浅析裂解炉的节能减排
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糟 乙烯工业２０１１，２３（３）３５～３９ ＥＴＨＹＬＥＮＥ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
浅析裂解炉的节能减排
于振清
（中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃部，天津，３００２７１）
摘要：介绍了天津乙烯装置裂解炉节能减排管理及具体实施措施。通过优化工艺调整，减少燃料 气、锅炉给水、蒸汽、电能等能源消耗，达到了挖潜增效的目的。 关键词：乙烯装置裂解炉节能减排
中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃
部（以下简称天津乙烯）乙烯装置生产能力为２００
ｋｔ／ａ乙烯。其工艺分为４个工段，主要包括裂解
工段、压缩工段、分离工段和汽油加氢工段。裂解
工段目前共有６台裂解炉，５台为进口裂解炉，１ 台为国产裂解炉。为适应裂解原料的多样性，
２００５年乙烯装置检修期间，对２号炉、３号炉、４号
炉进行了改造，使２号炉和４号增加了裂解拔头
油的能力，３号炉增加了裂解加氢裂化尾油的能
力，并使３号炉的能力达到设计负荷，各台裂解炉
可裂解的主要原料见表１。 表１裂解炉原料使用情况
位号 原料 ＢＡ一１０１ ＢＡ—ｌ０２ ＢＡ一１０３ ＢＡ一１ｏ４ ＢＡ一１０５ ＢＡ一１０６ 石脑油、柴油、循环Ｃ２￣／Ｃ 。、轻烃 石脑油、柴油、循环Ｃ２￣／Ｃ 。、轻烃、拔头油 石脑油、柴油、加氢裂化尾油 石脑油、柴油、拔头油 石脑油、柴油 石脑油、加氢裂化尾油
１节能降耗主要内容
众所周知，能耗是乙烯装置的主要经济技术
指标，是衡量乙烯装置运行状况、管理水平的重要
参数，降低能耗是乙烯装置生产管理的重要目标
之一。 １．１裂解炉节能管理
乙烯装置的耗能大户主要是裂解炉和压缩
机，裂解炉的能耗占总能耗的５０％～６０％，因而加 强裂解炉的日常管理和维护将会直接影响到整个
乙烯装置能耗的高低。为此，天津石化将影响裂 解炉能耗的因素进行逐层分析、制定措施、提出解
决方案，并将方案的实施落实到人，安排的每一项
工作，完成与否均要有反馈，形成闭环管理。 １．２裂解炉节能减排的具体措施
１．２．１减少燃料气消耗 裂解炉消耗的燃料量大约为裂解炉烃进料量
的１５％～１８％，所以，降低燃料气单耗对降低乙烯
装置能耗，提高企业经济效益具有十分重要的意 义。 对于减少燃料气消耗，采取的主要措施有：
（１）投用空气预热器。 空气预热器是利用急冷水的余热将进入裂解
炉底部的空气进行预热，从而达到节省燃料气消
耗，降低裂解炉能耗的目的。通过改造，６台裂解 炉的空气预热器先后投用，空气预热器急冷水进
水总管温度为７０℃，急冷水回水总管温度为６０
℃，各空气预热器空气温升约３５℃。 根据单台裂解炉燃料气消耗量、燃料气组成
及烟气氧含量可以算出在正常负荷下实际通过空
气预热器的燃烧空气总量为５７ ５０５．０１４ ｋ ｈ。预
热空气温升（ＡＴ１）以３５℃计，燃烧空气显热增 加。具体算法如下：
单台裂解炉燃料气消耗量为２ ７７８．０２ ｋｇ／ｈ；
空气过剩系数１．１５，燃料低发热量为５３ ３６２．１４
