專利名稱：一種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種加熱爐余熱回收系統(tǒng)換熱設備，尤其涉及一種用于回收利用煙氣中余熱并 且可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)。
背景技術：
空氣預熱器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣以提高鍋爐熱效率的熱交換設備。一般簡稱為空預器，可分為管箱式、回轉式兩種；管箱預熱器工作原理較為簡單，煙氣從管箱外部流經，空氣從管箱內部通過，通過溫差不同傳熱，與省煤器、過熱器等原理相同?；剞D式預熱器的工作原理是預熱器轉子部件由數(shù)萬計的傳熱元件組成，當空預器緩慢旋轉，煙氣和空氣逆向交替流經空氣預熱器。蓄熱元件在煙氣側吸熱，在空氣側放熱，從而達到降低鍋爐排煙溫度，提高熱風溫度的預熱作用?，F(xiàn)有的空預器容易產生低溫腐蝕，影響了空預器的使用壽命，進一步影響了鍋爐的使用壽命。低溫腐蝕就是當鍋爐尾部受熱面(省煤器、空預器等)金屬壁溫低于煙氣露點時，煙氣中含有硫酸的水蒸氣在壁面凝結所造成的腐蝕。低溫腐蝕的形成燃料中的硫燃燒生成二氧化硫(S+02 = SO2)，二氧化硫在催化劑的作用下進一步氧化生成三氧化硫(2S02+02 = 2S03), SO3與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽(S03+H20 = H2SO4)，硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點顯著升高，由于空預器中空氣的溫度較低，預熱器區(qū)段的煙氣溫度不高，壁溫常低于煙氣露點，這樣硫酸蒸汽就會凝結在空預器受熱面上，造成硫酸腐蝕。低溫腐蝕常發(fā)生在空預器上，但是當燃料中含硫量較高、過?？諝庀禂?shù)較大，煙氣中SO3含量較高，露點升高，并且給水溫度較低(汽機高加停用)時，省煤器管也有可能發(fā)生低溫腐蝕。近年來，隨著石化企業(yè)加工原油硫含量的上升，加熱爐煙氣中的SOx增加，使得煙氣酸露點溫度升高，導致加熱爐余熱回收系統(tǒng)換熱設備腐蝕加劇，嚴重影響了加熱爐長周期穩(wěn)定運行?？疹A器防低溫腐蝕技術目前采用的是熱管式空氣預熱器、ND鋼管式空氣預熱器、搪瓷管式空氣預熱器、硼硅玻璃管式空氣預熱器等，這幾種技術均有各自的優(yōu)缺點，但是它們都有一個無法克服的問題就是均不能實現(xiàn)空氣預熱器長周期在線運行，最長運行周期不超過三年，最短的在線運行五、六個月就會發(fā)生嚴重的低溫腐蝕或設備損壞，導致空氣預熱器報廢。其中，熱管式空氣預熱器的工作原理是將管內注入1/3的可蒸發(fā)液體，然后將其抽成真空封閉，管子分上、下二段，用管板分隔布置，管子的下段走熱煙氣，利用煙氣熱量來加熱管內的液體，使其蒸發(fā)并上升到管子上段與被加熱空氣進行傳熱，放出汽化潛熱后汽體冷凝成液體后再下降到管子的下段繼續(xù)與熱煙氣換熱，蒸發(fā)后再上升到上段與被加熱空氣進行傳熱，如此往復循環(huán)從而實現(xiàn)煙氣對空氣的加熱。因冷空氣不與熱煙氣直接進行換熱，從而避免了低溫腐蝕現(xiàn)象的產生，但其在長周期運行中空氣被吸入換熱管內從而導致管內的真空度被破壞，使得管內汽化的蒸汽潛熱不能傳到管壁上，因而空氣不能被繼續(xù)加熱，導致此熱管式空氣預熱器失效。對于現(xiàn)常用的ND鋼管式空氣預熱器、搪瓷管式空氣預熱器、硼硅玻璃管式空氣預熱器均是煙氣與空氣通過管壁間換熱的，煙氣從管內流動，空氣在管外經過二次以上橫向流動，實現(xiàn)空氣與煙氣之間的換熱。其中，ND鋼管式空氣預熱器的主要原材料是ND鋼，ND鋼是鋼廠開發(fā)的一種抵御硫化物腐蝕的材料，但是ND鋼鋼管的價格昂貴，且此材料在低溫腐蝕環(huán)境下實際在線運行時間也不會超過三年就會發(fā)生低溫露點腐蝕而損壞。而搪瓷管式空氣預熱器是在煙氣接觸的管子側鍍上一層搪瓷來防止低溫露點腐蝕，但在實際應用中受鍍層厚薄不均、管子焊后鍍層被破壞等原因影響，實際在線運行不長的一段時間后也相繼發(fā)生低溫露點腐蝕而損壞。硼硅玻璃管式空氣預熱器在實際應用中經常發(fā)生管板與硼硅玻璃管密封不嚴、漏煙、漏風以及玻璃管易碎等原因而無法長期在線運行。

