CN100429461C - 乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统及方法，该系统和方法可利用厂区平衡后的低压放空蒸汽，裂解炉循环急冷水和厂区冷凝液作加热介质通过预热器对冷空气预热。本发明在不增加或很少增加设备的前提下，依靠原设备的自身潜能来推动本发明预热节能系统使其正常运转，不需自控系统，主要设备结构简单，工作可靠，节能效果显著，使用维护修理简易。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用加热介质的余热进行空气预热的节能系统，尤其是可利用厂区平衡后的低压放空蒸汽，或进入水处理车间前的厂区冷凝液，或裂解炉自身循环系统的急冷水等加热介质的余热来加热裂解炉底部燃烧器的空气，以减少裂解炉的燃料消耗量而节能。
背景技术
在技术领域里人们都想利用厂区热介质的余热来进行节能设计，例如采用裂解炉的烟气作加热源等，可是需增加外加的能耗设备，如鼓风机和引风机，增压水泵及其它辅助设备等等，同时排放的烟气又带有粉尘会造成很多不便。那么我们能否设计出这样的节能系统：
1、适合于乙烯厂的裂解炉炉群的全部底部燃烧器，组成一个封闭式或开放式的节能系统；
2、空气预热节能系统不需设置自动控制系统。如果外界环境发生变化能进行自动调节或稍加简单的手动调节；
3、空气预热节能系统不需增加或很少增加外加的能耗设备来维持其节能系统的正常运行，而是利用裂解炉系统有关设备的自身潜能来维持系统的正常运行，所选用的加热介质都是一般石化工厂常见的，利用这些介质的余热，不需另加外加热源；
4、这种系统操作弹性大，要求系统工作参数不严，如季节性引起加热介质多少和有无的变动，厂区工艺参数的变动引起加热介质流量的变动，这种节能系统都能很好地适应这种变化。
上述几点也可以认为是该类型节能系统设计的技术特点。
据知，具备上述技术特点的国内外类似的节能新方法目前没有任何报导，通过对国内外有关资料的检索证明了这一点。
为此，本发明提供了满足上述技术要求的乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统及方法。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供能够利用厂区平衡后的低压放空蒸汽，或进入水处理车间之前的厂区冷凝液，或裂解炉自身循环系统急冷水的加热介质的余热来加热裂解炉底部燃烧器的空气，从而减少裂解炉燃料消耗量。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统及方法，主要由预热器(1)，疏水器(11)，疏水泵(12)或离心泵(13)组成，其方法包括下列步骤：
1、将厂区平衡后的低压放空蒸汽(14)引入预热器(1)，预热器(1)处于负压工作状态下工作，利用裂解炉炉膛负压余量，抽吸环境冷空气而进入预热器(1)，变成热空气后进入燃烧器，再进入炉膛；
2、低压放空蒸汽经过一定面积的预热器(1)和预热器设计相匹配的疏水器(11)后，低压放空蒸汽的流量，根据环境温度的变化可自动调节；
3、蒸汽变成冷凝液后可靠蒸汽自身压力内能并经过系统的参数平衡设计来维持其运行，也可经疏水泵(12)或离心泵(13)输送到厂区凝液母管(4)；
4、对于裂解炉炉群，一台底部燃烧器配备一台预热器(1)和一台疏水器(11)，或两台底部燃烧器配备一台预热器和一台疏水器。每台炉预热器(1)并联连接，并联后可通过凝液母管(4)共用一台疏水泵(12)或离心泵(13)。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明这种节能系统属于开式系统，基本上不增加外界能源消耗，外界环境变化时节能系统可自动调节；
2、本发明这种节能系统用在急冷水或凝液作加热介质的循环系统中，也可明显节省裂解炉的燃料消耗，降低急冷水空冷器的电耗，降低厂区冷液进入水处理车间时的电耗；
3、本发明这种节能系统的冷凝液可回收到厂区水处理车间；
4、本发明在燃烧器底部配备的设备结构简单，造价低廉，使用维护修理简易，节能效果显著，整个设备可不新增维护人员。
附图说明
图1为本发明节能系统技术方案的流程图
图2为本发明另一实施例节能系统技术方案的流程图
图3为本发明再一实施例节能系统技术方案的流程图
图4A为本发明预热器结构总体正视示意图
图4B为本发明预热器结构总体侧视示意图
图4C为本发明预热器结构总体俯视示意图
