铸铁板翅式空气预热器在常减压蒸馏加热炉的应用_刘艺
水热媒空气预热器在常减压装置加热炉系统中的应用
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｅＳ ｐ ｒ Ｓ ｕ ｄ Ｖｅｏ ｉ ｎ ｅｔ ２ ＵＨＰ－ ｅＡｐ ｌ ｔ ｆｔ ｕ ｅ ｏ ｎ ｌ ｃｔ Ｌａ ｃ ａ １ ０ ｔ ｃ ｏ ｈ ｙ ｏ ＡＣ－ ＥＡＦ
行 ，各项工艺技 术指 标及设 备性 能参数均达到设计要求，节能效果 显著 。
关键词 ：常 减压 装置 ；加 热炉；节能；水热媒预热器
中 图分类号 ：Ｔ ０ ６２ Ｆ６ ． 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ －６ ９２ ０ ） １ ０ ２Ｏ ０ ２ １３ （０ ７０ － ６ － ｌ ０
Ｐ Ｉ ｉｕ ，Ｙ ａｇ Ｅ － ｎ Ｕ Ｙ ｎ Ｌｊ
中国石油天然气股份有 限公司辽河石化分公司南常减 压蒸馏装置 ２０ ００年 １ ２月开始改造并于 ２ ０ 年 ５ ０１ 月一次 开 车成功 。 装置加工原料为腐蚀 陛很强的辽河低凝环烷基 原油。装有两台加热炉，共用一套余热 回收系统，采用热 管式空气预热器 ，利用烟气余热预热助燃空气。但热 管式 空气预热器容易腐蚀 ，加上使用寿命低，使用不到 ２年 。
６ ２
承压 元件焊接 、 固定 射线探 伤 。承压 部件 的所有焊缝 均安排在 夹层 内，检查 、维修 时只需打开 由外护板组成的检修门 即可，
十分 方便。
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技术 交流
工业加热》 ３ 卷２０ 第 ６ ０７年第 １ 期
炉壁超音速氧枪在 １０ Ｈ — ＣＥ Ｆ ＰＡ —Ａ 上的应用 ２ｔ Ｕ
秦 军
（ 新疆八一钢铁股份公 司 第三 炼钢 厂，新疆 乌鲁木齐 ８０２ ） ３０ ２
摘要 ： 疆八一钢铁股份公 司第三炼钢 厂 １０Ａ —Ｅ Ｆ配置了一套炉壁侧 吹超音速水冷 氧枪 ，介绍 了该枪 使用的关键技术 新 ２ Ｃ ｔ Ａ 关键词 ： 超音速 氧枪 ；泡 沫渣；碱度 中图分类号 ：Ｔ ７ １５ Ｆ ４ Ｆ ４ ．；Ｔ ３ ５ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ —６ ９２ ０ ） １ ０ ３０ ０ ２１３ （０ ７０ － ６ －２ ０
新型铸铁板翅空气预热器翅片设计等效热流模型
新型铸铁板翅空气预热器翅片设计等效热流模型陈孙艺【摘要】为了完善换热翅片板优化设计技术体系,从换热翅片几何尺寸优化的角度构建了一个新的判断标准,即等效热流结构原理.首先根据间壁式换热流通过程中各单元等面积和等容积的原理,建立了双侧单翅片换热流程的结构模型并构建了数学模型.其次建立了六面体形的翅片基本结构模型,该模型可以转化适用于其他常见翅片结构.把翅片容积与翅片面积的比值定义为翅片的容面比,作为判断翅片尺寸优化的综合性性量化指标.研究结果表明,翅片板的基板厚度应与单个翅片的容面比相当,薄基板的传热效果更好.同样的翅片尺寸,传热效果随基板的厚度增加而降低;换热流程上模型各流通单元的容面比应大小相当或有序排列;单翅片的容面比随着翅片高度或翅片宽度的增大而增大,不再随翅片尺寸的增大而增大的容面比是优化翅片的容面比;翅片的设计可以先优化尺寸,再优化结构;空气预热器烟气侧流程的整体容面比低于空气侧流程的整体容面比,会有利于使翅片板温度更接近于烟气侧温度,规避结露的可能.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)004【总页数】7页(P41-47)【关键词】容面比;翅片;优化设计;空气预热器;换热效率;模型;解析法【作者】陈孙艺【作者单位】茂名重力石化机械制造有限公司,茂名525024【正文语种】中文【中图分类】TK114空气预热器是利用加热炉排空的废烟气对燃烧用的空气进行预热的节能环保设备，由于工况恶劣，很容易腐蚀失效，已开发应用的列管式、热管式、铸管式和薄板式空气预热器都存在使用寿命短的问题；而最近几年来模拟进口设备研发的新型铸铁板翅式空气预热器取得较好的综合效果[1]。
铸铁翅片板双面交错阵列布置大量翅片，铸铁翅片板示意图见图1，实物见图2。
翅片板是预热器的核心换热元件，由一块较大的平面基板与其两侧的翅片一次性整体铸造而成，外形多种多样的翅片扩展成为换热元件的二次表面，单位体积结构的传热面积显著增大。
常减压蒸馏装置空气预热器的改造
