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新型板式空气预热器在炼油装置加热炉上的应用

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成果主要完成人

王武凤、徐兴昌、田 爽、刘银堂、郭 波、聂仁宾、王春波、孙广辉

项目概况

新型板式空气预热器采用模块化设计,由烟气入口至烟气出口根据温度分布情况分为高温段、中温段、低温段。材质选择上用金属板管与玻璃板管相结合的结构型式,其中高温段和中温段采用金属板管,低温段使用玻璃板管。由于采用玻璃制成的板管作为低温段预热器的传热元件,因此具有优越的抗露点腐蚀性能,能保证其在低温高硫烟气环境中实现长周期稳定运行。由于该空气预热器具有抗烟气露点腐蚀的特点,所以将烟气温度可降至露点温度以下,充分回收烟气热量,提高加热炉热效率。通过对比,新型板式空气预热器排烟温度由150℃降到110℃,降幅为40℃,经核算加热炉热效率由92.5%提高至94%,提高了1.5个百分点。新型板式空气预热器在炼油装置加热炉应用中,运行平稳可靠,工艺性能良好,各项指标均达到甚至超过预期设计指标,技术和经济优势非常明显,因此,必将在新建及改扩建装置中逐步取代传统形式的空气预热器,具有广阔的推广前景。 一、技术原理及性能指标 通过调研,近几年在石化行业成功应用的板管式空气预热器能满足传热效率高、零泄漏、抗腐蚀、长周期稳定高效运行、检修维护方便、运行成本低的要求。该型预热器从结构形式及材料选择上充分考虑了工程实际,把板式空气预热器体积小、换热效率高的优点与管式空气预热器易于检修更换、便于维护、零泄漏优点巧妙地结合在一起,具备我们对空气预热器传热效率高、不易积灰、零泄漏、抗腐蚀、检修维护方便、运行成本低、长周期高效可靠运行的要求。 二、技术特点;(1)采用长宽比高达15以上的截面为扁平矩形的换热元件(板管),换热板管采用框架式支撑结构,两端静密封,确保零泄漏。(2)易于检修更换、便于维护:任何一个板管可独立更换/封堵,不影响其它板管的性能;(3)换热板管自重由支撑框架承受,相互独立,密封和受力较纯积木式的板式更好,避免普通板式形式出现某一层泄漏而导致整个预热器失效。(4)保证空气预热器烟气侧低压降、最大程度回收烟气余热的前提下,将排烟温度降至100℃。(5)低温段换热板管选用抗酸露点腐蚀性能优良的耐热玻璃,能有效抵抗露点腐蚀。玻璃板管与密封板的密封应采用弹性密封,确保玻璃与金属密封板无接触、弹性支撑在密封板上,玻璃板管自由膨胀。密封结构元件及密封件均应一体成型,不得分体拼接,确保强度及零泄漏。(6)高温段Q235-B优质碳素结构钢+低温段耐热玻璃组合板管式。 三、性能优点:(1)板管式空气预热器集板式空气预热器与管式空气预热器优点于一身:传热效率高,结构可靠、零泄漏,易于检修更换、便于维护,检修时任何一个换热元件可单独堵管、换管且不影响其它换热元件的性能,运行维护成本低。 (2)换热元件受力好:换热板管自重由支撑框架承受,相互独立,密封和受力较纯积木式的板式更好,避免纯板式形式出现某一层泄漏而导致整个预热器逐步失效。(3)压降低:空气侧及烟气侧均为平推流,流阻小,能耗低。(4)抗腐蚀性强、密封性能优良:低温段换热板管选用抗酸露点腐蚀性能优良的耐热玻璃,能有效抵抗露点腐蚀。玻璃板管与密封板的密封应采用弹性密封,确保玻璃与金属密封板无接触、弹性支撑在密封板上,玻璃板管自由膨胀。密封结构元件及密封件均应一体成型,不得分体拼接,确保强度及零泄漏。(5)低温段入口设置水喷淋冲洗系统:由于低温段采用耐热玻璃板管,其表面光洁度高,用70℃以上的热水冲洗,能有效清除低温段可能出现的污垢,保证预热器长期高效可靠运行。