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空气预热器介绍

2017-08-01

一、空气预热器概述

 

空气预热器是炼油厂加热炉节能降耗的重要设备,其通过对炉内高温烟气与燃烧所用空气进行热交换,达到降低排烟温度,提高空气温度的目的,进而提高热效率,降低燃料消耗,减少有害气体(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放。但过低的排烟温度会引起设备露点腐蚀,降低空预器使用寿命。为此,以避开烟气露点腐蚀,提升热效率为动力,推动了各种类型空气预热器功能的不断提升和完善,使得各种类型的空预器在炼油化工行业轮番应用,带动了空预器行业的发展。
 

二、空气预热器原理

 

空气预热器的工作原理是:受热面的一侧通过烟气、另一侧通过空气进行热交热,结果是空气吸热,烟气放热,从而使烟气排烟温度下降,提高烟气余热的利用程度。经过多年来的发展,空预器的结构变得复杂多样,就位置而言,有放置在炉顶上,也有安放在地面上;就结构而言,有回转、列管、板式、热管之分。

 

三、空气预热器作用

 

空预器在节能降耗中重要作用体现在:
  1、改善并强化燃烧:当经过预热器后的热空气进入炉内后,加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程,保证炉内稳定燃烧,起着改善、强化燃烧的作用。
  2、强化传热:由于炉内燃烧得到改善和强化,加上进入炉内的热风温度提高,炉内平均温度水平也有提高,从而可强化炉内辐射传热。
  3、减小炉内损失,降低排烟温度,提高锅炉热效率:由于炉内燃烧稳定,辐射热交换的强化,可以降低化学不完全燃烧损失;另一方面,空气预热器利用烟气余热,进一步降低了排烟损失,因此,提高了锅炉热效率。根据经验,当空气在预热器中温度升高1.5℃时,排烟温度可降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后,如果能把空气预热150-160℃,就可以降低排烟温度110-120℃,可将锅炉热效率提高7%-7.5%,可节约燃料11%-12%。

  

四、空气预热器的分类

 

从工艺上,将空气预热器分为烟气间接预热空气和直接预热空气两种:

间接预热空气的主要有早期的工艺分支物流预热空气,冷进料-热油预热空气,热载体预热空气,这些方案在上世纪80年代在常减压蒸馏装置得到应用,并取得了很好的经济效益,现在由于优化换热流程技术的完善,将炉子和空气预热器加入,反而使工艺控制复杂化,因此较少使用。烟气直接预热空气的方案就是直接将热量传递给空气,它虽然有气-气传热效果差的弱点,但自成系统,与其它工艺过程无关,当空预器出现故障时,不会影响整个工艺过程,因此在炼油加热炉上得到了广泛的应用。

按其换热特点,空预器分为管式(钢管、铸铁管、玻璃管、搪瓷管)空预器,热管式空预器,板式空预器、水热媒空预器、回转式空预器等。各式各样的空预器的结构、工作原理、设计计算方法各不相同,适用范围也不相同。就石油化工行业而言,欧洲国家比较喜欢钢管-铸铁管-玻璃管三段组合式空气预热器,美国用回转式空预器较多,国内则是热管式空气预热器用的最为普遍。

1、管式空气预热器是最早使用的空气预热器,为气-气换热,制造简单,维护成本低,存在传热效率率低、重量大。存在严重的露点腐蚀问题,目前应用的搪瓷管、玻璃管预热器都是管式空预器变代升级。

2、热管式空气预热器开发于上世纪60年代,利用水的相变进行热交换,传热效率高,安装方便,性价比较高,是目前国内应用最多的一种空气预热器。

3、板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件,一定数量的波纹板片叠合成板束,烟气-空气通过板片直接换热, 目前在用的都是单程强制换热,换热面积大,热效率高。

4、水热媒空气预热器利用除氧水或除盐水作热媒,建立一个闭路循环系统。热媒水通过放置在加热炉对流室出口的烟气换热器吸收烟气的热量 ,再通过布置在鼓风机出口的空气预热器放出热量,加热空气,如此循环将烟气热量传递 给加热炉所需的空气。

5、回转式空气预热器内置蓄热元件,放置在扇形隔仓内,交替与烟气和空气进行换热。

 

五、空气预热器的展望

 

长期的实践表明:空预器的发展进步,其动力就是围绕提高热效率、克服烟气露点腐蚀,保证设备长周期运行所展开,为避开露点腐蚀,工程技术人员想尽各种方案,从管式至热管至水热媒,再至板式空预器,其核心就是避免露点腐蚀,提高热效率。将来的空气预热器将从材料的角度,直接选择真正的抗露点腐蚀材料,将使空预器的结构大大简化,从根本上解决露点腐蚀问题,再结合工艺上传热技术的改进,将来的空气预热器将逐步过渡到操作简便,免维护,长周期运行的轨道上来,一批新型的抗露点腐蚀预热器将更好地服务于各行各业。

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