常三 、四线油主要产生环烷酸 、硫腐蚀 ,漏点 多出现在管子与管板的焊接接头处 ,可认为是由 于温差 、焊接残余应力 、外力 (如空气振动) 和腐蚀 介质等多种因素综合造成的应力腐蚀破裂所 引起 。
2 泄露原因分析 2. 1 应力
由于空气入口及出口位于下半段管束 ,而随 风带入的一些烟气 、夹杂物因上行而落于管束上 半部的翅片上 ,造成积灰结垢 ,从而增加空气流通 的阻力进而形成短路 ,因此出现空气的偏流现象 , 造成管束上段冷 ,下段热 ,由热量分配的不均匀造 成管束变形不一致 ,所形成的拉应力作用于管子 与管 板 的 连 接 处 , 对 焊 缝 造 成 拉 脱 , 这 是 主 要 原因 。 2. 2 腐蚀
炼 油 设 计 2001 年 5 月 PETROLEUM REFINERY ENGINEERING 第 31 卷第 5 期
常减压蒸馏装置空气预热器的改造
陈国英
乌鲁木齐石油化工总厂 (新疆乌鲁木齐市 830019)
针对乌鲁木齐石油化工总厂炼油厂 Ⅰ套常减 压蒸馏装置空气预热器在运行过程中因出现泄漏 而导致停运这一严重故障 ,参照国内外空冷器设 计的新方案 、新结构和新工艺 ,对空气预热器的结 构进行了有效的改进 。
空气预热器的设计运行参数如表 1 所示 。
表 1 空气预热器设计运行参数
项 目 名称
换220 混蜡空 气预热器
换221 常三 、四线油 空气预热器
介质
壳程
空气
空气
管程 进/ 出口温度/ ℃ 壳程 管程 管程总压力降/ MPa
混蜡
常温/ 199 206/ 165 0. 045
常三 ,四线油
收稿日期 :2000 - 12 - 12 。 作者简介 :工程师 ,1984 年毕业于西安石油学院化工机械专 业 ,现从事化工设备设计工作 。
热管空气预热器在锅炉中的应用
Ａｐｐｌｃ ｔｏ ｆａ ｒｐｒ — ｅ ｔ ｒｉ ｉｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｈ ａ ｅ ｂｏ ｌ ｒ ｎ
Ｍ ｕ Ｘｉ ｈ ａ ｎｇ ｕ
（ Ｎ Ｃ Ｈ ｉ ｏ ｅ ｎｒ， ｕｚ ｏ １ ０ ６ Ｃ ｉ ） Ｃ ＯＯ ｕｚ ｕＲ ｆ ｅｙ Ｈ ｉｈ ｕ５ ８ ， ｈｎ ｈ ｉ ６ ａ
热管空气预热器和其它类 型空气预热器相 比具有如下优
点。
（） １热管空气预热器可方便地实现烟气侧和空气侧 的表面 翅化 ， 具有导热能力强 ， 传输能力大 的优点 ， 特别是在气一气
换热 的情况下更能显示 巨大 的优越性。 （） ２ 由于工作介 质（ 是在某 一压力下进行相变 传热 ，因 水） 此，均温性优 良，对 环境 的适应能力强，在相 同热力工况下 ， 管壁温度较管式空气预热器高 ２ ￣３ ０ ０℃左右 ，因此，可 以避 免空气预热器低 温腐蚀 。 （） ３空气和烟气分走不同通道 ，可避免空气和烟气问的泄 漏。 从而使热管空气预热器 的漏风 比其它类型的空气预热器大 大减少（ 系数为 ００ 漏风 ． ３以下） 不会 因运行时间长而增大 。 而且 （） ４无外加辅助动力设备，结构简单 ，工作可靠，维修量小。 现在国内已有许多电站应 用了热管空气预热器（ 该厂 两台 锅炉正在应用） ，运 行效 果经测试结果表 明，热管空气预热器 性能 良好 ，其运行参数达 到了设计要求 ，锅 炉运行效果较好 ， 提高了锅炉效率 ， 也解决了 电站预热器低温腐蚀、 磨损、 漏风、 堵塞 、积灰等问题。 资料表 明， ０ ６ ４月惠州 Ｌ ２０ 年 ＮＧ电厂锅炉应用了热管空 气预热器 ， 半年 的运行过程中对 ８ 在 根热管 的壁温进行 了详细 的监测 。从监测结果看 ，８根热管烟气侧管壁温度都达到设计 要求 。最末一排管壁温度 １５℃以上 ，高于酸露点温度 ， ２ 从而 避免 了低温腐蚀。 从运行后两次停炉检查（ 一次是运行 ３个月后，一次是运 行 ５个月后） 来看 ，热管空气预热器上 、下没有积灰 ，也未发 现磨损现象 ， 烟气侧与空气 侧隔板未发现漏风 痕迹 。引风机前 烟气负压降低 ９ ０Ｐ ，为锅炉负压运行创造了良好条件 。 ０ ａ ２０ ０ ８年 ６月中海油惠州炼油动力站锅 炉也应用 了热管空 气预热器 ， 行半年后 ， 炉对热管空气预热器进行检查 ， 运 停 其 结果是 ，靠上层所有排管，四个室内均无积灰 、堵灰现象 ，也 未发现较为明显 的管排磨损现象。其管排表面 ， 呈光滑状 ， 靠 底层管排处 ， 普遍 有点状轻微积灰现 象。甲侧前室内第一箱管 排稍多一点 ，厚度约为 ０５ ｌ ．～２ｍｉ。其余积灰较 为疏松 ，厚度 ｌ 约为 ０５ ． ｍｍ 左右。从 而解决 了末级空气预热器堵灰问 ．～１ ５ 题 。漏风系数改造前为 Ｏ８ ．，改造后为 ００ ～０１ 左右 ，减少 ． ３ ．２ 了烟道 漏风损失 。由于 改造后无堵灰和漏风 ，减少了引、送风 机 电耗 ， 厂用 电得 到较大节约 。 改造前锅炉效率约为 ８．２ ７ ％， ４ 改造 后半年运行的平均值为 ８ ． ９７ ４％，提高约 ２７％，发电标 ． 准煤耗 降低 ８ ／ Ｗ・ 。 ．ｇ（ Ｈ） ８ ｋ