图中：1-预热器，11-疏水器，12-疏水泵，13-离心泵，14-低压放空蒸汽，21-冷却器，22-急冷水塔，23-急冷水泵，24-原系统中的换热器，31-高位水罐，32-增压水泵，33-冷却器，4-厂区凝液母管，5-水处理车间，41-壳体，42-联接通道，43-进气(进水)支管组件，44-回水支管组件，45-预热器换热管，46-检查窗
具体实施方式
由图1示出，一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统及方法，主要由预热器1，疏水器11，疏水泵12或离心泵13组成，其方法包括下列步骤：
1、将厂区平衡后的低压放空蒸汽14引入预热器1，预热器1处于负压工作状态下工作，利用裂解炉炉膛负压余量，抽吸环境冷空气而进入预热器1，变成热空气后进入燃烧器，再进入炉膛；
2、低压放空蒸汽经过一定面积的预热器1和预热器设计相匹配的疏水器11后，低压放空蒸汽的流量，根据环境温度的变化可自动调节；
3、蒸汽变成冷凝液后可靠蒸汽自身压力内能并经过系统的参数平衡设计来维持其运行，也可经疏水泵12或离心泵13输送到厂区凝液母管4；
4、对于裂解炉炉群，一台底部燃烧器配备一台预热器1和一台疏水器11，或两台底部燃烧器配备一台预热器和一台疏水器。每台炉预热器1并联连接，并联后可通过凝液母管4共用一台疏水泵12或离心泵13。
一般乙烯厂都设置有蒸汽母管，如S1蒸汽母管(1kg/cm2，120℃)，S3蒸汽母管(3.5kg/cm2，145∽148℃)，还有S11等。我们选用S3蒸汽作加热介质源。S3蒸汽是乙烯厂用作其他设备的蒸汽源，其它压力等级的蒸汽也是用作其它设备的蒸汽源。这些压力不同的蒸汽来自厂区的辅锅蒸汽制造车间，也有些是来自装置分离出来的蒸汽合并到各自压力等级的蒸汽母管。
蒸汽的用量是厂区水汽平衡后确定的。我们利用低压放空蒸汽作预热器的加热介质源，是厂区平衡后的多余的放空的蒸汽，使用时直接从该种蒸汽母管上开口引出我们需要的一定量的蒸汽进入我们的节能系统便可，经过节能系统的换热后，蒸汽变成冷凝液又回到辅锅的水处理车间5。
本技术方案技术数据：
加热介质流量----(50～100)kg/H(每台预热器所需的流量)
加热介质压力----0.4Mpa以下
冷空气温升----(90～135)℃(平均环境温度位±25℃)
疏水泵挤压气体压力---(3～5)kg/cm2(厂区N2气，仪表风或蒸汽)
由图2示出，本发明另一实施例是利用裂解炉循环急冷水作加热介质的预热节能系统，主要由预热器1，冷却器21，急冷水塔22，急冷水泵23，原系统的换热器24，其方法包括下列步骤：
1、在裂解炉急冷水循环系统中冷却器21前处，引出部分或全部循环急冷水到空气预热器1内；
2、急冷水被降温后又从预热器1流出再回到冷却器21前，经冷却器21后又回到急冷水塔22；
3、裂解炉底部的预热器1通过先串联后并联的方法，再通过回水总管将被降温的急冷水回送到冷却器21之前继续工作。
裂解炉炉群的裂解气必须经过急冷水降温分离出部分产品，所以急冷水获得裂解气的一部分热量而升温。我们利用急冷水的部分余热来加热空气预热器，一般在冷却器前引出的急冷水温在72℃左右，压力约在8kg/cm2∽10kg/cm2。72℃的急冷水经过预热器后被降温，降温的程度将根据所用急冷水的流量大小以及换热器的面积来确定。被降温的急冷水再回到冷却器前，经过冷却器后急冷水的温度一般控制在40℃而进入急冷水塔。这是工艺要求的，所以裂解炉循环系统的急冷水余热利用的节能方式是一个闭式循环系统。
用裂解炉循环急冷水作加热介质的预热系统技术数据：
加热介质流量----(0.5～15)T/H
加热介质工作压力----(3.5～10)kg/cm2
加热介质温度----72℃
冷空气温升----(30～70)℃(平均环境温度位±25℃)
本实施例具有如下优点和效果：
1、本实施例是利用急冷水泵23设计时的富余压头来推动急冷水的正常运转，可见这时是利用原设备的潜力来运行。利用急冷水的余热加热了燃烧用冷空气，节省了裂解炉的燃料消耗，同时由于急冷水被预热器降温这又减少了冷却器的电耗；
2、本实施例节能系统是一闭式循环系统，它的阻力损失及预热器的阻力损失都是非常小的。
由图3示出，本发明再一实施例是利用厂区冷凝液作加热介质的预热节能系统，主要由预热器1，高位水罐31，增压水泵32，冷却器33，厂区凝液管4，水处理车间5，其方法包括下列步骤：
1、将厂区冷凝液首先引入到高位水罐31或引入到增压泵32入口以获得预增压力；
2、凝液经过预热器1加热冷空气；
3、被降温的冷凝液回到回水总管后再到冷却器33前，又一次降温后回到水处理车间5。
