CN104329684A - 一种降低排烟温度的方法及装置 - Google Patents

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孙志钦
黄进焕
郜建松
张玉玲
段彦明
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Abstract

本发明公开了一种降低排烟温度的方法及装置，来自加热炉烟气依次进入钢管式扰流子空气预热器、碳钢-水热管空气预热器和石墨块孔式空气预热器，空气则与烟气顺序相反，烟气温度降至低于100℃排空，热空气助燃，钢管式扰流子空气预热器、碳钢-水热管空气预热器和石墨块孔式空气预热器依次连通，本发明加热炉的排烟温度低，热效率高，能耗低。

Description

一种降低排烟温度的方法及装置
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及一种石油化工、煤化工管式加热炉的降低排烟温度的方法及装置。
背景技术
在过剩空气系数不变的条件下，排烟温度每降低约20℃，管式加热炉热效率就能提高约1％。因此，为了提高管式加热炉的热效率，使用各种空气预热器降低加热炉的排烟温度。但由于每一种空气预热器都有自己的优劣，因此在管式加热炉回收烟气余热的方法中大都选择空气预热器组合的方法来降低排烟温度。
目前在石油化工、煤化工等工业管式加热炉上最常使用的空气预热系统组合方法主要有钢管式空气预热器、热管式空气预热器、水热媒空气预热器等的组合。一般钢管式空气预热器主要用于回收高温烟气的余热，热管式空气预热器和水热媒空气预热器主要用于回收烟气的低温余热。
热管空气预热器在回收低温烟气余热时，易出现工质与钢管产生电化学反应，产生不凝气体，使传热效率下降问题，有时还会出现烟气低温露点腐蚀而产生的热管失效问题，不能有效的降低加热炉的排烟温度，需要使空气预热器在烟气露点以上工作。
水热媒空气预热系统是近年开发的一种预热空气的装置。水热媒空气预热器能适应加热炉负荷及燃料性质变化等优点，但也存在流程长、系统操作较复杂等缺点，由于要保证水热媒不能被汽化，这种空气预热器的热效率较低。
专利CN200972137公布了一种组合式水热媒空气预热器，包括水热媒空气预热器，该水热媒空气预热器由烟气换热器、空气换热器、第一热媒水管道及第二热媒水管道、除氧给水总管，还包括一管式空气预热器。其优点是：可用于加热炉上对流室出口烟气的温度超过300～320℃以上的情况；但组合式水热媒空气预热器自身需要热水循环泵，这就会造成辅助能源消耗，且使空气预热器系统的可靠性降低。并且存在流程长、系统操作较复杂的问题。
专利CN201028779公布了一种组合式空气预热器，它包括烟气通道1和空气通道2，其特征是高温烟气通道1与冷空气通道2是由高温区换热器3、中温区换热器4和低温区换热器5组合连接而成，其中高温区换热器3为螺旋槽管式荆棘扰流换热器，中温区换热器4为热管式换热器，低温区换热器5为搪瓷螺旋槽管式换热器，并在螺旋槽管式荆棘扰流换热器和搪瓷螺旋槽管式换热器的管内安装了荆棘，以加强换热。本实用新型解决了目前换热器高温易损坏的缺陷，同时也大大降低了排烟温度。虽然空气预热器的低温段采用了搪瓷螺旋槽管式换热器，但由于搪瓷烧结时的针孔、砂眼等缺陷不可避免，会造成低温酸露点沿搪瓷表面的针孔、砂眼等缺陷腐蚀传热元件，造成传热元件失效，影响空气预热器的正常使用。
专利CN201706527U公开了一种组合式空气预热器，包括高温段空气预热器和低温段空气预热器两部分。高温段空气预热器传热管是翅片管或钉头管，低温段空气预热器的传热管由搪瓷管构成。由于搪瓷管并不能耐低温露点腐蚀，因此其低温段空气预热器在使用中易出现露点腐蚀穿孔现象。
专利CN201621721U公开了一种新型组合式空气预热器。它由高温区换热器、中温区换热器和低温区换热器通过烟气通道、冷空气通道连接成一整体。其中：高温区为扰流子管式换热器、中温区为热管换热器、低温区为分体式自循环换热器。虽然低温区为分体式自循环换热器可以调节排烟温度，但它只能将排烟温度调节在烟气露点以上工作，否则就会造成露点腐蚀损坏，使低温区的分体式自循环换热器失效。
专利CN202361401U公开了一种热管/铸铁板组合式空气预热器，包括热管空气预热器和铸铁板式空气预热器。本组合式空气预热器，利用了热管空气预热器的高换热性能，在烟气温度较高没有腐蚀时通过热管空气预热器换热，在烟气温度较低出现腐蚀情况时，通过铸铁板式空气预热器换热。由于在高温段使用热管空气预热器会使热管内易产生不凝气体而降低热管的传热效率，低温段的铸铁板空气预热器也并不能真正防止烟气的低温露点腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对目前组合式空气预热器低温段耐腐蚀性差及排烟温度高的缺点，发明了一种降低加热炉排烟温度的方法及装置，这种耐低温腐蚀的高效组合式空气预热装置，能有效的抵抗烟气的低温露点腐蚀，甚至可以在烟气的露点以下工作，能有效的降低加热炉的排烟温度，提高加热炉的热效率。
本发明一种降低加热炉排烟温度的方法，由以下步骤：
1)来自加热炉250～350℃的烟气先进入钢管式扰流子空气预热器与来自步骤2)的空气换热，烟气温度降至200～250℃，进入步骤2)；
2)来自步骤1)的200～250℃烟气进入碳钢-水热管空气预热器与来自步骤3)的空气换热，烟气温度降至低于200℃，进入步骤3)；
3)来自步骤2)的低于200℃烟气进入石墨块孔式空气预热器与常温空气换热，烟气温度降至低于100℃排空。
所述的石墨块为耐酸腐蚀的块孔式石墨块。
本发明一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器、碳钢-水热管空气预热器和石墨块孔式空气预热器组成，其特征在于：钢管式扰流子空气预热器与碳钢-水热管空气预热器连通，碳钢-水热管空气预热器与石墨块孔式空气预热器连通。
所述钢管式扰流子空气预热器与碳钢-水热管空气预热器通过烟气管和空气管连通。
所述的碳钢-水热管空气预热器与石墨块孔式空气预热器烟气管和空气管连通。