收稿日期：２０１１—０４—２９：修改稿收到日期：２０１１—０７—２８。 作者简介：于振清，男，１９９２年中专毕业，曾担任裂解班长、值 班长、炉长，现任裂解技术员，从事裂解炉的生产操作与管理， 工程师。
乙烯Ｔ业 第２３卷
ｋＪ／ｋｇ燃料，理论空气量为１８ ｋｇ／ｋｇ燃料；
实际空气量＝１．１５×１８×２ ７７８．０２
＝５７ ５０５．０１４ ｋｇ／ｈ・台；
△ １＝Ｑ１ Ｘ ＡＴ１ Ｘ ＣＰＡ
＝５７ ５０５．０１４ Ｘ ３５×１．００５
＝２ ０２２ ７３８．８７ ｋＪ／ｈ・台；
节约燃料气量＝２ ０２２ ７３８．８７／５３ ３６２．１４
＝３７．９ ｋｇ／ｈ・台；
年节约燃料气量＝３７．９ Ｘ ８ ０００×６／１ ０００
＝１ ８１９．４８ ｔ：
其中ＣＰＡ＝１．００５ ｋＪ／ｋｇ。
式中：△Ⅲ——空气由环境温度升至预热温度的显
热，ｋＪ；
ｐ１——实际空气量，ｋｇ／ｈ； △ ｌ——空气由环境温度升至预热温度的温
差，℃； Ｃ ——空气的定压比热，ｋＪ／（ｋｇ・ｏＣ）。
从以上计算可看出，６台裂解炉空气预热器全
部投用后，年可节约燃料气量为１ ８１９．４８ ｔ，如燃
料气单价按０．１万元计，年节能效益为１８１．９万
元。根据设计，冬季空气温升更高，节约的燃料气
ｌ还会有所增加。
（２）加强烟气氧含量的控制。
烟气氧含量控制的好坏直接决定了裂解炉热
效率的高低，另外烟气氧含量过高，还会导致大量
的冷空气进入裂解炉，降低炉膛温度，增加燃料消 耗量。
在日常操作中，将裂解炉横跨段负压控制在
一１２～一２５ Ｐａ，横跨段处烟气氧含量严格控制在
１．０％～３．０％，并且把该项指标纳入工艺卡片，同
时在各班组问举行小指标竞赛，从而达到优化控
制的目的。
为保证烟气氧含量控制在１．０％～３．０％之
间，就必须保证裂解炉底部、侧壁火嘴的正常燃
烧，只有火嘴正常燃烧，才能对火嘴进行有效调
节。为保证火嘴的正常燃烧，采取的措施主要有：
１）根据火嘴的燃烧状况及时清理火嘴。
２）针对燃料气带液的问题，除尽早投用相应
的伴热外，定期从远端进行燃料气排液。 ３）外购的液化气组分中尽量不要含有易聚合
的不饱和烃类。因为此类物质在高温下会发生聚
合反应，生成粘稠状或油状的高聚物，堵塞管路、
燃烧器。
４）配备烟气分析仪，定期测量烟道气中的ＣＯ 和ＣＯ，含量，及时调整底部和侧壁火嘴的一次、二
次风门。
（３）裂解炉烧焦时的风门调整。 裂解炉烧焦时，燃料气消耗量较小，仅为正常
运行时的４０％左右，因而将底部未点燃火嘴的风
门关闭，将燃烧火嘴的风门关小，以满足火嘴正常
燃烧所需的空气量即可，这样即可避免由于冷空
气进入炉膛而导致燃料量的增加。 通过调整，烧焦时可节省的燃料量约在５０
ｋｇ／ｈ。 （４）合理控制排烟温度。 排烟温度越低，则裂解炉的热效率越高，热效
率高则说明燃料所产生的热量被裂解炉吸收的越
好，则越节约燃料。
采取的主要措施有： １）增强裂解炉的密封性，对裂解炉的观火孔
进行修补，增加看火塞，减少漏风。
２）对裂解炉对流段定期进行吹灰。 ３）充分利用裂解炉对流段的预留空间增加对
流段预热管束，充分吸收热量，降低排烟温度。下 以３号炉改造为例说明裂解炉对流段改造后对排
烟温度的影响（见表２）。 表２ ３号炉对流段改造前后排烟温度对比
从表２可知，３号炉对流段改造后，排烟温度
