專利名稱：一種空氣預熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油煉制、石油化工和煤化工領域的管式加熱爐所用的一 種空氣預熱器。
背景技術：
管式加熱爐是石油煉制和石油化工行業生產裝置的耗能大戶，燃料消耗量
約占裝置處理量的7%。目前全國石油、石化行業加工原油量為2.5億噸/年，管 式加熱爐的燃料消耗量約為1800萬噸/年。管式加熱爐熱效率每提高1%，就可節 省燃料20萬噸/年，降低生產成本6億元/年，少排放煙氣量30億標準立方米/年。 因此，提高管式加熱爐的熱效率、減少燃料消耗量，對于降低生產成本、提高 經濟效益以及完成"節能減排"任務有著重要的意義。管式加熱爐使用空氣預 熱器以利用煙氣余熱、降低煙氣排放溫度，是提髙管式加熱爐熱效率的一個重 要技術措施。但是目前，空氣預熱器的煙氣排放溫度一般為140 160'C，以避 免煙氣中的硫化物引起煙氣酸露點腐蝕。這會使管式加熱爐在爐體外壁散熱損 失不大于2%、不完全燃燒損失不大于0.2%、燃燒氣體燃料時過剩空氣系數不大 于l. K燃燒液體燃料時過剩空氣系數不大于l. 15的條件下，熱效率無法達到90% 以上。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種空氣預熱器，以解決現有空氣預熱器的煙氣 排放溫度較高的問題。
為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是 一種空氣預熱器，其特 征在于它依次由擾流子空氣預熱器、鋼一水熱管空氣預熱器、搪瓷涂層管空 氣預熱器和玻璃管空氣預熱器組合而成，各空氣預熱器的煙氣通道和空氣通道 分別依次串聯連接，擾流子空氣預熱器的換熱管材料為碳鋼，鋼一水熱管空氣 預熱器的熱管鋼管材料為碳鋼或不銹鋼，工質為水，搪瓷涂層管空氣預熱器的 換熱管基管材料為碳鋼，外表面覆蓋有搪瓷層，玻璃管空氣預熱器的換熱管材 料為氟硼玻璃或石英玻璃。
本實用新型由四種已有的空氣預熱器組合而成，是一種組合式的空氣預熱 器。用于石油煉制、石油化工行業的管式加熱爐時，在操作過程中，來自管式
加熱爐對流段的300 40(TC的高溫煙氣首先進入擾流子空氣預熱器的煙氣通道 內放熱，將溫度降低到220 260。C;接著進入鋼一水熱管空氣預熱器的煙氣通 道內繼續放熱，將溫度降低到150 180'C;之后再進入搪瓷涂層管空氣預熱器的煙氣通道內放熱，將溫度降低到120 140。C;最后進入玻璃管空氣預熱器的 煙氣通道內進一步放熱，將溫度降低到80 90。C后送至煙囪排放。與此同時， 空氣依次在玻璃管空氣預熱器、搪瓷涂層管空氣預熱器、鋼一水熱管空氣預熱 器和擾流子空氣預熱器的空氣通道內吸熱，將溫度升高到設計溫度后送入管式 加熱爐的燃燒系統。采用本實用新型的有益效果在于(l)擾流子空氣預熱器適 于300 40(rC至220 260。C的煙氣溫度，非常耐用，使用的安全系數很高。該 范圍煙氣溫度未達到煙氣酸露點溫度，因而不能形成煙氣酸露點腐蝕。并且， 擾流子空氣預熱器的造價較低。(2)鋼一水熱管空氣預熱器適于220 26(TC至 150 18(TC的煙氣溫度。鋼一水熱管造價較低，工質無毒、無害、無腐蝕，且 不會出現工質與鋼管產生電化學反應、產生不凝氣體使傳熱效率下降以及熱管 爆管等問題。該范圍煙氣溫度也未達到煙氣酸露點溫度，因而也不能形成煙氣 酸露點腐蝕。另外，鋼一水熱管空氣預熱器的傳熱速率、熱回收效率較高。(3) 搪瓷涂層管空氣預熱器適于150 180'C至120 14(TC的煙氣溫度，熱回收效率 也較高。煙氣溫度為120 140'C(或更高)時，達到煙氣酸露點溫度；但搪瓷涂 層管空氣預熱器的換熱管外表面覆蓋有搪瓷層，具有很強的抗煙氣酸露點腐蝕 性能(其煙氣酸露點腐蝕速率僅為碳鋼的百分之一)，使搪瓷涂層管空氣預熱器 不會發生煙氣酸露點腐蝕。(4)玻璃管空氣預熱器適于120 140。C至80 90。C的 煙氣溫度。該范圍煙氣溫度雖然達到煙氣酸露點溫度，但氟硼玻璃換熱管或石 英玻璃換熱管的抗煙氣酸露點腐蝕性能更強，基本上不受煙氣酸露點腐蝕的影 響，使玻璃管空氣預熱器也不會發生煙氣酸露點腐蝕。
