板式空气预热器的推广应用
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3 板式空气预热器的推广应用
板式空气预热器可以广泛应用于炼油化工、化 肥、冶金以及电力环保等行业, 其综合经济性能明显 优于其它同类型的空气预热器, 特别是可以解决一 些工业装置扩容改造工程由于受空间限制场地严重 不足的矛盾, 是各行业大型空气预热装置升级换代 的最佳选择, 并逐渐成为新建及扩容改造工业装置 中的首选。
第 36 卷 第 1 期 2007 年 1 月
石油化工设备 P ET RO- CH EM ICAL EQ U IPM EN T
V ol1 36 N o1 1 Jan. 2007
技术应用
文章编号: 1000- 7466( 2007) 01- 0068- 03
板式空气预热器的推广应用
周建新, 宋秉棠, 陈韶范, 赵殿金, 田 冲
/ m2 140 205
表1
传热元件材质 304L 20
板式空气预热器与热管式空气预热器主要性能比较
积灰
不易 易
吹扫
易 不易
占地面积
/m 2 2 @ 1. 4 1. 5 @ 3. 6
设备质量
/t 3. 3 13. 5
设备造价
/ 万元 14 20
检修费
/ 万元 # a- 1 0. 1 0. 9
10 a 总费用 / 万元 15 29
3. 1 板式空气预热器在石化行业的应用
以某炼油厂生产能力为 60 @ 104 t / a 焦化汽柴 油加氢精制装置空气预热器为例, 在操作条件相同 的条件下, 按照 10 a 为一个操作周期, 对于采用板 式和热管式空气预热器两种方案进行了比较, 其结 果见表 1。
空气预热器
类别 板式 热管式
传热面积
收稿日期: 2006-07- 31 作者简介: 周建新( 1976- ) , 男, 湖 北蕲春人, 工程师, 学士, 从事冷换设备设计与研究开发工作。
第1期
周建新, 等 : 板式空气预热器的推广应用
# 69 #
题仍然比较严重。在大化肥装置中, 由于回转式空 气预热器中存在的漏风问题无法解决, 且低温腐蚀 问题较为突出, 因此新设计的大化肥装置中已基本 不再选用。
烟气进口( 出口) 温度/ e 322( 113)
空气进口( 出口) 温度/ e 18( 277)
表 2 板式空气预热器 热回收效益表
烟气质量流量 / kg # h - 1 313 235
空气质量流量 / kg # h- 1 290 281
回收热量 / MW 21. 38
节省燃料 / m3 # a- 1 16 637 007
( 4) 不易积灰, 可在线清洗( 或吹扫) 由于板式 空气预热器的板片表面接近于镜面, 因此不易积灰, 即便积灰也可以采用清洗或者超声波吹灰方式方便 除灰。
( 5) 使用寿命长, 维修方便 由于板式空气预热 器不存在真空度下降、爆管等失效问题, 即使出现两 侧介质窜漏对整个装置影响也较小。加之换热元件 多为不锈钢, 使用寿命大为延长, 而维修工作量则降 至最低。
以某化肥厂 300 kt / a 合成 氨装置空气预 热器
为例, 板式空气预热器的热回收效益见表 2, 表中按 照运行时间 8 000 h/ a、烟气质量流量年均 95% 、天 然气热值 35 169 kJ/ m3 以及天然气均 价 1 元/ m3 计算。在操作条件相同的条件下, 以 10 a 为一个操 作周期, 对于采用板式和热管式空气预热器两种方 案进行比较, 其结果见表 3。
关键词: 空气 预热器; 板片; 热 管; 应用
中图分类号: T Q 021. 1; T Q 027. 1
文献标志码: B
Application of Plate Air Preheater
ZHOU Jian-xin, SONG Bing-tang, CHEN Shao- fan, ZHAO Dian- jin, TIAN Chong ( L anzho u Petr oleum M achinery Research Inst it ut e, L anzhou 730050, China)
节省燃料费 / 万元 # a- 1
1 664
