, 提出防漏堵风措施。裂解炉在运行中, 一旦出现不符合常规的现象, 如:部件损坏、变形、掉落等, 表明裂解炉处于不正常的运行状态, 必须强化炉墙结构, 避免热效益损失。第一, 做好预防工作, 针对裂解炉, 选择合适的耐火材料, 提高绝热能力, 尤其是炉衬结构, 是影响热效益的主体结构, 根据裂解炉的工作情况, 制定停炉检修计划, 重点修复炉衬结构, 改善炉衬工艺, 提高裂解炉的密闭性, 同时针对其他重要部位, 实行科学检修, 以提高热效率为目的, 实现裂解炉的高效益;第二, 加强监管力度, 时刻监控裂解炉的运行, 强化防漏堵风, 尽量保障监控力度, 发挥实质作用, 避免裂解炉出现热量损失, 降低运行风险。

2. 降低排烟温度的措施

有效降低排烟温度, 有利于裂解炉温度的提升, 尽量将排烟温度控制在最低状态, 将吹灰作为降低影响的一项措施, 合理约束吹灰工艺, 严格规划吹灰安排。例如:针对处于运行工作中的裂解炉, 以周为周期, 基本保持2次或两次以上的吹灰次数, 而且吹灰时间大于等于20分钟。对比吹灰前后裂解炉的工作状态, 做好热效益的记录工作, 进而制定更加贴近裂解炉高热量的吹灰措施。除此以外, 在裂解炉停炉期间, 综合检查炉内情况, 重点排查对流段各盘管是否存在结焦, 采取合理的清理措施, 结焦严重需更换预热盘管。由此, 可以保障裂解炉正常的工作状态, 避免受结垢的影响, 无法降低排烟温度。实际裂解炉对燃料气组分的选择, 同样需要注意科学性, 降低硫元素的腐蚀影响, 也可以提高裂解炉的工作效率。

3. 控制氧含量

针对裂解炉内的氧气进行控制, 可以明显降低烟气损失的影响。首先保障裂解炉的安全状态, 然后在实行氧含量控制, 利用负压方式, 作用于含氧量, 根据炉膛内实际燃烧情况, 调节负压方式[3]。例如:当氧气含量高时, 适当调小烧嘴风门, 达到合适值即可, 既可以满足裂解炉对氧含量的需要, 又可以防止烟气热量损失, 达到理想状态。

结束语

优化裂解炉生产, 提高热效率, 是化工工业高水平运行的重点, 不仅表现出系统特性, 同时延长工作周期。裂解炉的生产效益, 直接关系到化工生产的能力, 必须确保核心装置的稳定性和效益性, 才可推进生产进行。针对裂解炉实际和热效率的产生方式, 规避干扰因素的影响, 提出可靠对策, 体现裂解炉的技术性, 提高实际热效率的产出量。

摘要：裂解炉是乙烯生产装置的核心设备, 具有高选择性、调节灵活、运转周期长等特点, 在乙烯生产方面发挥主要的作用。裂解炉的实质运行情况, 直接反应为热效率, 基于诸多因素的影响, 裂解炉热效率降低, 限制生产规模和产品品质, 增加能耗, 导致裂解炉不能满足工业生产需求。因此, 本文通过对影响裂解炉热效率的原因进行研究, 分析科学的实施对策。

关键词：裂解炉,热效率,原因,对策