CN2760415Y - 一种可调节热负荷的热管式空气预热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了空气加热技术领域的一种可调节热负荷的热管式空气预热器，用于解决现有的热管式空气预热器在管式加热炉的热负荷变化时因排烟温度不易控制而使排烟温度较低从而造成低温酸露点腐蚀等问题。本实用新型可调节热负荷的热管式空气预热器，在空气通道(4)内设有空气通道隔板(5)，将空气通道(4)分隔为内空气通道(7)和外空气通道(6)；在内空气通道(7)和/或外空气通道(6)内设有调节挡板(1)，通过调节空气在两个空气通道内的流量来调节热管式空气预热器的热负荷，从而有效地控制排烟温度，防止出现低温酸露点腐蚀。本实用新型适用于石油化工行业的管式加热炉系统，也适用于其它行业类似的余热回收系统。

Description

一种可调节热负荷的热管式空气预热器

技术领域

本实用新型涉及空气加热技术领域的一种可调节热负荷的热管式空气预热器。

背景技术

空气预热器作为节能设备，在石油化工行业的管式加热炉系统中广泛采用，对提高管式加热炉的热效率、节约能源起到了重要作用。热管式空气预热器是管式加热炉系统普遍采用的空气预热器形式，它包括空气通道、烟气通道，传热管采用多排多根的热管；特别适合于排烟温度小于350℃的场合。这种空气预热器普遍存在的问题是：当排烟温度较低时(低于180℃)，位于烟气通道出口处的热管管段管壁温度很容易低于烟气的露点温度，从而造成严重的低温酸露点腐蚀；特别是在管式加热炉的热负荷大幅度变化的情况下尤其是如此。而石油化工行业有些管式加热炉就属于这种情况；比如加氢裂化、加氢处理等装置，其操作初期和操作末期管式加热炉的热负荷有很大变化，有时可能相差几倍。在管式加热炉热负荷波动的情况下，如果热管式空气预热器的热负荷不能相应地改变，就可能产生低温酸露点腐蚀问题。具体而言，当管式加热炉热负荷较小时，按较大热负荷设计的热管式空气预热器此时就可能回收了过多的热量，导致排烟温度较低，使热管式空气预热器中位于烟气通道出口处的热管管段的管壁温度很可能低于烟气的露点温度，造成低温酸露点腐蚀。同时，由于排烟温度的降低，对于靠烟囱的自然抽力维持炉膛负压操作的管式加热炉，还有可能产生炉膛正压的安全隐患。另外，即使管式加热炉的热负荷波动不大，但如果管式加热炉在运行过程中燃料性质改变，采用高硫燃料代替不含硫或低硫燃料，由于烟气酸露点温度升高，按不含硫或低硫燃料情况设计的热管式空气预热器仍有可能产生低温酸露点腐蚀。

