[发明专利]应用于石化加热炉上的智能相变换热系统

说明书

本发明涉及一种应用于石化加热炉的智能相变换热系统，所述系统包括空气预热器、贯通所述空气预热器的用于进烟气的烟道和用于进入预热后冷风的风道，所述系统还包括气液换热器、设于气液换热器上段的空气换热器以及设于气液换热器下段的烟气换热器，所述烟道的尾部连通所述烟气换热器，所述风道的前部连通烟气换热器；所述气液换热器下部连接有进水管，所述进水管通过电动调节阀控制水流量，所述气液换热器的内壁上还设有温度传感器。该系统的空气预热器金属壁温始终保持在酸露点以上，在避免出现低温结露和腐蚀的同时，大幅度回收烟气低温余热。

技术领域

本发明涉及烟气余热回收技术领域，具体涉及一种应用于石化加热炉上的智能相变换热系统。

背景技术

石化加热炉是炼油和石化生产装置的主要设备之一，是炼油和石化生产装置的耗能大户，同时还对环境产生污染的主要污染源。石化加热炉使用的燃料油或气体燃料中均含有硫，燃烧时通常会产生硫氧化物，硫氧化物与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。当石化加热炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点(称为酸露点)，就会在其表面形成液态硫酸(称为结露)。长期以来，空气预热器的尾部受热面由于结露而引起的腐蚀时常发生，难以避免；以至于目前在石化加热炉设计时不得不通过提高排烟温度或使用传热极差的非金属材料(如搪瓷管)来缓解结露和腐蚀现象的产生，并没有从根本上解决问题。而单纯提高排烟温度又势必造成大量低温能源的浪费，无法进一步回收。

一般常用的换热器为管式换热器，其金属受热面最低壁面温度与热流体排放温度之间大致处于一种倍数关系，即排烟温度为140℃时相应的最低壁温仅为70℃左右。该热管换热器的壁温只能作为校核温度，也就是说，当运行工况因运行需要必须进行调整时，即便知道必然会发生低温腐蚀也无法避免，没有任何办法直接对壁温进行调整控制。

智能相变换热器技术的研发和应用，突破性的解决了上述技术问题。智能相变换热器技术的技术核心和创新在于换热器壁温整体可控可调。在充分发挥相变潜热的热传导的优势下，灵活配置换热器的不同部分，一方面满足最低壁温高于烟气酸露点的要求；另一方面充分发挥相变传热的高效性，使壁温与排烟温度维持较小的温差。在保证受热面不结露的前提下降低排烟温度，“最大幅度”有效地进行降温节能、提高热效率和防腐能力。专利CN201010527948.4、CN201210447265.7、CN201110177653.3等均公开了气液换热器的相变换热系统的应用，但是现有技术的相变换热系统通过多路补气补液维持换热器的稳定，其结构复杂，同时由于水在受热管内发生沸腾时状态不稳定，容易发生水锤、振动的现象，且管路受热不均容易发生损坏。

发明内容

本发明的目的在于提出一种应用于石化加热炉的智能相变换热系统，该系统的空气预热器金属壁温始终保持在酸露点以上，在避免出现低温结露和腐蚀的同时，大幅度回收烟气低温余热。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种应用于石化加热炉的智能相变换热系统，所述系统包括空气预热器、贯通所述空气预热器的用于进烟气的烟道和用于进入预热后冷风的风道，所述系统还包括气液换热器、设于气液换热器上段的空气换热器以及设于气液换热器下段的烟气换热器，所述烟道的尾部连通所述烟气换热器，所述风道的前部连通烟气换热器；所述气液换热器下部连接有进水管，所述进水管通过电动调节阀控制水流量，所述气液换热器的内壁上还设有温度传感器。

进一步的，所述空气换热器和烟气换热器均由多根并联的密闭管排束构件构成，所述烟气换热器的排束构件底部设有水管连接至所述进水管；所述空气换热管的排束构件顶部为进气口，其通过上进气管连接所述气液换热器的蒸汽出口，其底部设有回流管与所述气液换热器连通。

其中，所述上进气管上连接有排气管，所述排气管的出口端设有闸阀。

本发明智能相变换热系统进一步的改进方案中，所述气液换热器包括柱状构造的外壳以及设于壳内的喷液构件；