用厂区冷凝液作加热介质的预热节能系统作加热介质时节能系统技术数据：
所需凝结水流量----(0.5～1.0)T/H(每台预热器)
进预热器凝结水温度----(120～150)℃
出预热器凝结水温度---(60～80)℃
凝结水压力----(3.5～4.0)kg/cm2(表压)
预增压力----1kg/cm2
凝结水全程压力损失不大于1kg/cm2
本实施例具有如下优点和效果：
1、本实施例为一开式循环系统，它节省了裂解炉的燃料消耗和冷却器的电耗；
2、本实施例的系统组成非常简单，大多利用原系统的构件，制造成本低廉，使用维护修理简易。
由图4A、4B、4C示出本发明节能系统中最核心的空气预热器1，可以说是是在节能系统中除预热器1需专门设计制造外，系统中涉及到的其它设备基本上都是常规的，可在市场上购置，本发明的预热器1，主要由预热器壳体41，联接通道42，进气(进水)支管组件43，回水支管组件44，过滤器45组成，其中，预热器1为方形壳体41，其顶部连接有具有收敛形截面的联接通道42，在壳体41的内部装置有预热器换热管45，在壳体41一侧的上，下和其中装置有进气(进水)支管组件和回水支管组件，在壳体41的另一侧设置有检查窗46。
预热器1是处于负压状态下工作，而且阻力很小。它将根据裂解炉负压条件以及底部燃烧器热负荷大小来设计这种预热器。检查窗的作用是清理运行中的多余物，否则会影响预热器正常运行。
其中的进气(进水)支管组件包括管路和通断阀、过滤器等，回水支管组件包括通断阀，疏水阀等。
当用急冷水或厂区中压冷凝液为加热介质时，不需疏水阀。
总之，本发明的节能系统，它的新颖性、创造性、实用性在于不增加或很少增加外加能耗设备前提下，依靠原有设备的自身潜能来推动节能系统的正常运转，不需自控系统，使用维护修理简易，节能效果明显，操作弹性大，维护不需新增人力，它是一独立而完整的闭式或开式的裂解炉的节能系统。
Claims (4)
1、一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热方法，主要由预热器(1)，疏水器(11)，疏水泵(12)或离心泵(13)组成，所述方法包括下列步骤：
(1)、将厂区平衡后的低压放空蒸汽(14)引入预热器(1)，预热器(1)处于负压工作状态下工作，利用裂解炉炉膛负压余量，抽吸环境冷空气而进入预热器(1)，变成热空气后进入燃烧器，再进入炉膛；
(2)、低压放空蒸汽经过一定面积的预热器(1)和疏水器(11)，当预热器和疏水器工作参数确定后，低压放空蒸汽的流量，将根据环境温度的变化自动调节；
(3)、蒸汽变成冷凝液后依靠蒸汽自身压力内能来维持其运行，并经疏水泵(12)或离心泵(13)输送到厂区凝液母管(4)；
(4)、对于裂解炉炉群，一台底部燃烧器配备一台预热器(1)和一台疏水器(11)，每台炉预热器(1)并联连接，并联后通过厂区凝液母管(4)共用一台疏水泵(12)或离心泵(13)。
2、一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热方法，该方法利用裂解炉循环急冷水作加热介质，主要由预热器(1)，冷却器(21)，急冷水塔(22)，急冷水泵(23)，换热器(24)组成，所述方法包括下列步骤：
(1)、在裂解炉急冷水循环系统中冷却器(21)前处，引出部分或全部循环急冷水到空气预热器(1)内；
(2)、急冷水被降温后又从预热器(1)流出再回到冷却器(21)前，经冷却器(21)后又回到急冷水塔(22)；
(3)、裂解炉底部的预热器(1)通过先串联后并联的方法，再通过回水总管将被降温的急冷水回送到冷却器(21)之前继续工作。
3、一种乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热方法，该方法利用厂区冷凝液作加热介质，主要由预热器(1)，高位水罐(31)，增压水泵(32)，冷却器(33)，厂区凝液管(4)，水处理车间(5)组成，所述方法包括下列步骤：
(1)、将厂区冷凝液首先引入到高位水罐(31)或引入到增压泵(32)入口以获得预增压力；
(2)、冷凝液经过预热器(1)加热冷空气；
(3)、被降温的冷凝液回到回水总管后进入冷却器(33)，又一次降温后回到水处理车间(5)。