總之，本實用新型空氣預熱器的煙氣排放溫度可以達到80 90'C，而不會 發生煙氣酸露點腐蝕。由于煙氣排放溫度較低，可以更多地回收煙氣余熱以提 高預熱空氣溫度，保證管式加熱爐在主要參數滿足標準要求的情況下(例如爐體 外壁散熱損失不大于2%、不完全燃燒損失不大于O. 2%、燃燒氣體燃料時過剩空 氣系數不大于l.l、燃燒液體燃料時過剩空氣系數不大于l. 15)，實際運行熱效 率達到95%。本實用新型充分利用四種已有的空氣預熱器各自的特點進行優化組 合，使優點得到發揮，缺點得到克服，可以長期、安全、高效、可靠地運行。 而且從整體上看，本實用新型的造價較低、使用的經濟性較好。
本實用新型組合式的空氣預熱器，主要用于石油煉制、石油化工領域的管 式加熱爐。煤化工領域的管式加熱爐同樣也可以釆用本實用新型，取得類似的 有益效果。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
并不限制本實用新型要求保護的范圍。
圖l是本實用新型空氣預熱器的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖l，本實用新型的空氣預熱器，依次由擾流子空氣預熱器l、鋼一水
熱管空氣預熱器2、搪瓷涂層管空氣預熱器3和玻璃管空氣預熱器4組合而成，各
空氣預熱器的煙氣通道和空氣通道分別依次串聯連接。各空氣預熱器煙氣通道 的兩端分別為各空氣預熱器的煙氣入口和煙氣出口，各空氣預熱器空氣通道的 兩端分別為各空氣預熱器的空氣入口和空氣出口。擾流子空氣預熱器l的換熱管
材料為碳鋼(包括鋼管和擾流子)。鋼一水熱管空氣預熱器2的熱管鋼管材料為碳 鋼或不銹鋼(不銹鋼可以采用lCrl8Ni9Ti等)，工質為水。搪瓷涂層管空氣預熱 器3的換熱管基管材料為碳鋼，外表面覆蓋有搪瓷層；搪瓷層采用常規的涂覆一 燒結法制備，厚度一般為O. 15 0. 35毫米。玻璃管空氣預熱器4的換熱管材料為 氟硼玻璃或石英玻璃；氟硼玻璃可以是GG17等類型，石英玻璃可以是JGT2等類 型。各空氣預熱器的換熱管或熱管所用的碳鋼， 一般均為低碳鋼。擾流子空氣 預熱器l、搪瓷涂層管空氣預熱器3的換熱管和鋼一水熱管空氣預熱器2的熱管， 可以是翅片管或光管；玻璃管空氣預熱器4的換熱管一般為光管。
圖l所示本實用新型的空氣預熱器，擾流子空氣預熱器l的煙氣出口與鋼一 水熱管空氣預熱器2的煙氣入口直接連接，鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣出口 與搪瓷涂層管空氣預熱器3的煙氣入口通過第一連接管51連接，搪瓷涂層管空氣 預熱器3的煙氣出口與玻璃管空氣預熱器4的煙氣入口直接連接。玻璃管空氣預 熱器4的空氣入口與空氣進入管道41連接，玻璃管空氣預熱器4的空氣出口與搪 瓷涂層管空氣預熱器3的空氣入口通過第二連接管52連接，搪瓷涂層管空氣預熱 器3的空氣出口通過第三連接管53與鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣入口連接， 鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣出口通過第四連接管54與擾流子空氣預熱器1的 空氣入口連接。
