16萬(wàn)噸乙烯裂解爐H爐黑體技術(shù)效果分析

嚴(yán)桂華 原強(qiáng) 孔潔 趙明輝（中國(guó)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(jù)蘭州石化節(jié)能管理控制標(biāo)準(zhǔn)和中石油煉化板塊對(duì)加熱爐的相關(guān)要求，為了進(jìn)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(guó)內(nèi)眾多煉化企業(yè)對(duì)裂解爐采用的節(jié)能改造經(jīng)驗(yàn)以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的裂解爐節(jié)能技術(shù)，采用黑體技術(shù)對(duì)裂解爐H爐實(shí)施節(jié)能改造。通過(guò)黑體技術(shù)，提高輻射室爐襯的發(fā)射率，增加輻射強(qiáng)度，以達(dá)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(shù)

黑體技術(shù)是根據(jù)紅外物理的黑體理論，將絕對(duì)黑體的概念技術(shù)化，采用一定的材質(zhì)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(xiàng)功能于一體，其發(fā)射率達(dá)到0.95（1002℃，中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院測(cè)試）的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)黑體，稱(chēng)為黑體元件。

黑體節(jié)能技術(shù)就是將黑體元件設(shè)置于爐膛內(nèi)壁適當(dāng)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(duì)爐膛內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱射線(xiàn)進(jìn)行有效的調(diào)控，黑體元件在爐膛內(nèi)成為熱射線(xiàn)傳遞的“二傳手＂，巧妙地完成對(duì)熱射線(xiàn)的調(diào)控,使之從漫射的無(wú)序狀態(tài)調(diào)控到有序，將熱射線(xiàn)直接射向被加熱的爐管，強(qiáng)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(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2：改造后運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 黑體技術(shù)節(jié)能改造實(shí)施過(guò)程

本次改造利用裝置大檢修機(jī)會(huì)，于2019 年6 月8 日-17 日進(jìn)行了技術(shù)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(jù)H爐A爐膛、B爐膛輻射段內(nèi)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(gè)元件排布，黑體元件安裝避開(kāi)檢修孔邊緣、窺火孔、爐墻裂縫邊緣100mm；避開(kāi)燒嘴約150mm。

（3）根據(jù)安裝位置搭設(shè)腳手架進(jìn)行施工，對(duì)安裝爐襯表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。

（4）在強(qiáng)化后的爐襯表面安裝黑體元件，計(jì)劃安裝黑體元件18680件，實(shí)際安裝19087件（見(jiàn)圖2）。

（5）最后進(jìn)行全爐襯黑體安裝檢查。

圖2 黑體元件實(shí)物圖

3 黑體技術(shù)節(jié)能效果分析

為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)置了對(duì)比原則：一是取裂解爐達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，且每小時(shí)投油負(fù)荷相近的時(shí)段進(jìn)行比較；二是取前后同樣投料天數(shù)，并對(duì)投油負(fù)荷出現(xiàn)波動(dòng)的進(jìn)行剔除。

對(duì)以上兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：（如表1～表2所示）。

3.1裂解溫度

裂解溫度是調(diào)節(jié)裂解氣質(zhì)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(yīng)加快，過(guò)高的裂解溫度使“雙烯”收率反而減小，爐管結(jié)焦速率加快，運(yùn)行周期縮短。與改造前相比，改造后裂解溫度略有下降，根據(jù)對(duì)原料及裂解氣分析結(jié)果等綜合分析，在當(dāng)前裂解溫度下，裂解深度較之前基本相同，雙烯收率均到達(dá)目標(biāo)值，下降的原因?yàn)楦鼡Q熱偶所致。

3.2 產(chǎn)氣比

產(chǎn)汽比為高壓蒸汽的產(chǎn)量與投油負(fù)荷的比值，其值的大小能夠直觀(guān)的反應(yīng)裂解爐的產(chǎn)汽能力。

改造前：22.6/21.99=1.025

改造后：23.9/22.02=1.085

產(chǎn)汽比較改造前高說(shuō)明裂解爐的產(chǎn)汽能力有所增加。

3.3 燃料氣消耗

改造前負(fù)荷為22t/h時(shí)燃料總消耗平均為：

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

改造前負(fù)荷為22t/h時(shí)燃料總消耗平均為：

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

改造前后相同負(fù)荷下燃料氣降幅為：

（3.608-33.550）÷3.608×100%=1.61%

3.4 熱效率

根據(jù)計(jì)量部（集團(tuán)公司西北石化節(jié)能監(jiān)測(cè)中心）提供的加熱爐報(bào)表，黑體技術(shù)應(yīng)用后，H爐單爐熱效率由之前的90.3%提升到91.4%，達(dá)到了熱效率不小于91%的目標(biāo)值。

4 結(jié)語(yǔ)

黑體技術(shù)在不改變爐體任何結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝的情況下，提高了熱效率，降低了燃料氣消耗，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。運(yùn)行后各項(xiàng)工藝參數(shù)未出現(xiàn)大的波動(dòng)和調(diào)整，改造后與改造前相比，裂解爐工藝參數(shù)運(yùn)行沒(méi)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(xiàn)剝落情況，整體運(yùn)行平穩(wěn)。