摘要：乙烯装置裂解炉在生产运行时的节能措施主要从燃料气、蒸汽两方面着手。本文主要分析了裂解炉运行及操作变动过程中的节能措施，以提高乙烯装置裂解炉的生产效益。
关键词：裂解炉；辐射段；节能；原料
前言
燃料气(FG)在炉膛燃烧产生一千度左右的高温，以辐射传热的方式将热量传递给炉管，炉管中的原料在高温下吸热发生裂解反应。FG在燃烧时要求火焰都是竖直方向，并且火焰有足够的力度，不能发飘（火焰发飘时，方向不定，四处飘散，对炉墙，炉管产生局部的火焰冲击，使局部温度过高，造成设备的损坏）炉膛内应该有一定的过剩空气，保证火焰燃烧状态，防止原料负荷变大时，不能充分燃烧，导致烟囱冒黑烟。
1裂解炉运行时能耗问题分析
通常在裂解炉的顶部设置引风机，利用引风机产生的动力，将炉膛底部的火焰向上抽为竖直方向，同时将炉膛的烟气向上抽，经辐射段，横跨段，对流段送至顶部的烟囱，排出大气。
炉膛大量的热量经辐射段，从下到上对整体较长的炉管起到辐射传热的效果，经横跨段时，将原料加热至裂解反应起始温度，经对流段时，烟气的热量传递给原料、DS、SS、BFW，最后由烟囱排出大气。（裂解炉的这种结构设计有效地利用了燃料气燃烧产生的热量）排出大气的烟气温度过高时，说明炉膛产生的热烟气量过多了，FG浪费，不节能；（排烟温度过低时烟气中的酸性气体在露点下产生酸，对管线设备造成腐蚀。）所以FG用量，在满足辐射段，对流段热负荷的前提下，用量越低越节能。
2裂解炉运行及操作变动过程中的节能措施
裂解炉的底部一般设有空气预热器，利用急冷系统中急冷水的余热将外界环境中进入裂解炉辐射段底部的空气加热到60-70度，热空气可以减少环境空气对炉膛底部FG燃烧产生热量的损耗，同时炉膛达到同一温度下，所用FG的量也相对减少（相对于未经加热的环境空气）；所以空气预热器也是裂解炉FG节能方面的一个重要措施。
裂解炉顶部的引风机，现在多采用变频风机；它一般通过挡板及变频来调整炉膛的负压；在炉膛热负荷不是很大时，用挡板开度大小控制负压；当炉膛热负荷较大时，挡板已开至最大后，抽力仍不够时，用变频器控制负压，风机的转速越高所需电流越大，对裂解炉提供的向上抽力越大。裂解炉正常运行时炉膛内应有一定的过剩空气，以保证FG燃烧火焰的正常，当裂解炉的原料负荷小幅度变化时，例如进料负荷上调2-4T/H,时，变频风机的负压设定值-20PA不变；当原料负荷提高后，炉管的COT会降低；COT与FG一般投CAS控制，COT降低，FG的流量会自动增加，与炉膛内的过剩氧气反应，产生更多的热量，使COT升到正常的设定值，同时炉膛的温度会变高，炉膛的负压会向正压方向变化（抽力变小），此时风机变频的负压测量值可能会从-20PA涨至-17PA，变频控制器投自动控制时变频器就会自动增大转速增大抽力，维持-20PA的负压。此时FG底部火嘴风门开度不变，抽力仍是-20PA也不变，单位时间内进入炉膛的空气量不变，因提负荷，单位时间内FG的用量增多了，炉膛内氧含量会减少，但仍然能保证FG燃烧，炉膛火焰状态正常。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当原料降2-4T/H的负荷时，原料减少，COT增大，CAS控制自动降低FG流量，将COT降到正常设定值，炉膛FG燃烧产生的热量减少，炉膛负压会向负方向变化（抽力变大），如从-20到-23PA，这时变频风机的转速会自动降低（电流变小），维持负压在-20PA，这时变频风机的节能特点体现在：随炉膛热量的降低自动降频，节约了电能；同时及时将炉膛过大的负压-23PA调整到正常值-20PA，避免了因炉膛温度下降（抽力变大），从环境中吸入过多的冷空气导致炉膛温度下降，引起FG流量增大以维持COT（即节约了FG的用量）。