上述各空氣預熱器的煙氣入口與煙氣出口之間、空氣入口與空氣出口之間， 都可以任意選擇直接連接或通過連接管連接的方式，使各空氣預熱器的煙氣通 道和空氣通道分別依次串聯連接。通過選用適當結構型式的擾流子空氣預熱器 1、鋼一水熱管空氣預熱器2、搪瓷涂層管空氣預熱器3和玻璃管空氣預熱器4， 或是簡單地改變這些空氣預熱器的結構設計，可以做到這一點。直接連接時， 一般均使用法蘭連接。各空氣預熱器的煙氣入口與煙氣出口、空氣入口與空氣 出口之間全部直接連接時，各空氣預熱器組合為一體；全部通過連接管連接時， 各空氣預熱器分開設置；有關的附圖省略。本實用新型的空氣預熱器，最好是設有煙氣流量自動調節旁路系統和空氣
流量自動調節旁路系統，以調節玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處的煙氣排放溫 度。參見圖l，煙氣流量自動調節旁路系統設有一根煙氣旁路管6，其上設有煙 氣流量調節閥61;煙氣流量調節閥61可以是氣動式或電動式的。煙氣旁路管6的 一端與引風機10相連，另一端連接于鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣出口與搪瓷 涂層管空氣預熱器3的煙氣入口之間。在鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣出口與 搪瓷涂層管空氣預熱器3的煙氣入口通過第一連接管51連接時，所述煙氣旁路管 6的另一端連接于第一連接管51上(參見圖1);在鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣 出口與搪瓷涂層管空氣預熱器3的煙氣入口直接連接時，所述煙氣旁路管6的另 一端連接于鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣出口與搪瓷涂層管空氣預熱器3的煙 氣入口之間的法蘭連接面處(圖略)。在玻璃管空氣預熱器4的煙氣出口處設有第 一熱電偶71，第一熱電偶71插入玻璃管空氣預熱器4的煙氣出口內。自第一熱電 偶71至煙氣流量調節閥61依次設有第一溫度變送器72和第一溫度控制器73;第 一熱電偶71、第一溫度變送器72、第一溫度控制器73和煙氣流量調節閥61用煙 氣控制電纜線7相連接。
空氣流量自動調節旁路系統設有一根空氣旁路管8，其上設有空氣流量調節 閥81;空氣流量調節閥81可以是氣動式或電動式的。空氣旁路管8的一端連接于 與玻璃管空氣預熱器4的空氣入口相連的空氣進入管道41上，另一端連接于搪瓷 涂層管空氣預熱器3的空氣出口與鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣入口之間。在 搪瓷涂層管空氣預熱器3的空氣出口與鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣入口通過 第三連接管53連接時，所述空氣旁路管8的另一端連接于第三連接管53上；在搪 瓷涂層管空氣預熱器3的空氣出口與鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣入口直接連 接時，所述空氣旁路管8的另一端連接于搪瓷涂層管空氣預熱器3的空氣出口與 鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣入口之間的法蘭連接面處(圖略)。在玻璃管空氣 預熱器4的煙氣出口處設有第二熱電偶91，第二熱電偶91插入玻璃管空氣預熱器 4的煙氣出口內。自第二熱電偶91至空氣流量調節閥81依次設有第二溫度變送器 92和第二溫度控制器93;第二熱電偶91、第二溫度變送器92、第二溫度控制器 93和空氣流量調節閥81用空氣控制電纜線9相連接。
