CN211782813U - 一种低热值燃料气加热炉节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油化工技术领域，具体公开一种低热值燃料气加热炉节能装置及节能方法，包括加热炉，设置于加热炉顶部的燃烧器，设置于加热炉烟气出口处的燃料气预热器，所述燃料气预热器上设置有燃料气进口管路和燃料气出口管路，所述燃料气进口管路和燃料气出口管路之间还设有燃料气副线管路，燃料气副线管路直接将来自燃料气进口管路的燃料送往燃烧器中，还包括设置于燃料气预热器烟气出口的空气预热器，空气预热器烟气出口设置有烟气引风机，引风机出口设置有烟气排放烟囱，本实用新型利用烟气加热燃料气，减少了燃料用量，减少了装置的烟气量，有利于排烟温度的降低提升了装置的经济性。

Description

一种低热值燃料气加热炉节能装置

技术领域

本实用新型属于石油化工技术领域，尤其涉及一种低热值燃料气加热炉节能装置。

背景技术

管式炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤等行业主要工艺设备之一，同时也是石油炼制、石油化工和化学、化纤等行业装置的关键耗能设备，其耗能约占装置总耗能的50～70%，降低管式炉排烟温度，回收烟气余热是提高管式炉效率降低装置能耗的主要技术手段之一；目前石油炼制、石油化工和化学、化纤等行业中基于节能及工艺因素，普遍优先以装置副产气做为加热炉燃料，其中有些装置副产燃料气热值较低，如石油化工行业中制氢装置中的制氢转化炉主要燃料制氢尾气（也称变压吸附脱附气）其热值2000千卡/立方米（1600千卡/公斤），组分中不可燃成分占60%以上，其中仅CO₂的含量超过了50%，制氢尾气作为燃料提供了制氢装置转化炉65%以上的热量，不足部分由其它燃料提供，由于燃料气热值低，燃料量大，造成加热炉烟气量与空气量的质量比多在1.3以上，而其它装置加热炉，如重整、常减压等装置加热炉烟气量与空气量的质量比一般为1.05左右，所以，制氢装置加热炉排烟温度不能够进一步降低的主要关键因素为热平衡问题，即烟气温度降温放热量受制于空气升温吸热量，而导致排烟温度不能够进一步降低，目前制氢转化炉效率较低，排烟温度大多在140-200℃，现有技术无法解决此类加热炉热平衡问题制约，排烟温度较高，炉效率较低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种低热值燃料气加热炉节能装置，可以消除烟气余热回收热平衡约束，进一步降低排烟温度，充分回收管式炉烟气余热，提高管式炉效率，并可以对烟气露点腐蚀造成的燃料气预热器燃料泄漏进行监测、预防和处置，在空气预热器出现故障时，通过对空气副线阀门的调节保证加热炉正常运行。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种低热值燃料气加热炉节能装置，包括加热炉，设置于加热炉顶部的燃烧器，设置于加热炉烟气出口处的燃料气预热器，所述燃料气预热器上设置有燃料气进口管路和燃料气出口管路，所述燃料气进口管路和燃料气出口管路之间还设有燃料气副线管路，燃料气副线管路直接将来自燃料气进口管路的燃料送往燃烧器中，还包括设置于燃料气预热器烟气出口的空气预热器，空气预热器烟气出口设置有烟气引风机，引风机出口设置有烟气排放烟囱。

进一步的，所述燃料气出口管路与燃烧器联通，所述燃料气进口管路上设置有燃料气进口阀门，燃料气出口管路上设有燃料气出口阀门，所述燃料气副线管路上还设有燃料气副线阀门。

进一步的，所述燃料气进口管路上设置有燃料气测温仪表，所述燃料气预热器和空气预热器之间的烟气管道设置有烟气测温仪表，所述燃料气测温仪表和烟气测温仪表检测到的温度平均值低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃。

进一步的，所述燃料气预热器换热元件外壁面上还设有壁面测温仪，所述壁面测温仪的触发温度为低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃。

进一步的，所述燃料气预热器和空气预热器之间的连接管道上还设有可燃气体泄漏报警装置，所述可燃气体报警装置内设有控制器、可燃气体传感器和探测器，所述探测器与控制器电连接，可燃气体传感器与探测器电连接。

进一步的，所述空气预热器的进口端与空气鼓风机联通，空气预热器出口端通过空气出口管线与加热炉相连，所述空气预热器进口管路和出口管路之间也设有空气副线管路，空气副线管路上设有空气副线阀门；所述空气预热器进口管路上设有空气入口阀门，所述烟气引风机与烟囱之间的管路上设有烟气排放阀门。

一种低热值燃料气加热炉节能装置的节能方法，包括以下步骤：

（1）在管式加热炉出口设置燃料气预热器，将来自加热炉的250-400℃的烟气与燃料气换热至不低于100℃以后，再送入加热炉燃烧，与燃料气换热后的200-350℃烟气经烟气管道送入空气预热器进一步利用；