空气预热 器类型 板式 热管式
空气预热 器类型 板式 热管式
传热面积 /m2
11 000 16 000
积灰
不易 易
表 3 板式空气预热器与热管式空气预热器比较
传热元件 材质 304 20
吹扫
易 不易
占地面积
设备质量
设备造价
/ m2
/t
/ 万元
6 @ 6. 2 9@ 8
从表 1 可以看出, 与热管式空气预热器相比, 板 式空气预热器传热效率明显高于前者, 换热面积仅 为热管式空 气预热 器的 68% , 而 占地面 积节省 约 50% , 设备质量减轻 75% 。若综合考虑装置的长周
期运行状况, 采用热管式空气预热器使用 3~ 5 a 后 热管会大批量失效, 单根重新抽真空或更换需要投 入大量的资金, 而停工检修间接带来的损失更大, 同 时热管式空气预热器存在的体积庞大、金属耗量大
Key words: air preheat er; plate; heat t ube; applicat ion
空气预热器是通过对锅炉、加热炉以及废气催 化焚烧炉的高温烟气与燃烧所用冷空气换热进行废 热回收的重要装备。空气预热器一方面可以提高锅 炉、加热炉以及废气催化焚烧炉燃烧所用空气的温 度, 达到锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉完全燃烧 的要求, 降低装置能耗, 节约能源。另一方面可将高 温烟气冷却, 降低烟尘含量, 减少有害气体( 如二氧 化硫、氮氧化物等) 的排放以达到环保要求。
关键词: U 形管换热器; 结构; 优点; 工业应用
中图分类号: T E 965; T Q 051. 5
文献标志码: B
等不足之处都会严重影响整套装置的使用和运转。 表 1 中以 10 a 为装置寿命计算, 采用板式空气预热 器将比热管式空气预热器至少减少资金投入 50% , 经济效益十分显著。
3. 2 板式空气预热器在化肥行业的应用
年均维修时间
95 280 基础及风道费用
574 500 一次性总投资
/d
/ 万元
/ 万元
2
30
624
10~ 20
50
590
传热元件寿命 /a
> 15 4~ 6 检修费 / 万元# a- 1
2 60
安装费用 / 万元 20 40
10 a 总费用 / 万元
644 1 190
从表 3 可以看出, 与热管式空气预热器相比, 采 用板式空气预热器节省占地面积 48% ( 34. 8 m2 ) 、 节约 钢 材 66% ( 185 t ) 、10 a 可 节约 设 备总 费 用 46% ( 546 万元) 。此外, 由于板式空气预热 器的维 修时间仅为热管式空气预热器的 1/ 5~ 1/ 10, 可以 保障系统长周期高负荷连续运转, 间接经济效益也 十分可观。
4 结语
板式空气预热器运行平稳可靠, 工艺性能良好, 各项指标均达到甚至超过预期设计指标, 技术和经 济优势非常明显。因此, 必将在新建及改扩建装置 中逐步取代传统形式的空气预热器, 具有广阔的推 广前景。
Abstract: T radit ional air preheater can. t f ulf ill t he needs of lar ge unit , due t o the cum ulat ion of
dust , invalidat io n of heat pipe, corro sion and air leak. Plat e air preheat er w it h corrug at ed plat e as heat t ransferring element s, has solved pro blems above, w hich has been applied in pet rochem ical and chemical fert ilizer unit. P late air preheat er has g reat ly reduced t he cost o f o perat ing, ex am -i ning and repairing of t he unit .
