[发明专利]一种空气预热器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及烟气余热回收技术领域，特别涉及一种蓄热式空气预热器。

背景技术

火焰加热炉是石油炼制、石油化工和化学、化纤工业中广泛使用的工艺加热炉，以燃油或燃气为燃料，火焰直接加热管内流体。目前，火焰加热炉排烟温度普遍较高，一般在130℃～180℃，有的可能会超过200℃，热效率通常在90％左右。烟气中还有大量物理显热不能利用，更重要的是，由于燃油和燃气燃烧产生的烟气中含有大量水蒸气，其汽化潜热随烟气排出，造成很大能量浪费。同时，烟气中的SO₂、SO₃、CO₂、NOx等有害气体含量相对较高，对环境产生的污染还比较严重。

在火焰加热炉中，烟气的酸露点腐蚀是阻止加热炉热效率进一步提高的重要因素之一。在目前情况下，许多企业的燃料油和燃料气还没有完全脱硫，火焰加热炉所排烟气的酸露点很高，通常在110℃～140℃左右，有的甚至更高。余热回收系统中的空气预热器发生低温露点腐蚀的情况时有发生。。

中国专利ZL 200610017305.9提出了一种新型火焰加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，余热回收系统包括空气预热器，其中空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成。该专利中第一次提出了冷凝式空气预热器的概念，回收烟气中的部分水蒸汽冷凝释放的潜热。但没有涉及蓄热式空气预热器的内容。

中国专利ZL 200710118107.6提出了一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统，锅炉本体锅筒内布置U型燃烧室，U型管燃烧室两端对称连接交替工作的蓄热式天然气燃烧器。其烟气冷凝换热器为蛇形结构的金属翅片管，预热锅炉给水。因此，该专利的烟气冷凝换热器为非冷凝蓄热式空气预热器。

中国专利ZL 200710118450.0和中国专利ZL 200710100357.7提出的锅炉特征均为：炉体上设有多个燃烧器，所述的燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料喷入口，所述高温助燃空气入口连接有蓄热室，所述的蓄热室连接有常温助燃空气入口和低温烟气入口，所述的低温烟气出口连接有冷凝热回收器，所述的冷凝热回收器内设有冷凝水管，利用冷凝水作为冷凝剂。因此，其冷凝热回收器为非冷凝蓄热式空气预热器。

韩晓妍，李杰在辽宁工业大学学报2009，29(5)上发表题为蓄热燃烧技术在炼油厂加热炉上的应用的文章，介绍了高温蓄热燃烧技术的基本原理，对传统的炼油厂加热炉和蓄热式加热炉分别进行了燃料油用量和热效率等的计算，并对计算结果进行了节能效益分析。该文强调为减少露点腐蚀，排烟温度不应低于烟气的露点温度。不涉及烟气在蓄热室内冷凝的内容。

章成骏编著，上海同济大学出版社，1995出版的《空气预热器的原理与计算》，介绍了蓄热式空气预热器的特点：在预热器中设置蓄热体作为传热面。蓄热体可由固休颗粒构成，或由耐火材料、金属板网等构成。它与一般间壁式预热器的区别在于进行换热的流体不是在各自的通道内吸收或放出热量，而是交替地通过同一通道利用蓄热体吸收或放出热量。热交换分两个阶段进行：先是热流体通过蓄热体放出热量，蓄热体则被加热并将热量储蓄起来。然后是冷流体流过蓄热体吸收热量，蓄热体被冷却，重复上述过程，就能使热交换连续进行。由于冷热流体的流动是连续的，为使流动和换热都不间断，必须有两套并列设备或同一设备中具有两套并列蓄热体通道同时工作。

现有技术空气预热器中只解决了降低热气体温度的蓄热问题，没有解决烟气在蓄热室内冷凝释放潜热预热空气，热空气用于加热炉燃烧的问题。

发明内容

为了克服现有技术中回收烟气余热所存在的缺陷，本发明提出了一种空气预热器，利用蓄热介质吸收烟气热量，同时将其中的水蒸气部分冷凝，将热量储存在蓄热介质中，冷凝液和冷烟气排出，然后将蓄热介质中的热量加热其他介质，不仅提高了热效率，还解决了设备腐蚀问题。

本发明提出一种空气预热器，包括蓄热室，蓄热室设有热烟气进口，冷凝液和烟气冷出口，在蓄热室上还设有冷空气进口和热空气出口，其特征在于：至少有两个蓄热室，蓄热室内装填有蓄热介质。

所述的热烟气进口设置在蓄热室上部，蓄热室下部设有冷凝液和烟气出口。

所述的热烟气进口设置在蓄热室顶部，蓄热室底部设有冷凝液和烟气出口。

所述的蓄热介质为固体蓄热介质，优选瓷、陶、陶瓷或者铸铁材料，尤其是陶瓷球或蜂窝陶瓷，铸铁球或蜂窝铸铁。

所述的蓄热介质的当量直径为3～50mm。

所述的多个蓄热室为并列设置。