陶氏推出水处理三大新产品
刘 艺． 铸铁板翅式 空气预热器在 常减压蒸馏加热炉的应用
２ ０１ ２ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｅ ｗ ｅ ａ ｓ ｔ ｉ ｒ ｏ ｎ ｉｎ ｆ ｎ ｅ ｄ — ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｅ ｄ，ｗｈｉ ｃ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｈ ａ ｚ ａ ｒ ｄ．Ｔｈ ｅ ｌｕ ｆ ｅ
新建项 目， 中石油 云南 １ Ｏ Ｍｔ 新 建项 目， 中科 湛江 １ ５ Ｍｔ 炼化一体化项 目， 中石油华北石化 改造项 目新增 ５ Ｍ ｔ ， 中 石油庆阳石化升 级改造项 目新 增 ３ Ｍｔ ， 累计新增 炼 油产
能４ ５ Ｍ ｔ 。２ ０ １ ５年 投 产 的 炼 油 项 目有 ４个 ， 包 括 中石 油 中
委揭阳 ２ ０ Ｍｔ 项 目、 中海油 惠州二期 １ ０ Ｍ ｔ 项 目， 中石 化 洛阳石化扩能改造项 目新增 １ ０ Ｍｔ ， 中石 油克拉玛依石 化
分 公 司 超 稠 油 加 工 技 术 改 造 及 油 品质 量 升 级 项 目新 增 ６
滤（ ｕ Ｆ ） 膜组件 ， 以陶 氏优 势产 品 聚偏 氟 乙烯 （ Ｐ Ｖ Ｄ Ｆ） 中 空纤维为基础 ， 单支 膜组 件所 提供 的有 效膜 面积 比同类 产品增加了 ８ ５ ％， 从而 提升 了流量 ， 有效 节省 了配 件 、 管 道和机架的使用量。 以新型 Ｅ Ｃ Ｏ反渗透技术 和低压差进水 隔网制成 的反 渗透膜元件 ， 在减 少 ３ ３ ％能 耗 、 降低 ４ ０ ％透 盐率 的 同时 ，
据道 琼 斯 纽 约 ７月 １ ０ 日消 息 ， 美 国能 源 情 报 署
翅片式热管空气预热器在电站锅炉上的应用
芟 泰 聂 蕊
ｋ／ ；热侧换热 面积 １ ０ ． Ｊ ｈ ７１ ；换热管根数 １ ７ 根 。 ８ ｍ ３ ４
３ 管 空 气 预 热 器 改 进 内 容 ． 热
（）根据 锅炉原设 计 和 目前燃 用 的煤种 ，预 热器金属 １
温 度 （ 烟 温 度 ＋ 热 器 入 口风 温 ）／不 小 于 ６ ℃ 。据 观 察 ， 排 预 ２ ８
原预热器基本不存在低温腐蚀 的现象 ，所 以在改进设计 时 ，
将 锅 炉 排 烟 温 度 从 原 １３ ５ ℃降 低 到 １ ２ 。在 特 殊 工 况 下 ，若 ４℃
端 为冷凝段 ，当一端受 热
时 ，毛 细 吸 液 芯 中 的工 作 介质液 体吸收热 量而气化 成 蒸 汽 ，蒸 汽 流 向 另 一 端 ，在 另 一 端 由 于 受 到 冷
造 作 业 ，其 位 配 的油 缸轴套 ，将油缸 安装到 ２
放散阀上。 （） 加 固 阀 盖 调 节 钢 板 ， 焊 接 加 强 筋 板 以 提 高 强 度 。 ３ 并 调 整 阀 盖 到合 适 的位 置 ，如 图 １ 示 。 所 （） 试 压 ，操 作 电控 系使 电磁 换 向阀 电磁 铁 得 电换 向 ， ４ 液 压 缸 活 塞 杆 回缩 到 设 计 位 置 ，将 放 散 阀关 闭 ，这 样 阀 体
４ ８
中国设备工 ｌ ０１ １ 程 １年ｏ 月 ２
改造 与更新
收余热 。如 图１ 所示 ，热管一般 由管壳 、毛细多孔材料 和工 作介 质组成 ，将经 过提纯 的工作介 质充入 装有 毛细吸 液芯 材料 ，并抽 成高真 空的管
壳 内 ，然 后 加 以 密 封 。 热 管 的 一 端 为 蒸 发 段 而 另 一
２０ 性 能 试 验 ０８
两段式空气预热器在常减压蒸馏装置的应用