以下优点: ( 1) 使用温度高 采用不锈钢材质时, 使用温度
可达 700 e 。 ( 2) 结构紧凑, 易实现大型化 结构紧凑度高,
占地面积仅为热管式的 1/ 2 左右, 可满足大型化装 置的要求。
( 3) 传热效率高、压降低、无死区 传热效率比 热管式的提高近 1 倍, 而压降则大大降低。金属耗 量低, 在同等热负荷的前提下, 金属耗量仅为热管式 的 1/ 3 左右。
( 1. 湖南金信化工有限责任公司, 湖南 冷水江 417506; 2. 广西大学, 广西 南宁 530004)
摘要: 阐述了新型 U 形管换热器的结构特点, 介绍了该种换热器在粗甲醇系统的应用情况。工业
应用结果表明, 新型 U 形管换热器具有结构紧凑、防振和防垢性能好、传热效率高以及安全可靠等
优点, 值得大力推广应用。
2 板式空气预热器
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, 冷热流体完全隔离( 不同于回转式空气 预热器的冷热交替传热) , 彻底解决了漏风问题。在 板式空气预热器中, 传热板片之间采用密封垫片或 焊接方式连接, 不存在失效问题。同时由于采用了 板式换热元件, 且材质多为不锈钢或更高级材料, 使 结构更加紧凑, 传热效率更高, 使用寿命更长。与传 统形式的空气预热器相比, 板式空气预热装置具有
第 36 卷 第 1 期 2007 年 1 月 文章编号: 1000- 7466( 2007) 01- 0070- 03
石油化工设备 P ET RO- CH EM ICAL EQ U IPM EN T
Baidu Nhomakorabea
V ol1 36 N o1 1 Jan. 2007
新型 U 形管换热器的结构特点及应用
贺运初1 , 潘树林2
( 3) 热管式空气预热器 热管式空气预热器是 目前国内应用最多的一种空气预热器, 其工作原理 是通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递 热量。由于存在热媒损失、放气等因素, 热管在长期 使用后会因真空度 下降而失效。若使用温度 过高 ( 380 e 时) , 就必须采用价格较昂贵的工质和高温 材料热管, 导致设备造价过高, 尤其是在高温操作时 易出现爆管, 严重制约了设备的使用寿命。一般情 况下, 热管式空气预热器在使用 3~ 5 a 后大批量的 单根热管需要重新抽真空或更换。由于热管失效很 难判定, 一般情况下需要对所有的热管进行重新抽 真空或更换, 造成很大的维修成本, 并需要较长的检 修周期, 间接地造成更大的经济损失。用于空气预 热器的热管外为翅片结构, 积灰问题比较严重且难 以解决, 导致了装置的使用寿命进一步降低, 而在停 工时, 若空气温度低于- 20 e , 钢水热管容易冻裂。 此外, 热管式空气预热器体积庞大、金属耗量大的问 题随着装置大型化日显突出, 已经严重制约了装置 的改造。
1 传统空气预热器
传统的空气预热器形式主要有列管式、回转式 ( 蓄热式) 及热管式空气预热器 3 种。
( 1) 列管式空气预热器 列管式空气预热器在
各种工业锅炉上曾得到广泛的应用, 但由于传热效 率低、质量大及造价昂贵, 在石化装置中应用较少。 目前, 普通光管式空气预热器已逐步被热管式空气 预热器所替代, 仅有少数用螺旋槽管、搪瓷钢管及翅 片管等具有强化传热或特殊抗腐蚀性能的传热元件 制成的空气预热器仍在应用。
( 兰州石油机械 研究所, 甘肃 兰州 730050)
摘要: 传统形式的空气预热器普遍存在积灰结焦、热管失效、腐蚀及漏风等问题, 难以满足装置大
型化需要。采用以波纹板片作为传热元件的新型板式空气预热器, 克服了上述问题并在石化、化肥
等行业上得到了应用。自投用后运行情况良好, 同时大幅度降低了装置的运行费用和检修费用。
( 2) 回转式( 蓄热式) 空气预热器 回转式( 蓄热 式) 空气预热器作为电厂大型机组配套的主流产品, 目前仍是电力行业大容量机组采用的主要形式。回 转式空气预热器的波纹板蓄热元件被紧密地放置在 扇形隔仓内, 交替与烟气和空气进行换热。尽管针 对回转式空气预热器的改进一直都在进行, 但回转 式空气预热器耗电、漏风、积灰结焦及低温腐蚀等问