中国专利ZL03255305.6(授权公告号为CN2630667Y，实用新型名称为“一种可调式空气预热器”)公开了一种可调节热负荷的热管式空气预热器，它可以有效防止烟气通道低温段的夹套式热管元件的管壁温度低于烟气的露点温度，并且对烟气、空气负荷的变化具有较强的适应能力。但仍存在以下问题：第一，烟气通道高温段的轴向热管元件的换热面积不能调节，热负荷调节能力有限。当管式加热炉的热负荷最小时，如果此时烟气通道高温段的轴向热管元件已将烟气温度降低到设计排烟温度以下，则烟气通道高温段的部分轴向热管元件或烟气通道低温段的夹套式热管元件就有可能产生低温酸露点腐蚀。第二，消耗电能，降低管式加热炉的热效率。这是由于，这种热管式空气预热器比一般的热管式空气预热器多出的传热介质输送单元，包括输送泵、第一调节阀和第二调节阀；其中输送泵消耗的电能部分抵消了管式加热炉的节能效果，降低了管式加热炉的热效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的热管式空气预热器在管式加热炉的热负荷变化时因排烟温度不易控制而使排烟温度较低从而产生低温酸露点腐蚀、并有可能造成管式加热炉操作不安全的问题，以及现有的可调节热负荷的热管式空气预热器所存在的热负荷调节能力有限、操作过程中消耗电能的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可调节热负荷的热管式空气预热器，包括空气通道、烟气通道，传热管为热管，设于空气通道和烟气通道内，其特征在于：空气通道内设有空气通道隔板，将空气通道分隔为内空气通道和外空气通道，在内空气通道和/或外空气通道内设有调节挡板。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：本实用新型设计合理，结构简单。由于其在热管式空气预热器的空气通道内设置了空气通道隔板，将空气通道分隔为内空气通道和外空气通道，使之成为双空气通道结构。在内空气通道和/或外空气通道内设有调节挡板，采用可调双通道空气预热路线；由排烟温度控制调节挡板的开度，通过调节空气在两个空气通道内的流量来调节热管式空气预热器的热负荷，使之在管式加热炉的热负荷大范围波动时具有运行自如的热负荷匹配能力，从而有效地控制排烟温度，防止热管式空气预热器出现低温酸露点腐蚀，并保证管式加热炉在稳定的排烟温度下安全运行。同专利ZL03255305.6的可调节热负荷的热管式空气预热器相比，本实用新型的热负荷调节能力更大，并且在操作过程中不消耗电能，因而不会降低管式加热炉的热效率；此外设备结构也更为简单。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型的一种可调节热负荷的热管式空气预热器沿轴向的剖视图。

图1中的附图标记表示：

1——调节挡板；2——可调节热负荷的热管式空气预热器；3——烟气通道；

4——空气通道；5——空气通道隔板；6——外空气通道；

7——内空气通道；8——烟气通道与空气通道之间的隔板。

具体实施方式

参见图1所示本实用新型的一种可调节热负荷的热管式空气预热器2(简称为热管式空气预热器2)，它包括空气通道4、烟气通道3，空气通道4与烟气通道3之间设有隔板8，将两者隔开。传热管为多排多根的热管，设于空气通道4和烟气通道3内；如图所示，多排多根的热管穿过隔板8，其由隔板8隔开的两个管段分别位于空气通道4与烟气通道3内。空气通道4内设有空气通道隔板5，将空气通道4分隔为内空气通道7和外空气通道6，其中内空气通道7靠近烟气通道3。位于空气通道4内的热管管段由空气通道隔板5再分为两个管段，分别位于内空气通道7与外空气通道6内。图1所示的热管式空气预热器2，在内空气通道7内设有调节挡板1；如图所示，调节挡板1可绕轴转动以调节开度，在内空气通道7的内壁上设有调节挡板1的定位件。调节挡板1可设于内空气通道7和/或外空气通道6内；就是说，在内空气通道7和外空气通道6内可同时分别各设置一个调节挡板1，也可以在其中的一个空气通道(内空气通道7或外空气通道6)内设置一个调节挡板1。调节挡板1用于调节空气在内空气通道7和/或外空气通道6内的流量，并使空气可以同时在内空气通道7和外空气通道6内流动，也可以仅在其中的一个空气通道(内空气通道7或外空气通道6)内流动。参见图1所示的热管式空气预热器2，位于空气通道4内的热管管段长度与位于烟气通道3内的热管管段长度之比一般为1∶1～1∶3，位于内空气通道7内的热管管段长度与位于外空气通道6内的热管管段长度之比一般为1∶2～2∶1。

图1所示热管式空气预热器2的工作原理是这样的：当管式加热炉在最大热负荷下工作时，热管式空气预热器2的热负荷与之匹配，也在最大热负荷下工作。此时烟气量、空气量最大，需要的换热面积也最大。热管式空气预热器2设于内空气通道7内的调节挡板1全开，空气经双通道流动：一路通过调节挡板1进入内空气通道7，从位于内空气通道7内的热管管段吸热后再从内空气通道7流出；另一路进入外空气通道6，从位于外空气通道6内的热管管段吸热后再从外空气通道6流出。烟气进入烟气通道3，向位于烟气通道3内的热管管段放热后再从烟气通道3流出。图1中，未注明附图标记的实心箭头表示烟气的流动方向，空心箭头表示空气的流动方向。热管式空气预热器2的最大热负荷即是设计热负荷；在设计热负荷下，热管在空气通道4内的管段长度与在烟气通道3内的管段长度之比(如上所述，该比值一般为1∶1～1∶3)是根据烟气露点温度、设计排烟温度以及在烟气通道3内的热管管段最低管壁温度高于露点腐蚀温度来确定的。因此，图1所示的热管式空气预热器2在最大热负荷下工作时不会产生低温酸露点腐蚀。

