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苯乙烯裝置提高蒸汽過熱爐熱效率優化改造

文檔作者：嚴金松文檔來源：中海石油寧波大榭石化		更新日期： 2026年05月02日	點擊數：
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103
能源環保與安全
引言
加熱爐一般由輻射室、對流式和煙囪構成，輻射室
和對流室內均裝有爐管，煙囪內裝有煙道擋板。燃料經
燃燒器在輻射室內燃燒，產生的高溫火焰以熱輻射的方
式對輻射室內爐管中的介質加熱，燃燒后的煙氣進入對
流室，以對流傳熱的方式繼續對對流室的爐管內介質加
熱，最后煙氣進入煙道，通過煙囪排放至大氣當中。
為體現燃料燃燒所產生的熱量被有效利用的程度，
加熱爐熱效率的高低是衡量燃料消耗、評價加熱爐設計
和操作水平的重要參考指標。
一、概況
中海石油寧波大榭石化有限公司苯乙烯裝置為重蠟
油裂解制烯烴項目中的一套裝置，設計產能為28萬噸/
年，年操作時間 8400 小時。 建成后于2019年進行了填
平補齊改造，改造后產能提升為約 120%，取得了良好
的經濟效益。
因填平補齊改造項目中，原蒸汽過熱爐未做改動，產
量提高后，蒸汽過熱爐負荷加大，造成排煙溫度由133℃
提升至152℃，爐子熱效率由92.5%下降至91.4%。
為有效落實國家“雙碳”要求，推動綠色發展，通過
采取優化改造的方式降低裝置能耗，踐行好節能減排的要
求，同時適應煉化行業新標準下加熱爐熱效率不低于93%
的要求，需采取優化改造的方式提高加熱爐熱效率。
為提高蒸汽過熱爐熱效率，降低排煙溫度，對現有
工藝流程及設備結構進行改造：一是利用苯乙烯裝置的
溫度較低的工藝凝液，增設換熱器，冷卻降低進入蒸汽
過熱爐對流段的蒸汽凝液；二是利用原蒸汽過熱爐對流
段預留的空間，增設翅片管，增加傳熱面積，降低排煙
溫度。
二、通過降低排煙溫度提高蒸汽過熱爐熱效率
目前裝置所用燃料氣為公司燃氣管網提供，其燃氣
組分、組成如下表：
表1　蒸汽過熱爐所用燃料氣組分、組成化驗分析表
采樣時間 2021/8/4 2021/7/12 2021/7/8 2021/6/22
樣品名稱 燃料氣 燃料氣 燃料氣 燃料氣
組
成
C6+ 0.005
甲烷 45.278 47.016 44.036 44.676
乙烷 9.527 3.443 10.277 10.634
乙烯 0.266 0.110 0.129 1.315
丙烷 0.018 0.001 0.003 0.004
丙烯 0.005 0.002 0.004 0.016
異丁烷 0.003 0.002 0.003
正丁烷 0.001 0.001 0.001
反丁烯 0.001 0.001 0.002
正丁烯 0.001 0.001 0.002
異丁烯 0.003 0.003 0.004
順丁烯 0.001 0.001 0.001
異戊烷 0.011 0.001 0.001
正戊烷 0.003
氧氣 0.123 0.093 0.353 0.095
氮氣 6.761 5.495 8.410 7.392
O2+N2 7.487
二 氧 化
碳
0.367 0.160 0.460 0.490
一 氧 化
碳
0.691 0.500 0.766 0.734
氫 36.936 43.182 35.552 34.633
C3及C3
以 上 組
分含量
0.051 0.003 0.017 0.032
苯乙烯裝置提高蒸汽過熱爐熱效率優化改造
嚴金松　　中海石油寧波大榭石化
【摘　要】苯乙烯裝置蒸汽過熱爐通過充分利用加熱爐對流段空間，增設翅片管，增加傳熱面積，降低煙氣排放溫
度；降低對流段取熱介質（蒸汽凝液）的溫度以增加傳熱溫差，充分吸收煙氣熱能，避免能量的浪費，
進一步提高加熱爐的熱效率。
【關鍵詞】加熱爐；傳熱面積；傳熱溫差；熱效率；提高；優化；節能
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2022.06.034
104
能源環保與安全
煙氣組成分析見下表：
表2　煙氣組分及組成分析
設備名稱 分析項目 單位 含量
蒸汽過熱爐
O2 % 4.5
CO % 0
NO mg/m3 37
NO2 mg/m3 0
NOx mg/m3 57
SO2 mg/m3 0