實用新型內容本實用新型的目的在于解決以下技術問題一、常用的管箱式空氣預熱器因待加熱空氣的溫度較低，有時甚至低于含硫煙氣露點溫度，從而使煙氣側管壁容易因低溫腐蝕而遭到破壞，從而導致停爐檢修，甚至空氣預熱器報廢的問題；二、采用熱管式空氣預熱器在長周期運行中，空氣易被吸入換熱管內從而導致管內的真空度被破壞，使得管內汽化的蒸汽潛熱不能傳到管壁上，空氣不能被繼續(xù)加熱，導致此熱管式空氣預熱器失效的問題；三、采用ND鋼管式空氣預熱器容易使其制造成本升高，且運行時間較長后也會發(fā)生低溫露點腐蝕，從而導致空氣預熱器損壞的問題；四、采用搪瓷管式空氣預熱器在實際應用中受鍍層容易厚薄不均、管子焊后鍍層容易被破壞，導致實際在線運行不長的一段時間后也相繼發(fā)生低溫露點腐蝕而損壞的問題；五、采用硼硅玻璃管式空氣預熱器，則在實際應用中經常發(fā)生管板與硼硅玻璃管密封不嚴、漏煙、漏風以及玻璃管易碎等原因而無法長期在線運行的問題；六、現(xiàn)有的空氣預熱器不能有效解決低溫腐蝕問題，給空氣預熱器及鍋爐的使用帶來不便，增加了空氣預熱器及鍋爐的使用、維修成本。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其能有效的防止低溫腐蝕，以使空氣預熱器可長時間在線運行，降低了空氣預熱器及鍋爐使用、維修的成本，提高了鍋爐運行的可靠性。為達此目的，本實用新型采用以下技術方案一種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、熱媒系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括煙氣-空氣換熱器、煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器，所述煙氣-空氣換熱器、所述煙氣-熱媒換熱器沿煙氣流向依次設置在熱爐煙道內，所述熱媒-空氣換熱器設置在熱爐煙道外；所述煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器與熱媒系統(tǒng)串接組成循環(huán)系統(tǒng)，通過所述煙氣-熱媒換熱器將煙氣熱量傳遞給熱媒，所述熱媒-空氣換熱器的空氣入口連接風機，外部空氣經熱媒-空氣換熱器一次加熱后進入煙氣-空氣換熱器，經高溫煙氣二次加熱后用于助燃。所述熱媒系統(tǒng)包括循環(huán)泵、膨脹罐、儲存罐，其中循環(huán)泵、膨脹罐通過管線與煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器串接組成循環(huán)回路；所述儲存罐通過閥組連接膨脹罐和循環(huán)回路。進一步的，所述煙氣-熱媒換熱器的熱媒入口端與出口端設置有旁通調節(jié)閥。調節(jié)進入熱媒-空氣換熱器的熱媒溫度，使之高于煙氣露點溫度。進一步的，所述閥組連接有齒輪泵，用于熱媒系統(tǒng)內熱媒的補充和導出。
特別的，所述熱媒系統(tǒng)熱媒采用導熱油，導熱油是一種熱量的傳遞介質，由于其具有加熱均勻，調溫控制溫準確，能在低蒸汽壓下產生高溫，傳熱效果好，節(jié)能，輸送和操作方便等特點，近年來被廣泛應用于各種場合，而且其用途和用量越來越多。特別的，所述熱媒系統(tǒng)熱媒采用乙二醇水溶液。通過將熱媒用余熱煙氣加熱直至溫度高于含硫煙氣中露點溫度，再用加熱后的熱媒加熱冷空氣，使被加熱后的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，然后再送入到余熱煙氣中再進一步加熱到所需要的熱空氣溫度，因為進入煙氣-空氣換熱器的空氣的溫度高于含硫煙氣中露點溫度，所以就不會出現(xiàn)低溫腐蝕的現(xiàn)象，這樣就延長了設備的使用壽命，而且通過煙氣-熱媒換熱器對余熱煙氣進行進一步降溫，這樣使排入到大氣的煙氣溫度降低，不僅節(jié)約了能源，還保護了環(huán)境。