鋼板-鑄鐵板組合式空氣預熱器在常減壓裝置加熱爐上的應用

李曉偉

摘 要：常減壓裝置余熱回收系統(tǒng)的熱管式空氣預熱器使用年限長，存在諸多缺點，2019年將熱管式空氣預熱器更換為鋼板-鑄鐵板組合式空氣預熱器，消除了加熱爐系統(tǒng)安全隱患，排煙溫度由150℃降為110℃，提高加熱爐效率1.5%。

關鍵詞：常減壓裝置;加熱爐;鋼板-鑄鐵板;空氣預熱器

加熱爐是煉油生產(chǎn)裝置的主要設備之一，又是煉油生產(chǎn)裝置的能耗大戶，正常情況下，加熱爐燃料的單項能耗占煉油綜合能耗的30%～40%。同時，加熱爐還是煉油生產(chǎn)裝置對環(huán)境產(chǎn)生污染的主要污染源。

提高加熱爐熱效率主要是減少加熱爐的熱損失，加熱爐的熱損失包含排煙損失、不完全燃燒損失和爐體散熱損失。爐體散熱損失約占加熱爐總供熱量的1.5～2.5%，并且只隨環(huán)境溫度和環(huán)境風速發(fā)生微小的變化，在實際生產(chǎn)中不予控制。不完全燃燒損失影響有限，因此，提高常減壓熱效率的關鍵是大幅度降低加熱爐排煙溫度，排煙溫度降低17-20℃，常減壓熱效率提高一個百分點。

1加熱爐余熱回收系統(tǒng)存在問題

常減壓裝置常壓爐空氣預熱器E1114于2005年投入使用，形式為熱管式空氣預熱器，設計排煙溫度為165℃，供常減壓加熱爐F1001A與F1001B使用。

目前該預熱器存在以下幾點問題：

1.1排煙溫度高

為了防止預熱器管束露點腐蝕，E1114排煙溫度一般維持在150℃左右。

1.2燃料消耗增加

由于參與換熱空氣減少，熱空氣進爐的溫度為210℃。入爐熱空氣溫度降低直接導致燃料消耗量增大。

1.3熱管后期易失效

從2011及2015兩次大檢修檢查情況來看，管式預熱器運行到后期會有不同程度的熱管積灰，結垢失效，腐蝕穿孔，甚至是爆管。失效的熱管不能起到換熱作用，這就導致預熱器運行到后期換熱效率下降。

1.4檢修困難

E1115管式預熱器檢修要經(jīng)歷抽管、返廠維修、回裝，全程需要吊裝作業(yè)，總檢修時間約為20天，視抽管進度而定。并且預熱器內(nèi)部結垢情況嚴重，無法進行在線清洗。

2鋼板-鑄鐵板式預熱器特點

2.1 鋼板-鑄鐵板式預熱器相關設計參數(shù)

2019年檢修將該預熱器改造為換熱效率更高，運行周期更長，更容易檢修的鋼板-鑄鐵板式預熱器，相關設計參數(shù)見表1

2.2 鋼板-鑄鐵板式預熱器相關技術特點及原理

空氣預熱器是利用煙氣余熱提高進入燒嘴的空氣溫度的設備，它的工作原理：受熱面的一側通過煙氣，另一側通過空氣，進行熱交換，使空氣得到加熱，提高溫度，使煙氣排煙溫度下降，提高煙氣余熱的利用程度。

本預熱器為鋼板-鑄鐵板組合式，高溫段為鋼板模塊，低溫段為鑄鐵模塊，鋼板模塊置于鑄鐵模塊上方。煙氣從上往下豎直流動，自鋼板模塊進，鑄鐵模塊出。空氣水平流動，從鑄鐵模塊進，鋼板模塊出，與煙氣形成十字交叉換熱。

鋼板式預熱器是一種緊密型的高效換熱器，由于空氣或煙氣通過板式空氣預熱器是風機提供動力，因此不允許過大的阻力，多數(shù)采用平板型，用1mm左右厚度的薄板制作，板間距在10mm左右，煙氣和空氣交叉通過各自的板間通道，錯流換熱。由于預熱器內(nèi)的氣體壓力不會超過幾個千帕，在結構上每兩塊薄板在結合處可以用專門的焊接工具壓焊完成，平整而又光滑。鋼板式空氣預熱器一般是按照模塊化的方式組對，每個模塊都由板組和邊框組成，在完成模塊和模塊組對時應保證空氣和煙氣之間不會串漏。

鑄鐵雙面翅片空氣預熱器的單片組件規(guī)格為1500×600，厚度為90mm，雙面均帶翅片結構。單片組件可在任意方向上與其它組件采用螺栓連接，可以靈活布置，不需要菜籃式輔助鋼框，既減輕重量又避免出現(xiàn)許多潛在的漏風點，可以達到最佳效果。鑄鐵雙面翅片空氣預熱器采用球磨鑄鐵材料，其強度和韌性相對都比較理想，在使用時損壞的可能性比較小。由于各方向均采用螺栓連接。

按照煙氣下行單程通過預熱器而空氣可以單程或多程通過。煙氣一側的低溫段由于溫度低，甚至在露點以下，會有灰垢和其它腐蝕產(chǎn)物粘結在換熱面上，即使以瓦斯作為燃料，也會有不完全燃燒時產(chǎn)生的煙灰留在低溫段的換熱面上。因此，鑄鐵空氣預熱器在結構設計上將低溫段與其它溫度段隔開一定空間，在此位置安裝網(wǎng)狀噴淋沖洗設施，可以定期用水將垢污沖洗干凈，保持換熱面始終處于比較干凈狀態(tài)。

2.3 鋼板-鑄鐵板式預熱器優(yōu)勢

與熱管式空氣預熱器比較，鋼板-鑄鐵板式預熱器具有工作溫度范圍廣，傳熱性能高，可調(diào)板間距以優(yōu)化傳熱，結構緊湊度高、金屬耗量低，鑄鐵板具有超強的抗露點腐蝕性能，煙氣流動阻力低，動力消耗小，結構簡單緊湊，占用空間少，工作穩(wěn)定可靠，壽命長，安裝方便，布局靈活，維修簡單，煙氣與空氣密封可靠，互補滲漏的特點，具體布局見圖1

2.4 鋼板-鑄鐵板式預熱器與熱管式空氣預熱器運行情況對比

對2018年和2019年相同月份改造前后數(shù)據(jù)進行對比，對比情況見表2

3結論

鋼板-鑄鐵板組合式空氣預熱器在常減壓加熱爐回收系統(tǒng)應用，不僅消除了熱管式換熱器的一系列問題，還進一步回收煙氣低溫熱，提高加熱爐效率約1.5%，熱空氣進爐子溫度提高了35℃。改造后運行情況表明，鋼板-鑄鐵板組合式空氣預熱器具有安全可靠，抗低溫露點腐蝕、換熱效率高，現(xiàn)場施工方便，操作維護簡單的特點，若鑄鐵板結垢，可對預熱器煙氣低溫側進行水沖洗，控制加熱爐排煙溫度在110℃左右，取得較好效果。

參考文獻：

[1] 劉藝 鑄鐵板翅片空氣預熱器在常減壓蒸餾加熱爐的應用[M]，煉油技術與工程，2013.第43卷第9期.

[2] 付曉峰，朱朝賓 新型板式空氣預熱器在常減壓加熱爐上的應用[M]，石油化工設備技術，2012，33（1）.37.