钢板-铸铁板组合式空气预热器在常减压装置加热炉上的应用

李晓伟

摘 要：常减压装置余热回收系统的热管式空气预热器使用年限长，存在诸多缺点，2019年将热管式空气预热器更换为钢板-铸铁板组合式空气预热器，消除了加热炉系统安全隐患，排烟温度由150℃降为110℃，提高加热炉效率1.5%。

关键词：常减压装置;加热炉;钢板-铸铁板;空气预热器

加热炉是炼油生产装置的主要设备之一，又是炼油生产装置的能耗大户，正常情况下，加热炉燃料的单项能耗占炼油综合能耗的30%～40%。同时，加热炉还是炼油生产装置对环境产生污染的主要污染源。

提高加热炉热效率主要是减少加热炉的热损失，加热炉的热损失包含排烟损失、不完全燃烧损失和炉体散热损失。炉体散热损失约占加热炉总供热量的1.5～2.5%，并且只随环境温度和环境风速发生微小的变化，在实际生产中不予控制。不完全燃烧损失影响有限，因此，提高常减压热效率的关键是大幅度降低加热炉排烟温度，排烟温度降低17-20℃，常减压热效率提高一个百分点。

1加热炉余热回收系统存在问题

常减压装置常压炉空气预热器E1114于2005年投入使用，形式为热管式空气预热器，设计排烟温度为165℃，供常减压加热炉F1001A与F1001B使用。

目前该预热器存在以下几点问题：

1.1排烟温度高

为了防止预热器管束露点腐蚀，E1114排烟温度一般维持在150℃左右。

1.2燃料消耗增加

由于参与换热空气减少，热空气进炉的温度为210℃。入炉热空气温度降低直接导致燃料消耗量增大。

1.3热管后期易失效

从2011及2015两次大检修检查情况来看，管式预热器运行到后期会有不同程度的热管积灰，结垢失效，腐蚀穿孔，甚至是爆管。失效的热管不能起到换热作用，这就导致预热器运行到后期换热效率下降。

1.4检修困难

E1115管式预热器检修要经历抽管、返厂维修、回装，全程需要吊装作业，总检修时间约为20天，视抽管进度而定。并且预热器内部结垢情况严重，无法进行在线清洗。

2钢板-铸铁板式预热器特点

2.1 钢板-铸铁板式预热器相关设计参数

2019年检修将该预热器改造为换热效率更高，运行周期更长，更容易检修的钢板-铸铁板式预热器，相关设计参数见表1

2.2 钢板-铸铁板式预热器相关技术特点及原理

空气预热器是利用烟气余热提高进入烧嘴的空气温度的设备，它的工作原理：受热面的一侧通过烟气，另一侧通过空气，进行热交换，使空气得到加热，提高温度，使烟气排烟温度下降，提高烟气余热的利用程度。

本预热器为钢板-铸铁板组合式，高温段为钢板模块，低温段为铸铁模块，钢板模块置于铸铁模块上方。烟气从上往下竖直流动，自钢板模块进，铸铁模块出。空气水平流动，从铸铁模块进，钢板模块出，与烟气形成十字交叉换热。

钢板式预热器是一种紧密型的高效换热器，由于空气或烟气通过板式空气预热器是风机提供动力，因此不允许过大的阻力，多数采用平板型，用1mm左右厚度的薄板制作，板间距在10mm左右，烟气和空气交叉通过各自的板间通道，错流换热。由于预热器内的气体压力不会超过几个千帕，在结构上每两块薄板在结合处可以用专门的焊接工具压焊完成，平整而又光滑。钢板式空气预热器一般是按照模块化的方式组对，每个模块都由板组和边框组成，在完成模块和模块组对时应保证空气和烟气之间不会串漏。

铸铁双面翅片空气预热器的单片组件规格为1500×600，厚度为90mm，双面均带翅片结构。单片组件可在任意方向上与其它组件采用螺栓连接，可以灵活布置，不需要菜篮式辅助钢框，既减轻重量又避免出现许多潜在的漏风点，可以达到最佳效果。铸铁双面翅片空气预热器采用球磨铸铁材料，其强度和韧性相对都比较理想，在使用时损坏的可能性比较小。由于各方向均采用螺栓连接。

按照烟气下行单程通过预热器而空气可以单程或多程通过。烟气一侧的低温段由于温度低，甚至在露点以下，会有灰垢和其它腐蚀产物粘结在换热面上，即使以瓦斯作为燃料，也会有不完全燃烧时产生的烟灰留在低温段的换热面上。因此，铸铁空气预热器在结构设计上将低温段与其它温度段隔开一定空间，在此位置安装网状喷淋冲洗设施，可以定期用水将垢污冲洗干净，保持换热面始终处于比较干净状态。

2.3 钢板-铸铁板式预热器优势

与热管式空气预热器比较，钢板-铸铁板式预热器具有工作温度范围广，传热性能高，可调板间距以优化传热，结构紧凑度高、金属耗量低，铸铁板具有超强的抗露点腐蚀性能，烟气流动阻力低，动力消耗小，结构简单紧凑，占用空间少，工作稳定可靠，寿命长，安装方便，布局灵活，维修简单，烟气与空气密封可靠，互补渗漏的特点，具体布局见图1

2.4 钢板-铸铁板式预热器与热管式空气预热器运行情况对比

对2018年和2019年相同月份改造前后数据进行对比，对比情况见表2

3结论

钢板-铸铁板组合式空气预热器在常减压加热炉回收系统应用，不仅消除了热管式换热器的一系列问题，还进一步回收烟气低温热，提高加热炉效率约1.5%，热空气进炉子温度提高了35℃。改造后运行情况表明，钢板-铸铁板组合式空气预热器具有安全可靠，抗低温露点腐蚀、换热效率高，现场施工方便，操作维护简单的特点，若铸铁板结垢，可对预热器烟气低温侧进行水冲洗，控制加热炉排烟温度在110℃左右，取得较好效果。

参考文献：

[1] 刘艺 铸铁板翅片空气预热器在常减压蒸馏加热炉的应用[M]，炼油技术与工程，2013.第43卷第9期.

[2] 付晓峰，朱朝宾 新型板式空气预热器在常減压加热炉上的应用[M]，石油化工设备技术，2012，33（1）.37.