引用格式：连善涛，赵新建，孙守华．两段式空气预热器在常减压蒸馏装置的应用［Ｊ］．石油化工腐蚀与防护，２０２０，３７（４）：４８ ５２． ＬＩＡＮＳｈａｎｔａｏ，ＺＨＡＯＸｉｎｊｉａｎ，ＳＵＮＳｈｏｕｈｕａ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＴｗｏ ｓｔａｇｅＡｉｒＰｒｅｈｅａｔｅｒｉｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｎｄＶａｃｕｕｍＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＵｎｉｔ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ＆ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０２０，３７（４）：４８ ５２．两段式空气预热器在常减压蒸馏装置的应用连善涛，赵新建，孙守华（中化泉州石化有限公司，福建泉州３６２１０３）摘要：介绍了两段式空气预热器的结构特点及在某石化公司１２．０Ｍｔ／ａ常减压蒸馏装置上的应用。
应用结果表明：两段式空气预热器具有热效率高、便于安装维修、操作灵活和耐腐蚀性强等优点。
该装置使用两段式空气预热器以后，加热炉排烟温度一直控制在１２０℃以下，加热炉平均热效率达９３．４９％，烟气中污染物排放低于环保要求的排放指标。
同时针对低温段铸铁板式预热器末端存在露点腐蚀问题，提出了在空气侧设置前置预热器的改进措施。
关键词：两段式空气预热器；热管；板式换热器；加热炉热效率；露点腐蚀收稿日期：２０２０ ０４ １５；修回日期：２０２０ ０６ １５。
作者简介：连善涛（１９８４—），工程师，学士学位，现从事石油化工设备管理工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉａｎｓｈａｎｔａｏ＠ｓｉｎｏｃｈｅｍ．ｃｏｍ 加热炉是炼油企业主要耗能设备，其燃料消耗约占企业总能耗的５０％～７０％。
炼油企业主要通过增设烟气余热回收系统来提高加热炉热效率，进一步降低燃料消耗。
空气预热器作为烟气余热回收系统的核心设备，主要用于加热炉高温烟气与燃烧所用空气进行热交换。
传统的空气预热器主要有管式预热器、板式预热器、热管式预热器和水热媒预热器等型式。
其中管式预热器维护成本低，但露点腐蚀问题突出；热管式预热器传热效率高，应用广泛，但热管容易发生析氢现象，需要定期再生，而且维修耗时长，成本高；水热媒预热器对烟气温度适应性强，但流程长，操作复杂［１］；板式预热器传热系数高，占地面积小，而铸铁材料的板式预热器除了具有抗露点腐蚀性能好优点之外，还具有寿命长的优点。
新型板式空气预热器在常减压加热炉上的应用
Ｅｍａｌ １ ８ ６ ９ ＠ １ ３ ｃ ｍ ｉ： ６ ６６ ９ ９ ６ ．ｏ
北蒸 馏装 置 常压 炉 的烟气余 热 回收 系统 自采
用热 管式 空气 预 热器 以来 ， 一直 存在 热管 易失 效 ，
・
３ ・ ８
石
油
化
工
设
备
技
术
气 预热 器后 进入 测 量 流量 的稳 定 段 ， 量 测 量采 流 用毕托 管 。 板 式 空气预 热器 另一侧 采用 常压 下饱 和蒸 汽 凝结放 热 ， 汽靠 硅 碳 棒 加热 炉 产 生 。蒸 汽 在板 蒸 式空气 预 热器里 冷 凝 后 进 入凝 结 水 测 量段 ， 最后 回到硅碳 棒加热 炉里 ， 试验 系统 采用 玻璃棉 保 温 ， 防止 热损 失 。试 验 风速为 ２ ６ｍ／ 。 ～１ ｓ 试 验 结果表 明 ， 在采用 同样 的气 体 流速 和 Ｒｅ 时 ， 式 与管束 式 空 气 预热 器 的传 热 系数 分 别 为 板
２ ． ／ ７ ５Ｗ ｍ ・Ｋ ， ２ ３Ｗ ／ ２ ． ｍ ・Ｋ 。
装置 的烟气 余 热 回 收 ｓ Ｊ型 板 式 空 气 预 热 器 设 Ｂ
计 、制 作 合 同 。 Ｓ Ｊ 型 板 式 预 热 器 专 利 号 Ｂ
ＺＬ２ ０ ２ ７ ３ ０ ８ ００ ０５ ４。
ＳＪ Ｂ 型板 式 空 气 预 热 器 工 作 原 理 如 图 １所
侧 可不必 增加 烟 囱高 度 ， 空气 侧 甚 至 可取 消 风 热 机， 仅凭 炉 内负压就 可满 足使 用 的要求 。
２１ ０ ０年 ６月 中旬 设 备 改 造 完 成 ， 次 开 车 一
成功。
改 造前 后加热 炉运 行参 数实 测对 比见 表 １ 。 从 表 １中可 以看 出 ： （ ）在 油 品进 料量 同为 约 ２ ０ｔｈ的相 似 工 １ ３ ／
新型铸铁板翅空气预热器对热效率的改善
