水熱媒空氣預(yù)熱器的優(yōu)勢及存在問題

1熱管式空氣預(yù)熱器目前，通常使用的空氣預(yù)熱器主要是空氣管理系統(tǒng)空氣預(yù)熱器和空氣預(yù)熱器re1。管式空氣預(yù)熱器由于抗低溫腐蝕能力較差、容易堵灰等問題,已逐漸被熱管式空氣預(yù)熱器取代。但熱管式空氣預(yù)熱器也存在以下問題:(1)熱管使用壽命不超過3年,其原因除了熱管的質(zhì)量外,主要是操作彈性小。加熱爐正常操作時,煙氣出對流室進(jìn)空氣預(yù)熱器的溫度為280~350℃,而在異常情況下,煙氣溫度可能高出設(shè)計值100~150℃,此時產(chǎn)生大量不凝氣體,減弱了熱管元件內(nèi)的循環(huán),導(dǎo)致部分熱管失效。(2)熱管式空氣預(yù)熱器較難適應(yīng)燃料的變化。當(dāng)燃料硫含量增加,煙氣的露點(diǎn)溫度提高,熱管式空氣預(yù)熱器低溫段管壁溫度可能低于露點(diǎn)溫度,導(dǎo)致露點(diǎn)腐蝕。所以采用熱管式空氣預(yù)熱器時為了防止露點(diǎn)腐蝕,排煙溫度不能定得太低,一般為180~200℃,因此使加熱爐熱效率低于88%。(3)熱管式空氣預(yù)熱器的原理是空氣與煙氣換熱,兩種氣體換熱需要龐大的煙道,不但投資高,而且占地面積大。最近中船重工集團(tuán)711研究所研制開發(fā)了一種無腐蝕水熱媒空氣預(yù)熱器,較好地解決了熱管式空氣預(yù)熱器存在的問題。2空氣預(yù)熱器2.1煙氣換熱器冷卻系統(tǒng)的控制設(shè)計水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒(中間載熱體),建立一個閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱媒水通過放置在加熱爐對流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量,再通過布置在鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣預(yù)熱器放出熱量,加熱空氣,如此循環(huán)將煙氣熱量傳遞給加熱爐所需的空氣。為了防止煙氣換熱器發(fā)生低溫露點(diǎn)腐蝕,在水熱媒空氣預(yù)熱器進(jìn)口和循環(huán)水泵入口之間,設(shè)置旁路調(diào)節(jié)閥,控制空氣預(yù)熱器的換熱量,保證進(jìn)煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點(diǎn)溫度,即煙氣換熱器的最低壁溫高于露點(diǎn)(一般設(shè)計值為130~150℃)。水熱媒空氣預(yù)熱器典型流程見圖1。2.2煙氣側(cè)最低管壁溫度是水熱媒空氣預(yù)熱器自(1)水熱媒空氣預(yù)熱器無需像普通空氣預(yù)熱器那樣將煙氣和空氣混合在一起換熱,因此布置簡單,節(jié)省投資和占地。而熱管式空氣預(yù)熱器需要龐大的煙道將煙氣引至煙囪排放,不但投資高,而且占地面積大。特別是在有些裝置的改造工程中,由于占地的限制,無法設(shè)置熱管式空氣預(yù)熱器。(2)水熱媒空氣預(yù)熱器設(shè)置了旁路調(diào)節(jié)系統(tǒng),只要將控制回路中進(jìn)煙氣換熱器的熱媒水溫度提高,便可使煙氣側(cè)最低管壁溫度高于露點(diǎn)溫度,從而適應(yīng)燃料的變化。(3)由于水熱媒空氣預(yù)熱器進(jìn)煙氣換熱器的熱媒溫度均控制在130℃以上,即使加熱爐負(fù)荷降低,排煙溫度也將高于水熱媒的進(jìn)口溫度;煙氣側(cè)最低管壁溫度均高于水熱媒進(jìn)口溫度,即高于露點(diǎn)溫度,較好地適應(yīng)了加熱爐負(fù)荷變化。