当管式加热炉在最小热负荷下工作时，热管式空气预热器2的热负荷与之匹配，也在最小热负荷下工作。此时烟气量、空气量最小，需要的换热面积也最小。热管式空气预热器2设于内空气通道7内的调节挡板1全关，空气经单通道流动：空气进入外空气通道6，从位于外空气通道6内的热管管段吸热后再从外空气通道6流出。此时内空气通道7内没有空气流通，所以没有空气与其中的热管管段工质之间的热量交换。由于位于内空气通道7内的热管管段不放热，仅有外空气通道6内的热管管段向空气放热，所以热管冷端的长度缩短，使位于烟气通道3内的热管管段的最低管壁温度提高。通过确定位于内空气通道7内的热管管段长度与位于外空气通道6内的热管管段长度之比(如上所述，该比值一般为1∶2～2∶1)，可以保证在烟气通道3内的热管管段的最低管壁温度高于露点腐蚀温度。这样，就保证了图1所示的热管式空气预热器2在最小热负荷下工作时也不会产生低温酸露点腐蚀。

当管式加热炉在最大热负荷与最小热负荷之间的中间热负荷下工作时，热管式空气预热器2的热负荷与之匹配，也在最大热负荷与最小热负荷之间的中间热负荷下工作。此时热管式空气预热器2设于内空气通道7内的调节挡板1有一定开度，空气经双通道流动：一路通过调节挡板1进入内空气通道7，从位于内空气通道7内的热管管段吸热后再从内空气通道7流出；另一路进入外空气通道6，从位于外空气通道6内的热管管段吸热后再从外空气通道6流出。通过调整调节挡板1的开度调节空气流量，可以保证图1所示的热管式空气预热器2在中间热负荷下工作时同样不会产生低温酸露点腐蚀。

对于调节挡板1设于外空气通道6内，或者是在内空气通道7和外空气通道6内同时分别设置调节挡板1的热管式空气预热器，其通过调节空气流量来调节热管式空气预热器的热负荷、进而控制排烟温度以防止发生低温酸露点腐蚀的工作原理，与图1所示的热管式空气预热器类似，说明从略。调节挡板1的调节，可采用手动或自动调节的方式。本实用新型的热管式空气预热器由于能有效地控制排烟温度，还可以保证管式加热炉在稳定的排烟温度下安全运行，并能适应管式加热炉燃料性质变化的工况。图1中，热管式空气预热器2为卧式布置，还可以采用立式布置。

以上结合附图和具体实施方式对本实用新型热管式空气预热器的结构和工作原理进行了详细的说明。本实用新型的热管式空气预热器适用范围广泛，不仅适用于石油化工行业中热负荷不变的管式加热炉系统，而且更适用于热负荷出现大幅度变化的管式加热炉系统；不仅适用于石油化工行业，也适用于其它行业类似的余热回收系统。

Claims (3)

1、一种可调节热负荷的热管式空气预热器，包括空气通道(4)、烟气通道(3)，传热管为热管，设于空气通道(4)和烟气通道(3)内，其特征在于：空气通道(4)内设有空气通道隔板(5)，将空气通道(4)分隔为内空气通道(7)和外空气通道(6)，在内空气通道(7)和/或外空气通道(6)内设有调节挡板(1)。

2、根据权利要求1所述的可调节热负荷的热管式空气预热器，其特征在于：位于空气通道(4)内的热管管段长度与位于烟气通道(3)内的热管管段长度之比为1∶1～1∶3。

3、根据权利要求1或2所述的可调节热负荷的热管式空气预热器，其特征在于：位于内空气通道(7)内的热管管段长度与位于外空气通道(6)内的热管管段长度之比为1∶2～2∶1。

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