新型铸铁板翅空气预热器对热效率的改善陈孙艺【摘要】为了确定新型铸铁板翅空气预热器对加热炉热效率的改善效果,根据铸铁板翅空气预热器的基本结构及传热系数的实验测算总结了工程应用,通过4个案例效果分析表明铸铁板翅式空气预热器使加热炉热效率平均提高4.2％,一般能达到92％,换热效率略优于板式空气预热器.指出了换热效率的季节性变化、换热效率的结构潜力和换热效率的独立评估等3个重要问题.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2016(034)003【总页数】6页(P279-284)【关键词】空气预热器;换热效率;铸铁;翅片板;加热炉【作者】陈孙艺【作者单位】茂名重力石化机械制造有限公司,广东茂名525024【正文语种】中文【中图分类】TH6;TE08有学者报道，国内外各主要余热资源回收利用技术在原理上基本一致，但发达国家的余热回收技术成熟，设备性能良好，应用广泛且效果较好，而国内的高、中温余热利用未得到有效普及，低温余热基本被废弃，余热整体利用率低，其中被废弃的200℃甚至300℃以下的低温工业余热在石化行业可达80%[1]。
文献[2-3]针对新建炼油厂的案例条件测算表明，排烟温度每升高10℃，加热炉的净热效率和燃料效率约下降0.46%，总热效率降低0.42%。
另有测试认为，板式空气预热器的传热系数为管束式空气预热器的1.2～1.5倍[4]，同等热负荷下，可节约20%～50%换热面积[5]。
文献[6]对板翅式换热器的换热性能和流动阻力方面进行了比较深入的研究，没研究换热效率问题。
文献[7]对某一气体分离单元中的多股流板翅换热器进行了模拟研究，通过软件对不同案例的换热效果进行了计算，也没有分析换热效率。
文献[8]通过二维模型对板形翅片管的换热效率进行了分析，发现错列翅片的换热效率高于正列翅片的换热效率，而全湿翅片的换热效率低于全干翅片的换热效率10%～20%，没有分析整台换热器总的换热效率。
文献[9]研究了低温工况下多股流板翅式换热器的换热，通过把换热模型分别沿轴向和横向离散化分析，发现横向热传导可忽略，轴向热传导对换热效率起主导作用。
高效三工质热管空气预热器在燃气炉节能领域的应用
高效三工质热管空气预热器在燃气炉节能领域的应用发布时间：2021-12-23T05:15:33.649Z 来源：《科学与技术》2021年第27期作者：曾洪骏闫永勤贺礼兵沈志斌吕洪伟[导读] 针对工、商业在使用燃气炉的过程中普遍存在的能耗高、氮氧化物高的问题，曾洪骏闫永勤贺礼兵沈志斌吕洪伟（北京时代科仪新能源科技有限公司，北京 100085）摘要：针对工、商业在使用燃气炉的过程中普遍存在的能耗高、氮氧化物高的问题，介绍高效三工质热管空气预热器，实现烟气余热的高效利用、排烟温度充分下降、氮氧化物降低的有益效果。
本技术采用三种不同沸点的工质，实现三级不同温区的空气预热效果，具有节能环保的特点，符合碳达峰、碳中和的政策要求。
关键词：碳达峰碳中和节能环保燃气炉空气预热器1 引言实现碳达峰、碳中和，是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局，着眼建设制造强国、推动高质量发展作出的重大战略决策。
为了推动重点工、商业节能降碳和绿色转型，必须在重点领域推广有效的节能低碳技术。
天然气作为主要的能源物质之一，用量及占比逐年上升。
在工、商业中普遍采用的燃气炉常出现排烟温度高、热量损失严重、氮氧化物含量偏高等问题，通过高效三工质热管空气预热器能够实现很好的改进效果。
2 现状及主要问题天然气（或者混合燃气）普遍应用于工业企业的蒸汽锅炉、一段炉、裂解炉、焚烧炉等，同时应用于商业楼宇的直燃机、热水锅炉、供暖系统等。
以化工的一段炉为例，该燃气炉的基本形式（示例）如下：图1 化工一段炉的基本形式（示例）图该燃气炉的初始排烟温度达300℃，需要配置空气预热器，采用烟气余热对进风进行预热，降低热量损失。
空气预热器通常采用热管作为传热部件，但是通常的热管采用普通的水作为介质，而水在标准大气压下的沸点为100℃，因此在较低温度情况下热管内部的饱和蒸汽压强较低，低于标准大气压，其传热能力大幅降低，使得普通热管的传热性能较低，最终烟气保持的温度较高，最低也在125℃以上，通常的温度范围在160~180℃，热量散失较为严重。
叠装式铸铁空气预热器[实用新型专利]
![叠装式铸铁空气预热器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a88c0d1ac8d376eeafaa31a4.png)
专利名称：叠装式铸铁空气预热器专利类型：实用新型专利
发明人：张国祥
申请号：CN88214195.3
申请日：19880927
公开号：CN2041803U
公开日：
19890726
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：叠装式铸铁空气预热器属于锅炉中的一种热交换装置。
它由若干铸铁叠片叠装固定而成。
每相邻的两叠片的侧面之间构成了一些气体通道。