（2）低热值燃料气不足时，采用高热值燃料气作为辅助掺混燃料气，通过燃料气出口管路送入燃烧器燃烧热量提供给加热炉使用，以满足加热炉需要；

（3）空气鼓风机产生的空气由空气入口阀门进入空气预热器与烟气换热后，经空气出口管道进入燃烧器参与燃料燃烧；

（4）经空气预热器与空气换热以后的80-120℃的低温烟气，经烟气引风机和烟气排放阀门进入烟囱以后排放。

进一步的，所述燃料气预热器换热元件壁面测温仪检测到烟气温度低于温度限定值或燃料气测温仪表和烟气测温仪表检测到温度通过运算所得换热元件外壁面平均温度值低于温度限定值或可燃气体泄漏报警装置启动时，立即开启燃料气副线阀门，同时关闭燃料气进口阀门及燃料气出口阀门，燃料气通过燃料气副线阀门进入加热炉内燃烧，避免燃料气预热器换热元件产生露点腐蚀失效，导致燃料气泄漏，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃。

进一步的，所述空气预热器出现故障时，开启空气副线阀门，关闭空气入口阀门，空气通过空气副线阀门经空气出口管道进入加热炉参与燃料燃烧。

本实用新型具有的优点是：

1.由于低热值燃料气消耗量大，为烟气量15-25%，燃料气通过燃料气预热器吸收烟气热量后，可有效解决空气与烟气的热平衡问题，排烟温度降低瓶颈得到破解；

2.利用烟气加热燃料气，减少了燃料用量，减少了装置的烟气量，有利于排烟温度的降低提升了装置的经济性；

3.采用本发明的方案，燃料气预热器和空气预热器的传热介质有效平均温差均较大，相应的设备换热面积均减少，使加热炉烟气余热回收技术设备总投资降低；

4.可靠性高，燃料气预热器设置于烟气高温区，以避免烟气低温露点腐蚀，并采取在换热元件低温区域设置壁温测温仪、燃料气预热器后端烟道设置可燃气体报警仪、燃料气设置副线管道等措施可保证本方案充分安全、可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

1、加热炉；2、燃料气预热器；3、可燃气体泄漏报警装置；4、壁温测温仪；5、空气预热器；6、烟气引风机；7、烟气排放阀门；8、烟囱；9、空气鼓风机；10、空气入口阀门；11、空气副线阀门；12、空气出口管线；13、燃料气进口；14、燃料气副线阀门；15、燃料气进口阀门；16、燃料气出口阀门；17、烟气测温仪表；18、燃料气测温仪表；19、燃烧器。

具体实施方式

实施例1

如图所示，一种低热值燃料气加热炉节能装置，包括加热炉1，设置于加热炉1顶部的燃烧器18，设置于加热炉1烟气出口处的燃料气预热器2，所述燃料气预热器2上设置有燃料气进口管路和燃料气出口管路，所述燃料气进口管路和燃料气出口管路之间还设有燃料气副线管路，燃料气副线管路直接将来自燃料气进口管路的燃料送往燃烧器19中，还包括设置于燃料气预热器2烟气出口的空气预热器5，空气预热器5烟气出口设置有烟气引风机6，烟气引风机6出口设置有烟气排放烟囱8，所述燃料气出口管路与燃烧器19联通，所述燃料气进口管路上设置有燃料气进口阀门15，燃料气出口管路上设有燃料气出口阀门16，所述燃料气副线管路上还设有燃料气副线阀门14，所述燃料气进口管路上设置有燃料气测温仪表18，所述燃料气预热器2和空气预热器5之间的烟气管道设置有烟气测温仪表17，所述燃料气测温仪表18和烟气测温仪表17检测到的温度平均值低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃，所述燃料气预热器2和空气预热器5之间的连接管道上还设有可燃气体泄漏报警装置3，所述可燃气体报警装置3内设有控制器、可燃气体传感器和探测器，所述探测器与控制器电连接，可燃气体传感器与探测器电连接，当可燃气体泄漏报警装置检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警装置设置的临界点时，可燃气体泄漏报警装置就会发出报警信号，以提醒工作采取安全措施，其核心部件为内置的可燃气体传感器，传感器检测空气中气体的浓度，探测器将传感器检测到的气体浓度转换成电信号，通过线缆传输到控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度达到或超过报警控制器设置的报警点时，报警器发出报警信号；进一步的，所述空气预热器5的进口端与空气鼓风机9联通，空气预热器5出口端通过空气出口管线与加热炉1相连，所述空气预热器5进口管路和出口管路之间也设有空气副线管路，空气副线管路上设有空气副线阀门11；所述空气预热器5进口管路上设有空气入口阀门10，所述烟气引风机6与烟囱8之间的管路上设有烟气排放阀门7，在空气预热器5出现故障时，通过对空气副线阀门11的调节保证加热炉1正常运行。

一种低热值燃料气加热炉节能装置的节能方法，包括以下步骤：

（1）在管式加热炉1出口设置燃料气预热器2，将来自加热炉1的250-400℃的烟气与燃料气换热至不低于100℃以后，再送入加热炉1燃烧，与燃料气换热后的200-350℃烟气经烟气管道送入空气预热器5进一步利用；