煙氣流量自動調節旁路系統和空氣流量自動調節旁路系統中的各元件，均 是常規的。
下面以圖1所示的空氣預熱器為例說明本實用新型的操作過程。來自管式加 熱爐對流段的300 400'C的高溫煙氣首先由擾流子空氣預熱器1的煙氣入口進 入擾流子空氣預熱器l的煙氣通道內放熱，將溫度降低到220 26(TC;接著進入鋼一水熱管空氣預熱器2的煙氣通道內繼續放熱，將溫度降低到150 180。C;之 后再經第一連接管51進入搪瓷涂層管空氣預熱器3的煙氣通道內放熱，將溫度降 低到120 14(TC;最后進入玻璃管空氣預熱器4的煙氣通道內進一步放熱，將溫 度降低到80 9(TC，由玻璃管空氣預熱器4的煙氣出口流出、送至煙囪排放。
與此同時，常溫空氣(溫度按15. 5'C計算)由與玻璃管空氣預熱器4的空氣入 口相連的空氣進入管道41進入玻璃管空氣預熱器4的空氣通道內吸熱，將溫度升 高到60 7(TC;接著經第二連接管52進入搪瓷涂層管空氣預熱器3的空氣通道內 繼續吸熱，將溫度升高到140 160'C;之后再經第三連接管53進入鋼一水熱管 空氣預熱器2的空氣通道內吸熱，將溫度升高到180 20(TC;最后經第四連接管 54進入擾流子空氣預熱器1的空氣通道內進一步吸熱，將溫度升高到設計溫度 (一般為210 23(TC)，由擾流子空氣預熱器l的空氣出口流出、送入管式加熱爐 的燃燒系統。
圖1中，未注明附圖標記的實心箭頭示出煙氣的流動方向，空心箭頭示出空 氣的流動方向。
參見圖l，本實用新型的空氣預熱器設有煙氣流量自動調節旁路系統和空氣 流量自動調節旁路系統時，其調節過程如下。①煙氣流量自動調節旁路系統
如果玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處的煙氣排放溫度高于設定值(80 90'C)，第 一熱電偶71檢測到的煙氣排放溫度值會通過第一溫度變送器72傳遞給第一溫度 控制器73。第一溫度控制器73根據預先設定的數值，向煙氣流量調節閥61發出 控制信號。煙氣流量調節閥61自動開啟并調節開度，使從鋼一水熱管空氣預熱 器2的煙氣出口流出的部分煙氣由弓I風機10經煙氣旁路管6直接抽出、送至煙囪 排放。經第一連接管51進入搪瓷涂層管空氣預熱器3和玻璃管空氣預熱器4的煙 氣通道內的煙氣流量減小，最終使玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處的煙氣排放溫 度降低，達到設定的煙氣排放溫度。這樣，就為提高管式加熱爐的熱效率提供 了可靠的保障。另外，弓諷機10抽出的是溫度為150 18(TC的煙氣，所以引風 機10不必作防腐蝕技術處理或材料升級，即可長期、安全地運行。②空氣流量 自動調節旁路系統:如果玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處的煙氣排放溫度低于設 定值(80 90。C)，第二熱電偶91檢測到的煙氣排放溫度值會通過第二溫度變送 器92傳遞給第二溫度控制器93。第二溫度控制器93根據預先設定的數值，向空 氣流量調節閥81發出控制信號。空氣流量調節閥81自動開啟并調節開度，使與 玻璃管空氣預熱器4的空氣入口相連的空氣進入管道41內的一部分空氣經空氣 旁路管8、第三連接管53直接進入鋼一水熱管空氣預熱器2的空氣通道，之后依 次在鋼一水熱管空氣預熱器2和擾流子空氣預熱器1的空氣通道內吸熱。由于經空氣進入管道41進入玻璃管空氣預熱器4的空氣通道內的空氣流量減小，在玻璃 管空氣預熱器4和搪瓷涂層管空氣預熱器3的空氣通道內空氣的吸熱量減小，最 終使玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處的煙氣排放溫度升高，達到設定的煙氣排放 溫度。這樣，就可以防止煙氣排放溫度低于80 9(TC時玻璃管空氣預熱器4有可 能發生的低溫煙氣酸露點腐蝕，為此提供了可靠的保障。
