16萬噸乙烯裂解爐H爐黑體技術效果分析

嚴桂華 原強 孔潔 趙明輝（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司，甘肅 蘭州730060）

根據蘭州石化節(jié)能管理控制標準和中石油煉化板塊對加熱爐的相關要求，為了進一步提高裂解爐的熱效率，降低燃料氣消耗，蘭州石化公司借鑒國內眾多煉化企業(yè)對裂解爐采用的節(jié)能改造經驗以及當前國內領先的裂解爐節(jié)能技術，采用黑體技術對裂解爐H爐實施節(jié)能改造。通過黑體技術，提高輻射室爐襯的發(fā)射率，增加輻射強度，以達到提高裂解爐熱效率，減少裂燃料氣消耗的目的。

1 黑體技術

黑體技術是根據紅外物理的黑體理論，將絕對黑體的概念技術化，采用一定的材質與加工工藝制成集“增大爐膛傳熱面積、提高輻射室爐襯發(fā)射率和增加輻射照度”三項功能于一體，其發(fā)射率達到0.95（1002℃，中國測試技術研究院測試）的工業(yè)標準黑體，稱為黑體元件。

黑體節(jié)能技術就是將黑體元件設置于爐膛內壁適當部位，既增大傳熱面積，又提高爐膛的發(fā)射率，黑體元件具有基本不老化的特性，更能對爐膛內熱源產生的熱射線進行有效的調控，黑體元件在爐膛內成為熱射線傳遞的“二傳手＂，巧妙地完成對熱射線的調控,使之從漫射的無序狀態(tài)調控到有序，將熱射線直接射向被加熱的爐管，強化輻射傳熱，提高熱能的利用率，從而起到節(jié)省燃料氣的作用。

圖1 節(jié)能原理示意圖

表1：改造前運行數據統(tǒng)計

表2：改造后運行數據統(tǒng)計

2 黑體技術節(jié)能改造實施過程

本次改造利用裝置大檢修機會，于2019 年6 月8 日-17 日進行了技術節(jié)能改造施工：

（1）檢查H 爐A 爐膛、B 爐膛爐襯耐火材料的工況，確保具備安裝黑體元件的條件。

（2）分別根據H爐A爐膛、B爐膛輻射段內部空間情況和爐管位置確定在合理的位置上安裝黑體元件,按照每平米約60個元件排布，黑體元件安裝避開檢修孔邊緣、窺火孔、爐墻裂縫邊緣100mm；避開燒嘴約150mm。

（3）根據安裝位置搭設腳手架進行施工，對安裝爐襯表面進行強化處理。

（4）在強化后的爐襯表面安裝黑體元件，計劃安裝黑體元件18680件，實際安裝19087件（見圖2）。

（5）最后進行全爐襯黑體安裝檢查。

圖2 黑體元件實物圖

3 黑體技術節(jié)能效果分析

為保證結果的準確性，設置了對比原則：一是取裂解爐達到穩(wěn)定運行狀態(tài)，且每小時投油負荷相近的時段進行比較；二是取前后同樣投料天數，并對投油負荷出現波動的進行剔除。

對以上兩組數據進行對比：（如表1～表2所示）。

3.1裂解溫度

裂解溫度是調節(jié)裂解氣質量的主要手段，溫度低則不能保證裂解氣中的“雙烯”收率，溫度高雖然“雙烯”收率增加但二次反應加快，過高的裂解溫度使“雙烯”收率反而減小，爐管結焦速率加快，運行周期縮短。與改造前相比，改造后裂解溫度略有下降，根據對原料及裂解氣分析結果等綜合分析，在當前裂解溫度下，裂解深度較之前基本相同，雙烯收率均到達目標值，下降的原因為更換熱偶所致。

3.2 產氣比

產汽比為高壓蒸汽的產量與投油負荷的比值，其值的大小能夠直觀的反應裂解爐的產汽能力。

改造前：22.6/21.99=1.025

改造后：23.9/22.02=1.085

產汽比較改造前高說明裂解爐的產汽能力有所增加。

3.3 燃料氣消耗

改造前負荷為22t/h時燃料總消耗平均為：

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

改造前負荷為22t/h時燃料總消耗平均為：

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

改造前后相同負荷下燃料氣降幅為：

（3.608-33.550）÷3.608×100%=1.61%

3.4 熱效率

根據計量部（集團公司西北石化節(jié)能監(jiān)測中心）提供的加熱爐報表，黑體技術應用后，H爐單爐熱效率由之前的90.3%提升到91.4%，達到了熱效率不小于91%的目標值。

4 結語

黑體技術在不改變爐體任何結構以及生產工藝的情況下，提高了熱效率，降低了燃料氣消耗，達到了節(jié)能減排的目的，取得了良好的經濟效益和社會效益。運行后各項工藝參數未出現大的波動和調整，改造后與改造前相比，裂解爐工藝參數運行沒有明顯變化，工藝操作穩(wěn)定。在改造后的一次停爐、啟爐的工況下，黑體元件未出現剝落情況，整體運行平穩(wěn)。