烟气和空气相互交叉地从预热器中通过。
它的耐蚀性、耐磨性均优于普通的钢制空气预热器。
因而使用寿命长，并可进一步地降低锅炉排烟温度以提高锅炉效率。
它的安装、维修与清理积灰工作简便。
它的制作工艺简单，成本较低，本实用新型既可代替钢制的空气预热器运用于锅炉中，也可与后者联合使用，以延长后者的使用寿命。
申请人：张国祥
地址：河北省大厂县城关、锅炉配件厂
国籍：CN
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新型铸铁板翅式空气预热器的结构设计
新型铸铁板翅式空气预热器的结构设计
陈孙艺
【期刊名称】《炼油与化工》
【年(卷),期】2015(026)005
【摘要】阐述了新型铸铁板翅式空气预热器的结构设计,包括整体基本设计、提高热效率的优化设计和安全改善设计.结果表明,该预热器的设计技术已经由研究阶段发展为成熟的工程应用阶段.实现了翅片板规格尺寸系列化和行业标准化.
【总页数】5页(P47-51)
【作者】陈孙艺
【作者单位】茂名重力石化机械制造有限公司,广东茂名525024
【正文语种】中文
【中图分类】TK223.34
【相关文献】
1.铸铁板翅式空气预热器在常减压蒸馏加热炉的应用 [J], 刘艺
2.新型铸铁板翅空气预热器对热效率的改善 [J], 陈孙艺
3.新型铸铁板翅空气预热器的防护设计 [J], 陈孙艺
4.新型铸铁板翅空气预热器的耐腐蚀分析 [J], 陈孙艺
5.铸铁双向板翅式空气预热器传热及阻力性能测试分析通过验收 [J], 张维忠
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新型高效铸铁空气预热器与工业锅炉节能
新型高效铸铁空气预热器与工业锅炉节能1.情况介绍空气预热器对锅炉的重要作用是众所周知的.在电站锅炉中,空气预热器已经成为不可缺少的重要部件.在工业锅炉尤其是小型工业锅炉中,虽然目前采用空气预热器的尚属少数,但通过近几年的实践证明,空气预热器对工业锅炉的节能和可靠运行,有着重大的经济,社会,环境价值.空气预热器可以有效的利用烟气的余热,降低锅炉的排烟损失.经空气预热器加热后的热空气用于燃料的燃烧,会促进燃料层中燃料的加热,水分蒸发,挥发份析出燃烧,以及碳的燃烧和燃尽等过程.因此,锅炉内燃烧温度提高,化学和机械未完全燃烧损失减小.根据占全国工业锅炉总数60%的链条炉的运行经验,对于不装设空气预热器的工业锅炉,机械未完全燃烧损失q4，一般都为12%-20%，和排烟热损失q2共同组成了锅炉最大的热损失；而少数加装空气预热器的工业锅炉，只要将燃烧空气加热至85-100度，燃烧层的燃烧温度就可以提高100度以上，q4可降低到8%-12%，锅炉实际运行效率都在70%以上，而且一般可达75%。
工业锅炉还有一个比较普遍的问题，就是出力不足。
近些年来，工业锅炉燃用的煤质呈现出变差的趋势，即燃料灰分增加，挥发份下降，热值降低。
因而燃料的正常燃烧过程受到影响，炉内燃烧温度下降，结果造成出q4增加外，还影响锅炉的处理。
在这种情况下，空气预热器能发挥非常有效的作用，因为预热空气是促进燃料燃烧的重要措施。
因此，工业锅炉采用空气预热器，除可以促进燃料的燃烧，提高锅炉效率外，还可提高锅炉的出力，扩大锅炉队煤种的使用范围。
目前，小型工业锅炉都要求加装铸铁式省煤器。
这对回收锅炉排烟预热和变负荷是稳定锅炉压力会有一定好处。
但是，工业锅炉的进水往往带有非连续性，铸铁式省煤器在管内水流停止时会发生水的汽化并造成水冲击现象，严重时会使省煤器受到损坏，因而影响锅炉工作的安全性。
此外，肋片式铸铁省煤器的积灰堵塞问题，式中未能彻底解决。
因为，在气流横向冲刷管束的条件下，管排之间存在的流动缓慢甚至停滞的封闭涡流区的流体动力特性是无法改变的，再加上肋片的存在，积灰问题始终存在，其结果是，流动阻力增加，换热效率下降排烟温度升高。
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表 2 中标定数据、日常运行数据与 E162 设计 值相比，出 E162 的排烟温度、空气温度及出 E161 空 气 温 度 均 优 于 设 计 值 ，达 到 了 预 期 效 果 。部 分
参数工况分析如下： （ 1） 排烟温度大幅下降，比设计值也低很多，
加热炉热效率提高了 2% 以上，热空气进加热炉 温度提高了 11 ℃ 。
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的温度，避开了烟气露点温度，使 E161 的寿命大
幅提高。