管式加熱爐在運行過程中，由于工況、負荷等的變化會引起離開管式加熱 爐對流段的煙氣溫度發生波動，影響到空氣預熱器的運行。本實用新型的空氣 預熱器設置煙氣流量自動調節旁路系統和空氣流量自動調節旁路系統后，可以 達到嚴格控制、穩定玻璃管空氣預熱器4煙氣出口處煙氣排放溫度的目的，使本 實用新型的空氣預熱器在管式加熱爐運行過程中出現工況、負荷等的變化時依 然能夠將煙氣排放溫度保持在設定的范圍內，可以正常運行。
權利要求1、一種空氣預熱器，其特征在于它依次由擾流子空氣預熱器(1)、鋼-水熱管空氣預熱器(2)、搪瓷涂層管空氣預熱器(3)和玻璃管空氣預熱器(4)組合而成，各空氣預熱器的煙氣通道和空氣通道分別依次串聯連接，擾流子空氣預熱器(1)的換熱管材料為碳鋼，鋼-水熱管空氣預熱器(2)的熱管鋼管材料為碳鋼或不銹鋼，工質為水，搪瓷涂層管空氣預熱器(3)的換熱管基管材料為碳鋼，外表面覆蓋有搪瓷層，玻璃管空氣預熱器(4)的換熱管材料為氟硼玻璃或石英玻璃。
2、 根據權利要求l所述的空氣預熱器，其特征在于它設有煙氣流量自動調節旁路系統和空氣流量自動調節旁路系統，煙氣流量自動調節旁路系統設有一根煙氣旁路管(6)，其上設有煙氣流量調節閥(61)，煙氣旁路管(6)的一端與引風機(10)相連，另一端連接于鋼一水熱管空氣預熱器(2)的煙氣出口與搪瓷涂層管空氣預熱器(3)的煙氣入口之間，在玻璃管空氣預熱器(4)的煙氣出口處設有第一熱電偶(71)，自第一熱電偶(71)至煙氣流量調節閥(61)依次設有第一溫度變送器(72)和第一溫度控制器(73)，第一熱電偶(71)、第一溫度變送器(72)、第一溫度控制器(73)和煙氣流量調節閥(61)用煙氣控制電纜線(7)相連接，空氣流量自動調節旁路系統設有一根空氣旁路管(8)，其上設有空氣流量調節閥(81)，空氣旁路管(8)的一端連接于與玻璃管空氣預熱器(4)的空氣入口相連的空氣進入管道(41)上，另一端連接于搪瓷涂層管空氣預熱器(3)的空氣出口與鋼一水熱管空氣預熱器(2)的空氣入口之間，在玻璃管空氣預熱器(4)的煙氣出口處設有第二熱電偶(91)，自第二熱電偶(91)至空氣流量調節閥(81)依次設有第二溫度變送器(92)和第二溫度控制器(93)，第二熱電偶(91)、第二溫度變送器(92)、第二溫度控制器(93)和空氣流量調節閥(81)用空氣控制電纜線(9)相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種空氣預熱器，以解決現有空氣預熱器的煙氣排放溫度較高的問題。本實用新型依次由擾流子空氣預熱器(1)、鋼—水熱管空氣預熱器(2)、搪瓷涂層管空氣預熱器(3)和玻璃管空氣預熱器(4)組合而成，各空氣預熱器的煙氣通道和空氣通道分別依次串聯連接。擾流子空氣預熱器(1)的換熱管材料為碳鋼；鋼—水熱管空氣預熱器(2)的熱管鋼管材料為碳鋼或不銹鋼，工質為水；搪瓷涂層管空氣預熱器(3)的換熱管基管材料為碳鋼，外表面覆蓋有搪瓷層；玻璃管空氣預熱器(4)的換熱管材料為氟硼玻璃或石英玻璃。本實用新型可用于石油煉制、石油化工和煤化工領域的管式加熱爐。
文檔編號F23L15/00GK201363750SQ20092008844
公開日2009年12月16日 申請日期2009年2月6日 優先權日2009年2月6日
發明者于會峰, 孫志欽, 張海燕, 張玉玲, 楊利然, 段彥明, 鄭戰利, 郜建松, 高曉紅, 高躍成, 黃進煥 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團洛陽石油化工工程公司