[发明专利]一种石油化工加热炉余热回收系统

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种石油化工加热炉余热回收系统。

背景技术

在石油化工装置中，为提高加热炉的热效率通常需设置烟气余热回收系统。在烟气余热回收系统中，一般采用空气预热器实现热烟气与冷空气的热交换，从而降低加热炉的排烟温度以提高热效率。空气预热器有热油式、回转式、钢管式、玻璃管式、热管式、板式等。热管式空气预热器与管式和回转式等空气预热器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点，20世纪70年代开始被大量应用到国内石油化工领域，并迅速得到推广。

热管是一根两段密封，内部抽真空并充有工质的管子。靠工质的蒸发和冷凝将烟气的热量传递到空气。按冷凝液回流原理主要分为重力式热管和毛细力式热管两种。目前石油化工加热炉使用的热管式空气预热器几乎都是重力式热管，典型的余热回收系统布置如图1所示。

20世纪80年代起，随着全焊接板式换热器技术的开发及应用，用于气-气换热的板式空气预热器也得到了推广和应用。国内目前主要应用于制氢、合成氨等燃料比较洁净的生产装置上。板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件，替代传统管子和热管传热元件。采用专门的焊接工艺将一定数量的板片沿密封槽焊成一个板束后，再将几个板束组焊并装配成一体的板式预热器。

石油化工加热炉余热回收系统中，空气预热器以热管式最为普遍，其一般为钢水热管或萘管。受工质蒸汽压和分解结焦的限制，其使用烟气温度不能太高，否则热管内会产生不凝气体或工质热分解而失效。另外，烟气露点腐蚀会使热管泄漏而完全失效，所谓的露点腐蚀是指在较低温度下，烟气中的水蒸汽冷凝成水，烟气中的氧化硫溶于水变成稀硫酸而产生腐蚀，当热管受露点腐蚀而穿孔时，热管内的真空遭到破坏而失去传热功能。因此，热管空气预热器有一定的使用范围，高温限制取决于热管所用工质，低温限制取决于烟气的露点温度。近年来板式空气预热器以其占地面积小、压降小的特点而得到推广应用。板式空气预热器传热元件为波纹板片，其材质根据使用温度、腐蚀性质的不同可选择不锈钢、钛合金、镍合金及铜。板式空气预热器无最高烟气温度的限制，但是由于板片之间的间隙较小，燃烧不充分的情况下易积灰。板片之间的密封结构决定了其不能像热管式空气预热器那样单根更换，而只能整组板片拆换。石油化工加热炉余热回收系统通常设置一段式空气预热器，其存在的问题是：一旦空气预热器内部低温区发生露点腐蚀就只能从余热回收系统中整体切除以维修更换，加热炉要改为自然通风操作状态，这样，在整个预热器维修更换的过程中加热炉都将在低效率下操作，这显然是非常耗能且不经济的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种两段式空气预热器，也就是将预热器分为高温段和低温段两部分。根据不同的设计工况，在对应的设计条件下选择相适应的空气预热器，发挥每一种空气预热器的最大优势。提高加热炉热效率的同时保护设备且增加操作的灵活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种石油化工加热炉余热回收系统，包括空气预热器、引风机、送风机、闸板阀、旁通风道挡板、密封挡板、旁通烟道挡板。

为了适应不同的工况，所述空气预热器包括高温段空气预热器和低温段空气预热器。所述高温段空气预热器和低温段空气预热器可采用任两种空气预热器组合。具体来说，所述高温段空气预热器烟气出口温度为160-170度，可以采用管式或热管式或板式空气预热器；所述低温段空气预热器烟气出口温度为等于或低于100度，烟气出口温度与燃料系统的含硫量密切相关，为避免发生低温露点腐蚀，硫含量越高对应换热面最低金属壁温也相应越高，即烟气出口温度越高。如果燃料系统H₂S含量＜20ppm，烟气出口温度可以是100℃；如果H₂S含量＜10ppm，烟气出口温度可以是90℃。因此，视露点腐蚀的严重程度而定，低温段空气预热器可以采用板式或铸铁板管式或玻璃管式或搪瓷管式。

所述引风机设置在所述高温段空气预热器和低温段空气预热器之间，这样可以使引风机长期保持在露点以上的温度下运转，进而保证其叶轮不致发生低温腐蚀。

在所述低温段空气预热器的烟气侧和空气侧均设置有闸板阀，当发生烟气低温腐蚀而造成低温段空气预热器严重漏风或者发生严重堵塞时，可以人工切断低温段空气预热器进行水冲洗清灰或者更换换热面，而加热炉仍可在90％效率下运转。