表 1 加热炉余热回收系统数据
Table 1 Data of heater waste heat recovery system
项目
常压炉烟气温度 /℃ 减压炉烟气温度 /℃ 进 E161 混合烟气温度 / ℃ 出 E161 烟气温度 / ℃ 空气出 E162 温度 / ℃ 热空气进加热炉温度 /℃ 加热炉热效率，%
改造后的Ⅲ常加热炉余热回收系统于 2012 年 5 月 10 日投入使用后，运行平稳，鼓风机、引风 机负荷满足新工况要求，消除了原系统存在的安 全隐患。
2012 年 6 月对装置进行负荷标定，标定期间 的铸铁板翅空气预热器 E162 运行参数见表 2。
表 2 改造后加热炉余热回收运行数据 Table 2 Data of heater waste heat recovery system
设计值
300． 0 350． 0 315． 0 170． 0 89． 0 240． 0 90． 50
夏季运 行参数 295． 0 362． 4 315． 2 168． 9 89． 7 242． 1 90． 63
冬季运 行参数 299． 9 360． 6 316． 5 145． 7 85． 6 235． 9 91． 60
290． 4 357． 0 310． 5
131． 5
96． 2 30
95． 9 253． 6
685 810 93． 82
为防止排烟温度过低引起露点腐蚀（ Ⅲ常烟 气露点腐蚀温度为 61 ℃ ） ，开 E161，E162 空气副 线蝶阀，控 制 出 E162 的 排 烟 温 度 在 90 ℃ 以 上 （ 工艺指标 90 ～ 120 ℃ ） 。
年－月 压力降
表 3 E162 烟气侧压力降变化
Table 3 E162 exhaust gas side pressure drop
Pa
2012 － 06 2012 － 07 2012 － 08 2012 － 09 2012 － 10 2012 － 11 2012 － 12 2013 － 01 2013 － 02 2013 － 03
after revamping
项目 装置加工负荷 /（ t·h －1 ） 常压炉烟气温度 /℃ 减压炉烟气温度 /℃ 进 E161 混合烟气温度 / ℃
出 E161、进 E162 烟气 温度 /℃
出 E162 烟气温度 / ℃ 进 E162 空气温度 / ℃ 出 E162 空气温度 / ℃ 出 E161 空气温度 / ℃ E162 烟气侧压力降 / Pa E162 空气侧压力降 / Pa 加热炉热效率，%
某公司第三套常减压装置（ 以下简称Ⅲ常） 建于 1999 年，设计加工阿拉伯轻质原油，加工能 力为 8． 0 Mt / a。2001 年以伊朗轻油为设计油种，
进行扩能改造，改造后的装置实际加工能力达到 了 9． 0 Mt / a。Ⅲ常设有 80 MW 常压炉、35 MW 减 压炉各一台，以高压瓦斯和催化回炼油为燃料，空 气预热器由热油式和管式空气预热器组成。
603
550
640
580
570
740
820
900
930
1 050
（ 2） 引风机入口蝶阀底部阀体上腐蚀穿孔，并 有冷凝水滴出。通过采样化验分析，冷凝水 pH 值 为 1． 6，硫酸铁和亚硫酸铁质量分数约为 37% 。
（ 3） 在 E162 烟气出口、引风机入口的烟道水 平段设置的 DN100 低点导淋经常被黑色泥巴状
在 2012 年Ⅲ常装置停工检修期间，对加热炉 余热回收系统改造。项目投资 699 × 104 ＲMB ￥ ， 于 4 月 16 日开始施工，施工时间为 18 d。改造后 的加热炉余热回收系统流程见图 2。改造内容主 要有：
（ 1） 拆除原热油空气预热器，在管式空气预 热器 E161 下方空间增加铸铁板翅式空气预热器 E162。新的 E162 由 24 个单体模块现场焊接组装， 单体模块规格为 1． 866 m × 1． 015 m × 1． 515 m，每 层 12 台、共 2 层，为降低压力降，设置烟 气 侧 1 程，空气侧 1 程；
（ 2） 在较低的排烟温度下，现场检测铸铁板 翅换热器 E162 前后烟气中的氧含量，结果显示 E162 未出现明显的腐蚀穿孔。
（ 3） E162 烟气侧压力降略高于设计值，但常 压炉、减压炉炉膛负压控制仍有较大的调节余地， 能满足装置满负荷生产要求。
（ 4） E162 空气侧压力降比设计值高出较多， 主要是由 于 改 造 后 的 E162 空 气 侧 管 道 流 程 较 长、弯头较多，增加了管道压力降。加热炉在标定 负荷下，鼓风机仍有 15% 的调节余地，不会影响 加热炉满负荷运行。