板式空气预热器可以广泛应用于炼油化工、化 肥、冶金以及电力环保等行业, 其综合经济性能明显 优于其它同类型的空气预热器, 特别是可以解决一 些工业装置扩容改造工程由于受空间限制场地严重 不足的矛盾, 是各行业大型空气预热装置升级换代 的最佳选择, 并逐渐成为新建及扩容改造工业装置 中的首选。
第 36 卷 第 1 期 2007 年 1 月
石油化工设备 P ET RO- CH EM ICAL EQ U IPM EN T
V ol1 36 N o1 1 Jan. 2007
技术应用
文章编号: 1000- 7466( 2007) 01- 0068- 03
板式空气预热器的推广应用
周建新, 宋秉棠, 陈韶范, 赵殿金, 田 冲
/ m2 140 205
表1
传热元件材质 304L 20
板式空气预热器与热管式空气预热器主要性能比较
积灰
不易 易
吹扫
易 不易
占地面积
/m 2 2 @ 1. 4 1. 5 @ 3. 6
设备质量
/t 3. 3 13. 5
设备造价
/ 万元 14 20
检修费
/ 万元 # a- 1 0. 1 0. 9
10 a 总费用 / 万元 15 29
3. 1 板式空气预热器在石化行业的应用
以某炼油厂生产能力为 60 @ 104 t / a 焦化汽柴 油加氢精制装置空气预热器为例, 在操作条件相同 的条件下, 按照 10 a 为一个操作周期, 对于采用板 式和热管式空气预热器两种方案进行了比较, 其结 果见表 1。
空气预热器
类别 板式 热管式
传热面积
收稿日期: 2006-07- 31 作者简介: 周建新( 1976- ) , 男, 湖 北蕲春人, 工程师, 学士, 从事冷换设备设计与研究开发工作。
第1期
周建新, 等 : 板式空气预热器的推广应用
# 69 #
题仍然比较严重。在大化肥装置中, 由于回转式空 气预热器中存在的漏风问题无法解决, 且低温腐蚀 问题较为突出, 因此新设计的大化肥装置中已基本 不再选用。
烟气进口( 出口) 温度/ e 322( 113)
空气进口( 出口) 温度/ e 18( 277)
表 2 板式空气预热器 热回收效益表
烟气质量流量 / kg # h - 1 313 235
空气质量流量 / kg # h- 1 290 281
回收热量 / MW 21. 38
节省燃料 / m3 # a- 1 16 637 007
( 4) 不易积灰, 可在线清洗( 或吹扫) 由于板式 空气预热器的板片表面接近于镜面, 因此不易积灰, 即便积灰也可以采用清洗或者超声波吹灰方式方便 除灰。
( 5) 使用寿命长, 维修方便 由于板式空气预热 器不存在真空度下降、爆管等失效问题, 即使出现两 侧介质窜漏对整个装置影响也较小。加之换热元件 多为不锈钢, 使用寿命大为延长, 而维修工作量则降 至最低。
以某化肥厂 300 kt / a 合成 氨装置空气预 热器
为例, 板式空气预热器的热回收效益见表 2, 表中按 照运行时间 8 000 h/ a、烟气质量流量年均 95% 、天 然气热值 35 169 kJ/ m3 以及天然气均 价 1 元/ m3 计算。在操作条件相同的条件下, 以 10 a 为一个操 作周期, 对于采用板式和热管式空气预热器两种方 案进行比较, 其结果见表 3。
关键词: 空气 预热器; 板片; 热 管; 应用
中图分类号: T Q 021. 1; T Q 027. 1
文献标志码: B
Application of Plate Air Preheater
ZHOU Jian-xin, SONG Bing-tang, CHEN Shao- fan, ZHAO Dian- jin, TIAN Chong ( L anzho u Petr oleum M achinery Research Inst it ut e, L anzhou 730050, China)
节省燃料费 / 万元 # a- 1
1 664