所述钢管式扰流子空气预热器烟气出口管和空气入口与碳钢-水热管空气预热器烟气入口和空气出口管连通。
所述碳钢-水热管空气预热器烟气出口管和空气入口管石墨块孔式空气预热器烟气入口和空气出口管连通。
所述的钢管式扰流子空气预热器的主要传热元件是扰流子翅片管，管外是翅片，管内为扰流子。
所述的石墨块孔式空气预热器由石墨换热单元块34、空气进口32、空气出口33、烟气进口31、烟气出口35组成，特征在于：空气进口32和空气出口33设置在石墨换热单元块34两侧，烟气进口31和烟气出口35设置在石墨换热单元块34的另外两侧，空气进口32与烟气进口31垂直设置，空气出口与烟气出口垂直。
所述的石墨块沿轴向与径向交错开有若干小孔。一侧为烟气孔，另一侧为空气孔。
所述的石墨块烟气孔径25～30mm，开孔率为27～33％。
所述的石墨块空气孔径12～20mm，开孔率为15～20％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)有效的降低加热炉的排烟温度，提高加热炉的热效率；
2)降低加热炉能耗。
附图及附图说明
图1为本发明一种降低加热炉排烟温度的装置图。
图2为本发明一种降低加热炉排烟温度的装置，石墨块孔式空气预热器石墨块孔换热单元主视图。
图3为本发明一种降低加热炉排烟温度的装置，石墨块孔式空气预热器石墨块孔换热单元A向视图。
其中：1.扰流子空气预热器，11.烟气进口，12.扰流子钢管，13.管板，14.空气出口，15.空气进口，2.热管空气预热器，21.烟气管箱，22.热管，23.空气管箱，24.热管隔板，3.石墨块孔式空气预热器，31.烟气进口，32.空气进口，33.空气出口，34.石墨块孔换热单元，35.烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图1、图2和图3对本发明作进一步详细的说明，但并不限制本发明的范围。
实施例1
一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器1、碳钢-水热管空气预热器2和石墨块孔式空气预热器3组成，石墨块烟气孔径25mm，开孔率为33％，石墨块空气孔径12mm，开孔率为19.5％。
来自加热炉对流段350℃高温烟气由烟气进口11进入钢管式扰流子空气预热器1，与空气换热后，烟气温度降低到250℃后进入碳钢-水热管空气预热器2，与空气换热后，温度降低到180℃左右，烟气由烟气进口31进入石墨块孔式空气预热器3，与空气换热后降低到设定的排烟温度100℃后，烟气最终经烟气出口35排进烟囱。而从鼓风机出来的15.5℃常温空气则先经过空气进口通道32进入石墨块孔空气预热器的空气导管，与烟气换热后，初步预热到90℃的空气经空气出口33进入碳钢-水热管空气预热器2的空气管箱23，得到热管进一步加热的空气到170℃，最后经空气进口15进入钢管式扰流子空气预热器1，然后被预热到设计温度270℃的热空气经过空气出口通道14进入到加热炉燃烧系统。
实施例2
一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器1、碳钢-水热管空气预热器2和石墨块孔式空气预热器3组成，石墨块烟气孔经27mm，开孔率为31％，石墨块空气孔经15mm，开孔率为18％。
来自加热炉对流段350℃高温烟气由烟气进口11进入钢管式扰流子空气预热器1，与空气换热后，烟气温度降低到250℃后进入碳钢-水热管空气预热器2，与空气换热后，温度降低到180℃左右，烟气由烟气进口31进入石墨块孔式空气预热器3，与空气换热后降低到设定的排烟温度100℃后，烟气最终经烟气出口35排进烟囱。而从鼓风机出来的15.5℃常温空气则先经过空气进口通道32进入石墨块孔空气预热器的空气导管，与烟气换热后，初步预热到90℃的空气经空气出口33进入碳钢-水热管空气预热器2的空气管箱23，得到热管进一步加热的空气到170℃，最后经空气进口15进入钢管式扰流子空气预热器1，然后被预热到设计温度270℃的热空气经过空气出口通道14进入到加热炉燃烧系统。
实施例3
一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器1、碳钢-水热管空气预热器2和石墨块孔式空气预热器3组成，石墨块烟气孔经29mm，开孔率为28％，石墨块空气孔经17mm，开孔率为16％。
来自加热炉对流段350℃高温烟气由烟气进口11进入钢管式扰流子空气预热器1，与空气换热后，烟气温度降低到250℃后进入碳钢-水热管空气预热器2，与空气换热后，温度降低到180℃左右，烟气由烟气进口31进入石墨块孔式空气预热器3，与空气换热后降低到设定的排烟温度100℃后，烟气最终经烟气出口35排进烟囱。而从鼓风机出来的15℃常温空气则先经过空气进口通道32进入石墨块孔空气预热器的空气导管，与烟气换热后，初步预热到90℃的空气经空气出口33进入碳钢-水热管空气预热器2的空气管箱23，得到热管进一步加热的空气到170℃，最后经空气进口15进入钢管式扰流子空气预热器1，然后被预热到设计温度270℃的热空气经过空气出口通道14进入到加热炉燃烧系统。
实施例4
一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器1、碳钢-水热管空气预热器2和石墨块孔式空气预热器3组成，石墨块烟气孔经30mm，开孔率为27％，石墨块空气孔经18mm，开孔率为15.5％。
来自加热炉对流段350℃高温烟气由烟气进口11进入钢管式扰流子空气预热器1，与空气换热后，烟气温度降低到250℃后进入碳钢-水热管空气预热器2，与空气换热后，温度降低到180℃左右，烟气由烟气进口31进入石墨块孔式空气预热器3，与空气换热后降低到设定的排烟温度100℃后，烟气最终经烟气出口35排进烟囱。而从鼓风机出来的15℃常温空气则先经过空气进口通道32进入石墨块孔空气预热器的空气导管，与烟气换热后，初步预热到90℃的空气经空气出口33进入碳钢-水热管空气预热器2的空气管箱23，得到热管进一步加热的空气到170℃，最后经空气进口15进入钢管式扰流子空气预热器1，然后被预热到设计温度270℃的热空气经过空气出口通道14进入到加热炉燃烧系统。