以上分析结果说明，铸铁板翅式空气预热器在 Ⅲ常加热炉余热回收的应用是成功的，不仅消除了 原加热炉存在的安全隐患，还进一步降低了排烟温 度、提高了加热炉热效率。改造后，热空气进加热 炉温度提高了 11 ℃ ，节约燃料消耗约 2 140． 16 MJ / h； 另外，用原油回收了减一线热量 12 916． 2 MJ / h。合计年节能 3 025 t 标准燃料油（ 按照每年 运行 8 400 h 计 算） ，标 准 燃 料 油 价 格 按 3 500 ＲMB ￥ / t 计算，节能效益 1 058 × 104 ＲMB ￥ / a， 节能效果较好。
因烟气管道内壁有衬里、而引风机入口蝶阀 阀体内壁无衬里，部分酸性凝结水在引风机入口 蝶阀下部积聚，引起腐蚀穿孔。 3． 3 采取的对策
（ 1） E162 烟气侧水冲洗 设计时，在 E162 烟气入口的铸铁板换热板翅 片上方设置了 4 根 DN40 / PN2． 0 的冲洗管线，用于 空气预热器检修时对 E162 烟气侧换热板翅片冲 洗。用 80 ℃ 左右的高温热水冲洗效果最好。 2013 年 3 月，Ⅲ常装置将加热炉余热回收系 统切出，利用装置自发蒸汽系统的除氧水对 E162 烟气侧进行水冲洗，每路冲洗水量为 15 t / h。为 确保冲洗效果，以最后排放的冲洗水的 pH 值达 到 4 ～ 5 时为结束参考。 E162 水冲洗后，烟气侧压力降从 1 050 Pa 下 降至 650 Pa，冲洗效果明显。 （ 2） 优化排烟温度控制 为减缓 E162 烟气侧压力降上升、提高 E162 长周期运行水平，考虑加热炉热效率，通过调节预 热器空气侧副线蝶阀开度，将排烟温度控制范围
1． 2 加热炉余热回收系统存在的问题 Ⅲ常加热炉余热回收系统设置的热油空气预
热器在提高加热炉热效率、消除烟气露点腐蚀等 方面有很好的效果。但因热油空气预热器以减一 线柴油为热源加热空气，减一线侧压力高于空气 侧压力，当热油空气预热器管束发生泄漏时，会造 成热风带油进入加热炉，存在严重的安全隐患。
2 加热炉余热回收系统改造 为消除热油空气预热器的安全隐患，确保Ⅲ
垢物堵塞。 3． 2 原因分析
引起 E162 烟气侧压力降上升的原因，主要 是加热炉瓦斯燃料中含有微量的 H2S 组分（ H2S 体积分数控制指标为不大于 100 mL / m3 ，有短时
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间超指标） ，燃烧后的烟气中含有少量 SO2 （ 每月 检测 E162 出口烟气中 SO2 量，约 20 mL / m3 ） ，由 于燃烧室中存在过量的氧气，约 1% ～ 3% 的 SO2 进一步氧化形成 SO3 。高温烟气中的 SO3 气体不 腐蚀金属，但当烟气温度降到 400 ℃ 以下时，SO3 将与水蒸气化合生成硫酸蒸汽； 当温度降至 200 ℃ 时，烟气中 99% 以上的 SO3 转化成硫酸蒸汽。 随着烟气温度进一步降低，硫酸蒸汽在局部温度 偏低的 E162 翅片板上凝结形成硫酸液体，同时 将烟气中的灰尘粘附在 E162 翅片板上［2］。硫酸 蒸汽长期冷凝积累，造成 E162 烟气侧结垢，引起 烟气侧压力降升高。
铸铁板翅式空气预热器在常减压蒸馏加热炉的应用
刘艺
（ 中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司，浙江省宁波市 315207）
摘要： 常减压蒸馏装置加热炉余热回收系统中设置的热油空气预热器存在安全隐患，2012 年利用装置检修机 会取消热油空气预热器，增加铸铁板翅式空气预热器，消除了加热炉系统存在的安全隐患。排烟温度从 150 ℃ 降 至 90 ～ 100 ℃ ，提高加热炉热效率 2% ，回收了烟气低温热量。在铸铁板翅式空气预热器运行中，因排烟温度低引 起烟气侧换热板翅片结垢，造成烟气压力降上升，通过对烟气侧用热水冲洗，使烟气压力降恢复正常。将加热炉排 烟温度由 90 ～ 100 ℃ 提高至 105 ～ 115 ℃ ，有效控制了烟气压力降的上升速度。
1 加热炉余热回收系统存在的问题 1． 1 Ⅲ常加热炉余热回收系统流程
Ⅲ常加热炉余热回收系统的原始设计流程见 图 1，设计和运行参数见表 1。
图 1 加热炉余热回收系统设计流程
Fig． 1 Design flow of heater waste heat recovery system
Ⅲ常加热炉余热回收系统自投运后，运行平 稳，排烟温度、热空气进加热炉温度、热效率等参 数均达到设计要求。前置热油空气预热器对空气 进行预加热，提高了空气进管式空气预热器 E161