空气预热 器类型 板式 热管式
空气预热 器类型 板式 热管式
传热面积 /m2
11 000 16 000
积灰
不易 易
表 3 板式空气预热器与热管式空气预热器比较
传热元件 材质 304 20
吹扫
易 不易
占地面积
设备质量
设备造价
/ m2
/t
/ 万元
6 @ 6. 2 9@ 8
从表 1 可以看出, 与热管式空气预热器相比, 板 式空气预热器传热效率明显高于前者, 换热面积仅 为热管式空 气预热 器的 68% , 而 占地面 积节省 约 50% , 设备质量减轻 75% 。若综合考虑装置的长周
期运行状况, 采用热管式空气预热器使用 3~ 5 a 后 热管会大批量失效, 单根重新抽真空或更换需要投 入大量的资金, 而停工检修间接带来的损失更大, 同 时热管式空气预热器存在的体积庞大、金属耗量大
Key words: air preheat er; plate; heat t ube; applicat ion
空气预热器是通过对锅炉、加热炉以及废气催 化焚烧炉的高温烟气与燃烧所用冷空气换热进行废 热回收的重要装备。空气预热器一方面可以提高锅 炉、加热炉以及废气催化焚烧炉燃烧所用空气的温 度, 达到锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉完全燃烧 的要求, 降低装置能耗, 节约能源。另一方面可将高 温烟气冷却, 降低烟尘含量, 减少有害气体( 如二氧 化硫、氮氧化物等) 的排放以达到环保要求。
关键词: U 形管换热器; 结构; 优点; 工业应用
中图分类号: T E 965; T Q 051. 5
文献标志码: B
等不足之处都会严重影响整套装置的使用和运转。 表 1 中以 10 a 为装置寿命计算, 采用板式空气预热 器将比热管式空气预热器至少减少资金投入 50% , 经济效益十分显著。
3. 2 板式空气预热器在化肥行业的应用
年均维修时间
95 280 基础及风道费用
574 500 一次性总投资
/d
/ 万元
/ 万元
2
30
624
10~ 20
50
590
传热元件寿命 /a
> 15 4~ 6 检修费 / 万元# a- 1
2 60
安装费用 / 万元 20 40
10 a 总费用 / 万元
644 1 190
从表 3 可以看出, 与热管式空气预热器相比, 采 用板式空气预热器节省占地面积 48% ( 34. 8 m2 ) 、 节约 钢 材 66% ( 185 t ) 、10 a 可 节约 设 备总 费 用 46% ( 546 万元) 。此外, 由于板式空气预热 器的维 修时间仅为热管式空气预热器的 1/ 5~ 1/ 10, 可以 保障系统长周期高负荷连续运转, 间接经济效益也 十分可观。
4 结语
板式空气预热器运行平稳可靠, 工艺性能良好, 各项指标均达到甚至超过预期设计指标, 技术和经 济优势非常明显。因此, 必将在新建及改扩建装置 中逐步取代传统形式的空气预热器, 具有广阔的推 广前景。
Abstract: T radit ional air preheater can. t f ulf ill t he needs of lar ge unit , due t o the cum ulat ion of
dust , invalidat io n of heat pipe, corro sion and air leak. Plat e air preheat er w it h corrug at ed plat e as heat t ransferring element s, has solved pro blems above, w hich has been applied in pet rochem ical and chemical fert ilizer unit. P late air preheat er has g reat ly reduced t he cost o f o perat ing, ex am -i ning and repairing of t he unit .