此时火嘴风门未动，抽力-20PA未变，FG用量因负荷降低减少，所耗炉膛的氧含量也减少了，即炉膛的过剩空气量增加了，此时主操可适当地将风机变频低设，如负压从-20设为-18，（同时让室外及时检查炉膛火嘴燃烧状态），降低过剩空气，达到提高炉膛温度，节约FG的目的。可见变频风机在炉膛有一定的过剩空气，在负荷小范围调整时，可以通过频率的自动调整，维持炉膛火焰处于一个好的燃烧状态，同时也起到一定的节能作用。
裂解炉的操作变动过程，从点火升温，并汽，热备，到投料，从退料，烧焦，降温，到停炉这一系列的操作中有很多操作环节，如果每个环节做到精心操作，除能控制各指标参数正常外，也可以一定程度上地降低FG，蒸汽，BFW的能耗。
裂解炉点火升温到热备这个过程，引风机抽的负压主要由挡板控制。点火升温初期，挡板开度尽量小，控制负压-15PA左右，减少炉膛内过剩空气，使炉膛温度以60-70度/小时的速度升温，用尽量少的FG；当炉膛温度升到260度左右时，DS正常投用了，炉管内的DS将炉膛热量带入到SLE中，这时汽包开始上水建立液位，使BFW从汽包底部进入SLE中，在SLE中与炉管DS带的热量换热，BFW经加热产生蒸汽进入汽包，蒸汽放空阀开度应尽量小，一般控制在20-25%的开度，减少蒸汽放空，使汽包尽快升压，同时开大风机挡板，控制负压在-45PA左右，炉膛以60度左右速度升温时，由于炉膛抽力变大，底部进入过剩空气较多，要达到60度的升温速度，要及时提高FG用量；FG与氧气燃烧产生了大量的热烟气经过对流段时，烟气热量使BFW预热温度升高后在SLE中与过热的DS换热产生的蒸汽量增加，（DS流量随炉膛温度的升高及时提量，一般炉膛升温100度，DS量相应提1吨量，目的:将炉膛升温的产生辐射热量通过足够的DS带出至SLE中使BFW发生足够的蒸汽；防止对流段盘管超温）。蒸汽经汽包后又进入对流段，被烟气加热后经放空阀排出大气，因为放空阀始终保持20%的开度，放空阀上游的管线，设备容积不变，放空阀前系统内部的蒸汽流量，温度都在增大，放空阀下游的蒸汽流量由于放空阀限位明显，变化不大，使得汽包压力能以较快速度上升。升压速度小于3兆帕/小时即可，这样操作可以达到汽包尽快升压，同时减少蒸汽放空损耗的节能目的。在炉膛温度升到620度左右时，蒸汽系统所产的SS蒸汽压力，温度基本达到了并入SS管网的条件，再将剩余15-20%的SS放空阀阀位关完，将SS并入到管网中；SS并入管网后，炉膛从620-820的热备升温过程中，可以降低FG量每次提升的幅度，通过关小风机挡板来提高炉膛温度，以50度/小时的速度升至热备状态。这种升温过程的缺点是炉膛在300-600度的升温过程中，FG用量较大；优点是可以提前约2小时产生合格的SS，并入管网，为后系统压缩机减少约20吨左右的SS外引量；同时减少了2小时的蒸汽放空消耗量，及BFW的消耗量（蒸汽由BFW生成）；当裂解炉升温用FG基本为装置自产尾气时，此方法节能优势较为明显；FG用较多NG时，FG的能耗与外引SS,BFW(DW)的能耗相比仍具有一定的节能优势。
结束语
解炉在升温环节如能按节能原则操作，既能产生较明显的经济效益，又能让整个升温过程参数较稳定。同样在裂解炉其他的操作变动环节，主操也应精心操作，也节能原则稳定操作，为企业创造经济效益。
参考文献
[1]肖雪军，何细藕.乙烯装置裂解炉的节能技术[J].石油化工，2003（3）.
[2]张磊.裂解炉技术改造与节能[J].乙烯工业，2009（1）.
论文作者:廖本刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：炉膛论文; 蒸汽论文; 温度论文; 节能论文; 汽包论文; 炉管论文; 热量论文; 《电力设备》2018年第26期论文;