4、用于实现权利要求1、2或3方法的乙烯裂解炉底部燃烧器空气预热系统，包括预热器(1)，其特征在于：预热器(1)主要由预热器壳体(41)，联接通道(42)，进气进水支管组件(43)，回水支管组件(44)，预热器换热管(45)组成，其中，预热器(1)为方形壳体(41)，其顶部连接有具有收敛形截面的联接通道(42)，在壳体(41)的内部装置有预热器换热管(45)，在壳体(41)一侧的上部和下部分别装设有进气进水支管组件和回水支管组件，在壳体(41)的另一侧设置有检查窗(46)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Aerospace Petrochemical Technology and Equipment Engineering Corp. Assignor: BEIJING AEROSPACE PROPULSION INSTITUTE Contract fulfillment period: 2008.11.3 to 2013.11.2 Contract record no.: 2008110000176 Denomination of invention: Bottoms combustion air preheater system and method of ethylene cracking furnace Granted publication date: 20081029 License type: Exclusive license Record date: 20081208 |
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| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.11.3 TO 2013.11.2; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: BEIJING SPACE PETROCHEMICAL TECHNOLOGY EQUIPMENT E Effective date: 20081208 |
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Effective date of registration: 20170120 Address after: 100076 Beijing, Fengtai District, South Road, No. 1, Patentee after: BEIJING AEROSPACE PETROCHEMICAL TECHNOLOGY & EQUIPMENT ENGINEERING Corp.,Ltd. Address before: 100076 Beijing, box 9200, box 11 Patentee before: Beijing Aerospace Propulsion Institute |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170413 Address after: 100076 Beijing, Fengtai District, South Road, No. 1, Patentee after: Beijing wing wing Technology Co.,Ltd. Address before: 100076 Beijing, Fengtai District, South Road, No. 1, Patentee before: BEIJING AEROSPACE PETROCHEMICAL TECHNOLOGY & EQUIPMENT ENGINEERING Corp.,Ltd. |
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Address after: 100076 Beijing, Fengtai District, South Road, No. 1, Patentee after: BEIJING HANGHUA ENERGY SAVING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100076 Beijing, Fengtai District, South Road, No. 1, Patentee before: Beijing wing wing Technology Co.,Ltd. |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20081029 |