(4)在加熱爐短時間操作異常,進(jìn)空氣預(yù)熱器煙氣溫度高于正常設(shè)計值時,水熱媒空氣預(yù)熱器不會發(fā)生像熱管式空氣預(yù)熱器的熱管失效甚至爆管的現(xiàn)象。水熱媒空氣預(yù)熱器總管路中設(shè)有安全閥,當(dāng)熱媒水的壓力高于設(shè)定值時,安全閥自動啟跳,確保設(shè)備安全,設(shè)備使用壽命在5年以上。(5)同熱管式空氣預(yù)熱器相比,其排煙溫度可降低30℃,所以余熱回收效率高,可提高加熱爐效率2%左右。(6)因水熱媒空氣預(yù)熱器是用除氧水或除鹽水為介質(zhì)循環(huán)取出煙氣余熱,需要與裝置外(或內(nèi))的水系統(tǒng)相連,因此流程長,在加熱爐區(qū)要增加熱水泵、旁路調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全閥等(其它類型的余熱回收系統(tǒng)沒有這些設(shè)施),增加了操作的復(fù)雜性。3空氣預(yù)熱器與熱管空氣預(yù)熱器的投資的比較以長嶺煉化總廠2號常減壓裝置和勝利油田石化總廠1.5Mt/a常減壓裝置在進(jìn)行改造時,采用水熱媒空氣預(yù)熱器的投資情況對比于下。3.1用熱管式空氣預(yù)熱器余熱回收現(xiàn)場布置該裝置原有2臺加熱爐,常壓爐和減壓爐的熱負(fù)荷分別為15552kW和10000kW。該裝置若采用熱管式空氣預(yù)熱器進(jìn)行余熱回收,需要將煙氣從25m左右對流室頂部通過二合一熱煙道引入地面,然后經(jīng)過熱管式空氣預(yù)熱器進(jìn)行余熱回收,再排入新建60m煙囪,預(yù)計總投資在200萬元以上,而且占地面積大,現(xiàn)場布置較困難。而采用水熱媒空氣預(yù)熱器進(jìn)行余熱回收,總投資約150萬元,無需增加占地面積,其投資對比見表1。3.2水熱媒空氣預(yù)熱器的選擇該裝置常壓爐負(fù)荷為13190kW,減壓爐負(fù)荷為3434kW。加熱爐煙氣余熱回收系統(tǒng)技術(shù)改造原設(shè)計采用熱管式空氣預(yù)熱器方案,但由于原裝置平面布置已很緊湊,又不可能將原熱管式空氣預(yù)熱器的煙囪等加大,所以由于占地的原因,最后采用了水熱媒空氣預(yù)熱器方案,兩種方案的投資對比見表2。由表2可見,水熱媒空氣預(yù)熱器的投資比熱管式空氣預(yù)熱器高,其原因是要提高常減壓全裝置的熱回收率,故將常三線(184℃)的余熱先對空氣進(jìn)行預(yù)熱,因此增加了1臺熱油式空氣預(yù)熱器,常三線從184℃降至120℃,空氣由20℃升至220℃,而水熱媒空氣預(yù)熱器的水入口溫度將從200℃(無常三線預(yù)熱空氣)提高至250℃,導(dǎo)致了配套的循環(huán)水泵、管線、閥門壓力等級的提高,增加了投資。但由于水熱媒空氣預(yù)熱器比原有的熱管式空氣預(yù)熱器具有可適應(yīng)加熱爐熱負(fù)荷及燃料的變化,使用壽命長、安全可靠、占地少等優(yōu)點(diǎn),仍決定采用水熱媒空氣預(yù)熱器。由以上對比可以看出,對于熱負(fù)荷較大的加熱爐采用水熱媒空氣預(yù)熱器的投資比采用熱管式空氣預(yù)熱器少,其原因是熱管式空氣預(yù)熱器的設(shè)備及占地隨加熱爐負(fù)荷的增加相應(yīng)增加,而加熱爐負(fù)荷增加時水熱媒空氣預(yù)熱器的設(shè)備和占地增加不多。但對于熱負(fù)荷較小的加熱爐,特別是要利用裝置其它余熱先預(yù)熱空氣時,水熱媒空氣預(yù)熱器水的入口溫度將升高,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力等級的提高,投資增加很明顯。4回收高效率原則水熱媒空氣預(yù)熱器與熱管式空氣預(yù)熱器相