本實用新型的有益效果為通過將煙氣-熱媒換熱器內的熱媒用余熱煙氣加熱，直至溫度高于含硫煙氣中露點溫度，再用加熱后的熱媒加熱冷空氣，使被加熱后的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，然后再送入到余熱煙氣中再進一步加熱到所需要的熱空氣溫度，這樣進入煙氣-空氣換熱器的空氣的溫度高于含硫煙氣中露點溫度，有效的防止了低溫腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生，實現(xiàn)了長周期的在線運行，避免了設備的損壞以及損壞后因維修需停爐帶來的經濟損失，也節(jié)省了因經常更換而購買新空氣預熱器的費用；通過煙氣-熱媒換熱器對余熱煙氣進行進一步降溫，這樣使排入到大氣的煙氣溫度降低，不僅節(jié)約了能源，還保護了環(huán)境；通過在煙氣-熱媒換熱器的入口和煙氣-熱媒換熱器出口之間連接旁通調節(jié)閥，可以使煙氣-熱媒換熱器內的熱媒多次與余熱煙氣進行熱交換，從而使進入熱媒-空氣換熱器的熱媒的溫度總是高于含硫煙氣中露點溫度，進一步加強空氣箱內的空氣的熱交換，保證進入煙氣-空氣換熱器的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，對比現(xiàn)有技術，此空氣預熱器系統(tǒng)能有效的防止低溫腐蝕，以使空氣預熱器可長時間在線運行，降低了空氣預熱器及鍋爐使用、維修的成本，提高了鍋爐運行的可靠性。
圖I為本實用新型所示的可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)的結構示意圖。圖中I、煙道；2、熱媒-空氣換熱器；3、煙氣-空氣換熱器；4、煙氣-熱媒換熱器；5、煙 ;6、芳通調節(jié)閥；7、尚心風機；8、膨脹罐；81、第一入口 ；82、第二入口 ；83、第一出口 ；84、第二出口 ；9、儲存罐；10、離心泵；11、儲存桶；12、齒輪泵。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型所述的一種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)包括換熱系統(tǒng)、熱媒系統(tǒng)；換熱系統(tǒng)包括煙氣-空氣換熱器3、煙氣-熱媒換熱器4、熱媒-空氣換熱器2，煙氣-空氣換熱器3、煙氣-熱媒換熱器4設置在熱爐煙道I內，并沿煙氣流向依次設置，熱 媒-空氣換熱器2設置在熱爐煙道I外；煙氣-熱媒換熱器4的入口連接離心泵10輸出端，煙氣-熱媒換熱器4的出口連接熱媒-空氣換熱器2的熱媒入口，熱媒-空氣換熱器2的熱媒出口連接所述離心泵10的輸入端；熱媒-空氣換熱器2的空氣入口連接離心風機7，熱媒-空氣換熱器2的空氣出口連接煙氣-空氣換熱器3的入口，煙氣-空氣換熱器3的出口連接熱爐燃燒器。通過將先用過熱煙氣將熱媒加熱，使熱媒的溫度高于含硫煙氣中露點溫度，再用加熱后的熱媒加熱冷空氣，使被加熱后的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，然后再送入到余熱煙氣中再進一步加熱到所需要的熱空氣溫度，這樣進入煙氣-空氣換熱器3的空氣的溫度高于含硫煙氣中露點溫度，也就不會出現(xiàn)低溫腐蝕的現(xiàn)象，延長了設備的使用壽命，降低了排煙溫度，節(jié)約了能源，保護了環(huán)境。在具體實施時，為了保證從煙氣-熱媒換熱器4出去的熱媒溫度高于含硫煙氣中露點溫度并方便進行溫度控制，所以優(yōu)選的在煙氣-熱媒換熱器4的出口和入口之間安裝一個旁通調節(jié)閥6。熱媒系統(tǒng)包括膨脹罐8，膨脹罐8包括第一入口 81、第二入口 82、第一出口 83以及第二出口 84，膨脹罐8的第一入口 81連接熱媒-空氣換熱器2的熱媒出口，以吸收部分受熱膨脹的熱媒，膨脹罐8的第一出口 83連接離心泵10的輸入端，以補充被吸收的部分受熱膨脹的熱媒。