下降了１０ 以上，最大时达到了２７℃。
（５）裂解炉辐射段炉管增加扭曲片。 扭曲片管是一种管内带有扭曲片的精密整铸
管。炉管加装扭曲片管后，流体通过与炉管等宽
的扭曲片管时，强迫流体从原来的活塞流旋转起
来，
流体的周向流速大幅增加，这将对管壁形成强 第２３卷 于振清．浅析裂解炉的节能减排 ・３７・
烈的冲刷作用，使热阻大的边界层厚度大幅减薄，
增大炉管的总传热系数，从而降低炉管管壁的温 度，这样炉管管壁上的结焦也随着壁温的下降而
下降，这将进一步提高炉管的总传热系数。随着 炉管表面温度的下降，裂解炉的运行周期延长，每
台裂解炉每年至少减少一次烧焦（见表３）。截止
到目前，ＢＡ一１０２、ＢＡ一１０４、ＢＡ一１０５炉安装了扭 曲片管。
表３裂解炉运行周期统计
项目 ＢＡ一１０２ ＢＡ一１０４ ＢＡ一１０５ 改造前平均每次运行天数／ｄ 每年烧焦次数 改造后平均每次运行天数／ｄ 每年烧焦次数 ７２ ５ ９１ ４ ５５ ７ ８０ ５ ５８ ６ ７６ ５ （６）做好燃料气系统的平衡工作， 部投入运行，燃料气可以自给自足，不需要补人液
化气，富足部分甲烷、氢气作为副产品外送。但是 当１台裂解炉烧焦期间，燃料系统就会出现暂时
紧缺的情况。考虑到燃料平衡问题，本着燃料首 先满足本装置使用，同时适当提高裂解炉投油量，
从而保证燃料气系统的平衡。
（７）改善看火孔密闭性。 裂解炉看火孔目前存在密封不严、漏风的问
题，导致多余的空气进人炉膛，降低炉膛温度。同
时看火门处外壁温度较高，一般在８５℃，最高可
达１００℃以上，不但造成了热量损失，而且影响裂 解炉炉膛的热量分布，增加燃料的消耗。
为更好的节能，在裂解炉看火孔处增加了塞
子。增加塞子后，外壁温度明显下降，减少了热量 为满足生产需要，正常情况下６台裂解炉全 损失，起到了一定的节能作用（见表４）。
表４加装看火塞前后看火门温度对比（环境温度约１５ ｏＣ） ℃
从表４可看出，ＢＡ一１０５未安装塞子，看火门
的外壁温度平均在７２℃左右，而安装了塞子的看 火门处外壁温度平均在２２～２４℃。
通过对燃料系统的调整和采取一系列措施，
燃料气的单耗明显下降（见图１）。
＝ ６００ 三４００
蠖２００ 岳 ０
图１燃料单耗趋势 １．２．２减少锅炉给水消耗
（１）更换排污阀门。
由于经常排污造成急冷锅炉排污阀门的内漏
十分严重，每台裂解炉的锅炉给水损失量都在０．５
ｔ／ｈ左右。为减少排污的浪费，在每台裂解炉检修
时均对排污阀门进行了更换。
（２）调整排污量。
根据工艺系统要求，既要保证裂解炉汽包少
量排污，满足锅炉水的水质要求，同时还要满足碱 洗系统用水的要求。本着这些要求，对连续排污
的水量进行了调整，减少废水排放；另外还将少量
的富裕排污水送至动力车间进行再次处理，保证
了水的循环使用。
对控制汽包液位的间断排污调节阀的阀芯进
行研磨或更换，从而最大限度的减少泄漏量。
通过采取措施，每小时可节约０．５ ｔ左右的锅
炉给水。
１．２．３蒸汽消耗
为增加超高压蒸汽的产气量，做的主要工作
有：
（１）烧焦彻底。制定烧焦操作工艺卡片，合理
控制烧焦温度、烧焦空气压力，确保烧焦效果，特
别是急冷锅炉的烧焦效果。
（２）裂解炉运行几个周期后，对急冷锅炉进行
水力清焦，这样能有效保证换热器内的焦层彻底
清除，确保换热器的换热效果。
表５为急冷锅炉水力清焦和正常烧焦的产汽
量对比。