Claims (8)

1.一种降低加热炉排烟温度的方法，由以下步骤：
1)来自加热炉250～350℃的烟气先进入钢管式扰流子空气预热器与来自步骤2)的空气换热，烟气温度降至200～250℃，进入步骤2)；
2)来自步骤1)的200～250℃烟气进入碳钢-水热管空气预热器与来自步骤3)的空气换热，烟气温度降至低于200℃，进入步骤3)；
3)来自步骤2)的低于200℃烟气进入石墨块孔式空气预热器与常温空气换热，烟气温度降至低于100℃排空。
2.一种降低加热炉排烟温度的装置，由钢管式扰流子空气预热器、碳钢-水热管空气预热器和石墨块孔式空气预热器组成，其特征在于：钢管式扰流子空气预热器与碳钢-水热管空气预热器连通，碳钢-水热管空气预热器与石墨块孔式空气预热器连通。
3.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的钢管式扰流子空气预热器烟气出口和空气入口与碳钢-水热管空气预热器通过烟气入口和空气出口连通，碳钢-水热管空气预热器烟气出口和空气入口与石墨块孔式空气预热器烟气入口和空气出口连通。
4.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的钢管式扰流子空气预热器的主要传热元件是扰流子翅片管，管外是翅片，管内为扰流子。
5.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的石墨块孔式空气预热器由石墨换热单元块、空气进口、空气出口、烟气进口、烟气出口组成，特征在于：空气进口和空气出口设置在石墨换热单元块两侧，烟气进口和烟气出口设置在石墨换热单元块两侧，空气进口与烟气进口垂直，空气出口与烟气出口垂直。
6.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的侧石墨块沿轴向与径向交错开有小孔，一侧为烟气孔，另一侧为空气孔，烟气孔与空气孔轴向垂直。
7.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的石墨块烟气孔径25～30mm，开孔率为27～33％。
8.依照权利要求2所述的所述装置，其特征在于：所述的石墨块空气孔径12～20mm，开孔率为15～20％。
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