熱媒系統(tǒng)還包括熱媒儲存桶11，熱媒儲存桶11通過管路連接齒輪泵12的輸入端，齒輪泵12的輸出端通過管路連接膨脹罐8的第二入口 82。通過設置儲存桶11，當系統(tǒng)的熱媒缺失時，能夠及時給整個系統(tǒng)進行熱媒補充，以保證系統(tǒng)的正常運行。膨脹罐8的第二出口 84連接有儲存罐9，儲存罐9通過管路連接齒輪泵12的輸入端，齒輪泵12的輸出端通過管路連接膨脹罐8的第二入口 82。通過設置膨脹罐8不僅可以給循環(huán)回路熱媒進行補充，還可以解決因熱媒加熱產生的體積膨脹問題。本實施例中的熱媒選用導熱油，因為導熱油是一種熱量的傳遞介質，且其具有加熱均勻，調溫控制溫準確，能在低蒸汽壓下產生高溫，傳熱效果好，節(jié)能，輸送和操作方便等特點。熱媒不僅限于導熱油，只要具有加熱均勻，傳熱效果好，輸送和操作方便的物質均可以選用，比如說，熱媒還可以選用乙二醇水溶液。本實施例中的可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)的防低溫腐蝕的方法，首先利用煙氣加熱來自熱媒系統(tǒng)的熱媒，然后利用加熱后的熱媒加熱冷空氣，使被加熱后的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，以使換熱器管路不產生低溫腐蝕，再將加熱后的空氣送入到余熱煙氣中進一步加熱到所需要的熱空氣溫度。通過將煙氣-熱媒換熱器內的熱媒用余熱煙氣加熱，直至溫度高于含硫煙氣中露點溫度，再用加熱后的熱媒加熱冷空氣，使被加熱后的空氣溫度高于含硫煙氣中露點溫度，然后再送入到余熱煙氣中再進一步加熱到所需要的熱空氣溫度，這樣進入煙氣-空氣換熱器的空氣的溫度高于含硫煙氣中露點溫度，有效的防止了低溫腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生，實現(xiàn)了長周期的在線運行，避免了設備的損壞以及損壞后因維修需停爐帶來的經濟損失，也 節(jié)省了因經常更換而購買新空氣預熱器的費用；具體工作過程如下一、熱媒熱媒首先通過離心泵10進入煙氣-熱媒換熱器4中，與余熱煙氣進行熱交換，然后再進入通過熱媒-空氣換熱器2的熱媒入口進入到熱媒-空氣換熱器2中，與冷空氣進行熱交換，熱交換完畢的熱媒一部分通過從熱媒-空氣換熱器2的熱媒出口進入離心泵10進行循環(huán)利用，為了保證加熱爐在各種工況下進入煙氣-空氣換熱器3中的空氣溫度均高于含硫煙氣的露點溫度，在煙氣-熱媒換熱器4的出口和入口之間設置旁通調節(jié)閥6。熱交換完畢的熱媒另一部分從熱媒-空氣換熱器2進入膨脹罐8中，此時由于熱媒在熱交換過程中由于加熱引起熱媒體積膨脹，如果將熱媒放入膨脹罐8中可以降低熱媒膨脹作用，一部分熱媒再從第二出口 84流出，進入離心泵10進行循環(huán)，另一部分熱媒進入儲存罐9中，由齒輪泵12注入膨脹罐8中進行循環(huán)回路的熱媒補充。在膨脹罐8的第二出口 84與離心泵10之間還有一條直接連到齒輪泵12輸入端的管路，這個是在進入離心泵10的熱媒量高于所需要量時，熱媒通過此管路由齒輪泵12注入到膨脹罐8中進行調節(jié)。如果整個系統(tǒng)的熱媒量低于正常運行使用量時，這時通過儲存桶11注入新的熱媒，保證整個系統(tǒng)的正常運行。二、空氣冷空氣首先通過離心風機7進入熱媒-空氣換熱器2中，在熱媒-空氣換熱器2中冷空氣與來自煙氣-熱媒換熱器4的高溫熱媒進行熱交換，使空氣的溫度高于含硫煙氣的露點溫度，然后再由熱媒-空氣換熱器2的空氣出口進入煙氣-空氣換熱器3內，與煙道I內的余熱煙氣進行熱交換，使煙氣-空氣換熱器3內的空氣達到熱爐所需要的空氣溫度。三、煙氣煙氣在加熱爐對流室出口煙道I內從上至下依次沖刷煙氣-空氣換熱器3和煙氣-熱媒換熱器4，通過兩級換熱器的換熱，使煙氣的溫度下降，然后煙氣沿著煙囪13排到大氣中(在排入大氣前還會進行除塵等工序，此處就不詳加說明)。以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它具體實施方式