以下优点: ( 1) 使用温度高 采用不锈钢材质时, 使用温度
可达 700 e 。 ( 2) 结构紧凑, 易实现大型化 结构紧凑度高,
占地面积仅为热管式的 1/ 2 左右, 可满足大型化装 置的要求。
( 3) 传热效率高、压降低、无死区 传热效率比 热管式的提高近 1 倍, 而压降则大大降低。金属耗 量低, 在同等热负荷的前提下, 金属耗量仅为热管式 的 1/ 3 左右。
( 1. 湖南金信化工有限责任公司, 湖南 冷水江 417506; 2. 广西大学, 广西 南宁 530004)
摘要: 阐述了新型 U 形管换热器的结构特点, 介绍了该种换热器在粗甲醇系统的应用情况。工业
应用结果表明, 新型 U 形管换热器具有结构紧凑、防振和防垢性能好、传热效率高以及安全可靠等
优点, 值得大力推广应用。
2 板式空气预热器
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, 冷热流体完全隔离( 不同于回转式空气 预热器的冷热交替传热) , 彻底解决了漏风问题。在 板式空气预热器中, 传热板片之间采用密封垫片或 焊接方式连接, 不存在失效问题。同时由于采用了 板式换热元件, 且材质多为不锈钢或更高级材料, 使 结构更加紧凑, 传热效率更高, 使用寿命更长。与传 统形式的空气预热器相比, 板式空气预热装置具有
第 36 卷 第 1 期 2007 年 1 月 文章编号: 1000- 7466( 2007) 01- 0070- 03
石油化工设备 P ET RO- CH EM ICAL EQ U IPM EN T
Baidu Nhomakorabea
V ol1 36 N o1 1 Jan. 2007
新型 U 形管换热器的结构特点及应用
贺运初1 , 潘树林2
( 3) 热管式空气预热器 热管式空气预热器是 目前国内应用最多的一种空气预热器, 其工作原理 是通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递 热量。由于存在热媒损失、放气等因素, 热管在长期 使用后会因真空度 下降而失效。若使用温度 过高 ( 380 e 时) , 就必须采用价格较昂贵的工质和高温 材料热管, 导致设备造价过高, 尤其是在高温操作时 易出现爆管, 严重制约了设备的使用寿命。一般情 况下, 热管式空气预热器在使用 3~ 5 a 后大批量的 单根热管需要重新抽真空或更换。由于热管失效很 难判定, 一般情况下需要对所有的热管进行重新抽 真空或更换, 造成很大的维修成本, 并需要较长的检 修周期, 间接地造成更大的经济损失。用于空气预 热器的热管外为翅片结构, 积灰问题比较严重且难 以解决, 导致了装置的使用寿命进一步降低, 而在停 工时, 若空气温度低于- 20 e , 钢水热管容易冻裂。 此外, 热管式空气预热器体积庞大、金属耗量大的问 题随着装置大型化日显突出, 已经严重制约了装置 的改造。
1 传统空气预热器
传统的空气预热器形式主要有列管式、回转式 ( 蓄热式) 及热管式空气预热器 3 种。
( 1) 列管式空气预热器 列管式空气预热器在
各种工业锅炉上曾得到广泛的应用, 但由于传热效 率低、质量大及造价昂贵, 在石化装置中应用较少。 目前, 普通光管式空气预热器已逐步被热管式空气 预热器所替代, 仅有少数用螺旋槽管、搪瓷钢管及翅 片管等具有强化传热或特殊抗腐蚀性能的传热元件 制成的空气预热器仍在应用。
( 兰州石油机械 研究所, 甘肃 兰州 730050)
摘要: 传统形式的空气预热器普遍存在积灰结焦、热管失效、腐蚀及漏风等问题, 难以满足装置大
型化需要。采用以波纹板片作为传热元件的新型板式空气预热器, 克服了上述问题并在石化、化肥
等行业上得到了应用。自投用后运行情况良好, 同时大幅度降低了装置的运行费用和检修费用。
( 2) 回转式( 蓄热式) 空气预热器 回转式( 蓄热 式) 空气预热器作为电厂大型机组配套的主流产品, 目前仍是电力行业大容量机组采用的主要形式。回 转式空气预热器的波纹板蓄热元件被紧密地放置在 扇形隔仓内, 交替与烟气和空气进行换热。尽管针 对回转式空气预热器的改进一直都在进行, 但回转 式空气预热器耗电、漏风、积灰结焦及低温腐蚀等问