通過分析上表，可以看出燃料氣中不含有S，因此，
可以不考慮因排煙溫度低而造成煙囪的露點腐蝕影響，
也就可以通過采用充分利用煙氣中的熱量以降低排煙溫
度的方法達到提高加熱爐熱效率的目的。
1.通過降低進入蒸汽過熱爐對流段蒸汽凝液的溫度
以提高換熱溫差，充分吸收煙氣中的熱量。
目前進入對流段取熱介質為0.04MPa蒸汽凝液，溫度
約為110℃，凝液經泵直接進入加熱爐對流段與煙氣進行
換熱，換熱后的凝液作為廢熱鍋爐的上水進行產汽。
流程優化后，通過增加換熱器，利用苯乙烯裝置工
藝凝液處理系統中工汽提塔進料工藝凝液（約43℃）與
0.04MPa蒸汽凝液進行換熱，充分利用0.04MPa蒸汽凝
液的熱量對工藝凝液進行加熱熱，經過換熱后的蒸汽凝
液溫度約為90℃左右，降溫后的凝液再進入加熱爐對流
段與煙氣換熱，降低排煙溫度，工藝凝液由原來43℃左
右提高至64℃左右，不僅可以降低汽提塔進料預熱蒸汽
（0.25MPa）用量，也可降低汽提塔汽提蒸汽量，在提高
蒸汽過熱爐熱效率的同時，降低裝置的能耗。
2.增大煙氣和取熱介質的換熱面積
蒸汽過熱爐對流段部分，在底部有預留的翅片管空
間，通過在這里增設翅片管的方式，增大傳熱面積。在
進入對流段的蒸汽凝液經新增的換熱器換熱降溫后，通
過增大傳熱換熱面積，增加傳熱量，在降低排煙溫度的
同時，盡可能維持甚至增加蒸汽凝液出對流段的溫度，
不影響或增加廢熱鍋爐的蒸汽產量。
工藝流程及蒸汽過熱爐對流段改造如圖：
改動前：
改動后：
105
能源環保與安全
此改造方案的優點是改動范圍小，包括增設1臺換熱
器，蒸汽過熱爐增加相應規格型號的翅片管及彎頭箱，
以及相應的管道、調節閥，少量的支撐鋼結構。同時核
算工藝凝液泵的揚程足以滿足改造后的工藝要求，因此
可不必進行改造升級。
三、生產運行效果
蒸汽過熱爐改造和工藝流程優化前后加熱爐及裝置
節能效果分析如下：
表3　加熱爐改造前后熱效率對比
負荷
（主蒸汽t/h）
煙氣排放溫度
（℃）
氧 含 量
（%）
熱 效 率
（%）
優化前 55 153 3 91.2
優化后 55 104 3 93.5
通過對比蒸汽過熱爐改造前后的參數變化，在相同
負荷及氧氣含量一致的前提下，可以看出其排煙溫度有
大幅度降低，加熱爐的熱效率上漲2.3%，優化改造效果
明顯。
表4　加熱爐改造前后汽包產0.35MPa蒸汽量變化對比
　
負荷
（主蒸汽
t/h）
低 壓
廢 熱
鍋 爐
進 料
溫度
低 壓
廢 熱
鍋 爐
進 料
溫度
汽 包 產
汽 量
（t/h）
氧含量
（%）
熱 效
率
（%）
優化前 55 360.7 154.9 25 3 91.2
優化后 55 359.4 153.9 24.8 3 93.5
由上表可以看出，在流程優化及對流段增多翅片管
后，廢熱鍋爐產汽量變化不大，基本滿足優化改造前保
持蒸汽產量不變甚至增多的要求。
表5　加熱爐改造前后汽提塔蒸汽消耗量對比
　
工藝凝
液進新
增 換
熱器前
溫 度
（℃）
工藝凝
液出新
增 換
熱器后
溫 度
（℃）
汽 提
塔 進
料 流
量（t/
h）
汽提塔
進 料
溫 度
（℃）
預 熱
蒸 汽
量
（ t /
h）
汽 提 蒸
汽 量
（t/h）
優化前 44.5 61 91 72 1.1 4.8
優化后 44.3 71 90.5 72 0.2 4.6
通過流程優化前后的操作參數對比，在進料流量、
溫度基本一致的情況下，通過采用0.04MPa蒸汽凝液對工
藝凝液加熱，可有效降低裝置消耗蒸汽約1.1t/h，為裝置
進一步節能降耗。
四、結束語
“十四五”時期，我國生態文明建設進入了以降碳
為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社
會發展全面綠色轉型、實現生態環境質量改善由量變到
質變的關鍵時期,我們要充分認識到節能減排工作的重要
性和緊迫感。
通過優化工藝、改造加熱爐，提高熱效率，不僅能
夠充分降低裝置的能耗，有效減少碳排放，更是符合國
家“碳達峰、碳中和”戰略目標，同時也是煉化企業應
當擔起的社會責任。
參考文獻：
[1]錢家麟.管式加熱爐[M].北京：中國石化出版社，
2003.
[2]侯芙生.煉油工程師手冊[M].北京：石油工業出版社，
1994.

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