，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.ー種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在于，包括換熱系統(tǒng)、熱媒系統(tǒng)； 所述換熱系統(tǒng)包括煙氣-空氣換熱器、煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器，所述煙氣-空氣換熱器、所述煙氣-熱媒換熱器沿煙氣流向依次設置在熱爐煙道內，所述熱媒-空氣換熱器設置在熱爐煙道外； 所述煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器與熱媒系統(tǒng)串接組成循環(huán)系統(tǒng)，通過所述煙氣-熱媒換熱器將煙氣熱量傳遞給熱媒，所述熱媒-空氣換熱器的空氣入口連接風機，外部空氣經熱媒-空氣換熱器一次加熱后進入煙氣-空氣換熱器，經高溫煙氣二次加熱后用于助燃。
2.根據(jù)權利要求I所述的可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在于，所述熱媒系統(tǒng)包括循環(huán)泵、膨脹罐、儲存罐，其中循環(huán)泵、膨脹罐通過管線與煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器串接組成循環(huán)回路；所述儲存罐通過閥組連接膨脹罐和循環(huán)回路。
3.根據(jù)權利要求I所述的可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣-熱媒換熱器的熱媒入口端與出ロ端連接有旁通調節(jié)閥。
4.根據(jù)權利要求2所述的可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在干，所述閥組連接有齒輪泵，用于熱媒系統(tǒng)內熱媒的補充和導出。
5.根據(jù)權利要求I至4所述的任一種可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在于，所述熱媒系統(tǒng)熱媒采用導熱油。
6.根據(jù)權利要求I至4所述的任一種可防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，其特征在于，所述熱媒系統(tǒng)熱媒采用こニ醇水溶液。
專利摘要一種防低溫腐蝕的空氣預熱器系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、熱媒系統(tǒng)；所述換熱系統(tǒng)包括煙氣-空氣換熱器、煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器，所述煙氣-空氣換熱器、所述煙氣-熱媒換熱器沿煙氣流向依次設置在熱爐煙道內，所述熱媒-空氣換熱器設置在熱爐煙道外；所述煙氣-熱媒換熱器、熱媒-空氣換熱器與熱媒系統(tǒng)串接組成循環(huán)系統(tǒng)，通過所述煙氣-熱媒換熱器將煙氣熱量傳遞給熱媒，所述熱媒-空氣換熱器的空氣入口連接風機，外部空氣經熱媒-空氣換熱器一次加熱后進入煙氣-空氣換熱器，使空氣溫度高于含硫煙氣露點溫度，經高溫煙氣二次加熱后用于助燃。能有效的防止低溫腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生，從而使空氣預熱器以夠長周期在線運行。
文檔編號F23L15/00GK202581382SQ20122015316
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2012年4月11日
發(fā)明者孟慶 申請人:碧海舟(北京)石油化工設備有限公司