（2）低热值燃料气不足时，采用高热值燃料气作为辅助掺混燃料气，通过燃料气出口管路送入燃烧器19燃烧热量提供给加热炉1使用，以满足加热炉需要；

（3）空气鼓风机9产生的空气由空气入口阀门10进入空气预热器5与烟气换热后，经空气出口管道进入燃烧器19参与燃料燃烧；

（4）经空气预热器5与空气换热以后的80-120℃的低温烟气，经烟气引风机6和烟气排放阀门7进入烟囱8以后排放。

进一步的，当燃料气测温仪表18和烟气测温仪表17检测到温度通过运算所得换热元件外壁面平均温度值低于温度限定值或可燃气体泄漏报警装置3启动时，立即开启燃料气副线阀门，同时关闭燃料气进口阀门及燃料气出口阀门，燃料气通过燃料气副线阀门进入加热炉内燃烧，避免燃料气预热器换热元件产生露点腐蚀失效，导致燃料气泄漏；当空气预热器5出现故障时，开启空气副线阀门11，关闭空气入口阀门10，空气通过空气副线阀门11经空气出口管道进入加热炉1参与燃料燃烧。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：避免烟气露点腐蚀的检测元件为设置于燃料气预热器1换热元件外壁面上还设有壁面测温仪4，壁面测温仪4的触发温度为低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门14开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃，同时关闭燃料气进口阀门15及燃料气出口阀门16，燃料气通过燃料气副线阀门14进入加热炉1内燃烧，避免燃料气预热器2换热元件产生露点腐蚀失效，导致燃料气泄漏，用于烟气露点腐蚀造成燃料气预热器燃料泄漏监测、预防和处置。

实施例3

实施例3中是同时设置了燃料气测温仪表18和烟气测温仪表17以及壁面测温仪4，同时又设置了燃气泄漏报警装置3，同时起到三重保护的作用，避免燃料气预热器2换热元件产生露点腐蚀失效，导致燃料气泄漏，用于烟气露点腐蚀造成燃料气预热器燃料泄漏监测、预防和处置。

试验例

本实用新型在某制氢装置试验，烟气量为30.648kg/s,烟气以350℃进入燃料气预热器2，与燃料气换热降至300℃进入空气预热器5，燃料气量为7.3817 kg/s，40℃进入燃料气预热器2，与烟气换热后升至244℃，进入加热炉1，进入空气预热器5的300℃烟气与空气换热后最终以105℃由烟气引风机6抽吸经烟气排放阀门7至烟囱8排放，空气经空气预热器换热后升至290℃进入加热炉1，回收烟气热量为8.474Mw。

对比例

为了说明本实用新型的实施效果，在对比例中采用与实施例相同的条件进行对比试验，由表1可以看出，采用本实用新型后,回收热量增加了8.61%，因此本实用新型所带来的经济效益将是非常显著的。

表1

Claims (6)

1.一种低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：包括加热炉，设置于加热炉顶部的燃烧器，设置于加热炉烟气出口处的燃料气预热器，所述燃料气预热器上设置有燃料气进口管路和燃料气出口管路，所述燃料气进口管路和燃料气出口管路之间还设有燃料气副线管路，燃料气副线管路直接将来自燃料气进口管路的燃料送往燃烧器中，还包括设置于燃料气预热器烟气出口的空气预热器，空气预热器烟气出口设置有烟气引风机，引风机出口设置有烟气排放烟囱。

2.如权利要求1所述的低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：所述燃料气出口管路与燃烧器联通，所述燃料气进口管路上设置有燃料气进口阀门，燃料气出口管路上设有燃料气出口阀门，所述燃料气副线管路上还设有燃料气副线阀门。

3.如权利要求2所述的低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：所述燃料气进口管路上设置有燃料气测温仪表，所述燃料气预热器和空气预热器之间的烟气管道设置有烟气测温仪表，所述燃料气测温仪表和烟气测温仪表检测到的温度平均值低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃。

4.如权利要求2或3所述的低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：所述燃料气预热器换热元件外壁面上还设有壁面测温仪，所述壁面测温仪的触发温度为低于温度限定值时触发燃料器副线管路阀门开启，温度限定值为烟气露点温度T~T+50℃。

5.如权利要求4所述的低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：所述燃料气预热器和空气预热器之间的连接管道上还设有可燃气体泄漏报警装置，所述可燃气体报警装置内设有控制器、可燃气体传感器和探测器，所述探测器与控制器电连接，可燃气体传感器与探测器电连接。

6.如权利要求5所述的低热值燃料气加热炉节能装置，其特征在于：所述空气预热器的进口端与空气鼓风机联通，空气预热器出口端通过空气出口管线与加热炉相连，所述空气预热器进口管路和出口管路之间也设有空气副线管路，空气副线管路上设有空气副线阀门；所述空气预热器进口管路上设有空气入口阀门，所述烟气引风机与烟囱之间的管路上设有烟气排放阀门。

Images