水热媒空气预热器的优势及存在问题

水热媒空气预热器的优势及存在问题

1热管式空气预热器目前，通常使用的空气预热器主要是空气管理系统空气预热器和空气预热器re1。管式空气预热器由于抗低温腐蚀能力较差、容易堵灰等问题,已逐渐被热管式空气预热器取代。但热管式空气预热器也存在以下问题:(1)热管使用寿命不超过3年,其原因除了热管的质量外,主要是操作弹性小。加热炉正常操作时,烟气出对流室进空气预热器的温度为280~350℃,而在异常情况下,烟气温度可能高出设计值100~150℃,此时产生大量不凝气体,减弱了热管元件内的循环,导致部分热管失效。(2)热管式空气预热器较难适应燃料的变化。当燃料硫含量增加,烟气的露点温度提高,热管式空气预热器低温段管壁温度可能低于露点温度,导致露点腐蚀。所以采用热管式空气预热器时为了防止露点腐蚀,排烟温度不能定得太低,一般为180~200℃,因此使加热炉热效率低于88%。(3)热管式空气预热器的原理是空气与烟气换热,两种气体换热需要庞大的烟道,不但投资高,而且占地面积大。最近中船重工集团711研究所研制开发了一种无腐蚀水热媒空气预热器,较好地解决了热管式空气预热器存在的问题。2空气预热器2.1烟气换热器冷却系统的控制设计水热媒空气预热器利用除氧水或除盐水作热媒(中间载热体),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。为了防止烟气换热器发生低温露点腐蚀,在水热媒空气预热器进口和循环水泵入口之间,设置旁路调节阀,控制空气预热器的换热量,保证进烟气换热器热媒水的温度高于露点温度,即烟气换热器的最低壁温高于露点(一般设计值为130~150℃)。水热媒空气预热器典型流程见图1。2.2烟气侧最低管壁温度是水热媒空气预热器自(1)水热媒空气预热器无需像普通空气预热器那样将烟气和空气混合在一起换热,因此布置简单,节省投资和占地。而热管式空气预热器需要庞大的烟道将烟气引至烟囱排放,不但投资高,而且占地面积大。特别是在有些装置的改造工程中,由于占地的限制,无法设置热管式空气预热器。(2)水热媒空气预热器设置了旁路调节系统,只要将控制回路中进烟气换热器的热媒水温度提高,便可使烟气侧最低管壁温度高于露点温度,从而适应燃料的变化。(3)由于水热媒空气预热器进烟气换热器的热媒温度均控制在130℃以上,即使加热炉负荷降低,排烟温度也将高于水热媒的进口温度;烟气侧最低管壁温度均高于水热媒进口温度,即高于露点温度,较好地适应了加热炉负荷变化。(4)在加热炉短时间操作异常,进空气预热器烟气温度高于正常设计值时,水热媒空气预热器不会发生像热管式空气预热器的热管失效甚至爆管的现象。水热媒空气预热器总管路中设有安全阀,当热媒水的压力高于设定值时,安全阀自动启跳,确保设备安全,设备使用寿命在5年以上。(5)同热管式空气预热器相比,其排烟温度可降低30℃,所以余热回收效率高,可提高加热炉效率2%左右。(6)因水热媒空气预热器是用除氧水或除盐水为介质循环取出烟气余热,需要与装置外(或内)的水系统相连,因此流程长,在加热炉区要增加热水泵、旁路调节系统、安全阀等(其它类型的余热回收系统没有这些设施),增加了操作的复杂性。3空气预热器与热管空气预热器的投资的比较以长岭炼化总厂2号常减压装置和胜利油田石化总厂1.5Mt/a常减压装置在进行改造时,采用水热媒空气预热器的投资情况对比于下。3.1用热管式空气预热器余热回收现场布置该装置原有2台加热炉,常压炉和减压炉的热负荷分别为15552kW和10000kW。该装置若采用热管式空气预热器进行余热回收,需要将烟气从25m左右对流室顶部通过二合一热烟道引入地面,然后经过热管式空气预热器进行余热回收,再排入新建60m烟囱,预计总投资在200万元以上,而且占地面积大,现场布置较困难。而采用水热媒空气预热器进行余热回收,总投资约150万元,无需增加占地面积,其投资对比见表1。3.2水热媒空气预热器的选择该装置常压炉负荷为13190kW,减压炉负荷为3434kW。加热炉烟气余热回收系统技术改造原设计采用热管式空气预热器方案,但由于原装置平面布置已很紧凑,又不可能将原热管式空气预热器的烟囱等加大,所以由于占地的原因,最后采用了水热媒空气预热器方案,两种方案的投资对比见表2。由表2可见,水热媒空气预热器的投资比热管式空气预热器高,其原因是要提高常减压全装置的热回收率,故将常三线(184℃)的余热先对空气进行预热,因此增加了1台热油式空气预热器,常三线从184℃降至120℃,空气由20℃升至220℃,而水热媒空气预热器的水入口温度将从200℃(无常三线预热空气)提高至250℃,导致了配套的循环水泵、管线、阀门压力等级的提高,增加了投资。但由于水热媒空气预热器比原有的热管式空气预热器具有可适应加热炉热负荷及燃料的变化,使用寿命长、安全可靠、占地少等优点,仍决定采用水热媒空气预热器。由以上对比可以看出,对于热负荷较大的加热炉采用水热媒空气预热器的投资比采用热管式空气预热器少,其原因是热管式空气预热器的设备及占地随加热炉负荷的增加相应增加,而加热炉负荷增加时水热媒空气预热器的设备和占地增加不多。但对于热负荷较小的加热炉,特别是要利用装置其它余热先预热空气时,水热媒空气预热器水的入口温度将升高,导致系统压力等级的提高,投资增加很明显。4回收高效率原则水热媒空气预热器与热管式空气预热器相