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抗露點腐蝕空氣預熱器

1、 概述---------------------------------------------------------------3
2、 空預器的發展---------------------------------------------------3
3、 抗露點腐蝕空氣預熱器---------------------------7
4、 技術經濟指標-------------------7
5、 性能試驗----------------------8
6、 附圖--------------------------------9
7、其它設備------------------------------------10
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一、概述
空氣預熱器是煉油廠加熱爐節能降耗的重要設備，通過對爐內高溫煙氣與燃燒所用空氣進行熱交換，達到降低排煙溫度，提高空氣溫度的目的，進而提高熱效率，降低燃料消耗，減少有害氣體(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放。但過低的排煙溫度會引起設備露點腐蝕，降低空預器使用壽命。為此，以避開煙氣露點腐蝕，提升熱效率為動力，推動了各種類型空氣預熱器功能的不斷提升和完善，使得各種類型的空預器在煉油化工行業輪番應用，帶動了空預器行業的發展。
抗露點腐蝕空氣預熱器，結構簡單，煙氣從側面進出，根據加熱爐的承載情況布置于加熱爐頂部或底部，其核心技術就是抗露點腐蝕管--錫基合金復合材料，該材料具有鋼材的強度和錫的抗腐蝕性，使用溫度在280°C以下，通過傳熱管外部翅片內部擾流子進行強化傳熱，效果理想。
與現有技術相比，熱傳導效率高，結構簡單，制造方便。由于解決了露點腐蝕的難題，能將排煙溫度降低到100°C以下，顛覆了傳統空氣預熱器的設計理念，能根據環保和節能、工藝的要求，盡量低的設定排煙溫度，提高加熱爐熱效率，減少碳排放。
二、 空氣預熱器的發展
圍繞著降低露點腐蝕，提高熱效率，各種空預器紛紛進行了改進，甚至跨類別進行復合，以適應煉油行業的發展。
1、管式空預器：近40 年來, 國內外對鋼管換熱器進行了大量的強化傳熱研究, 取得了豐碩的成果。目前已有的強化傳熱管技術不下百余種，通過強化傳熱能提高換熱效率達50%以上，但抗露點腐蝕能力差，冷風端管壁金屬溫度低，存在典型的三角形區域腐蝕，由此演變出玻璃管或搪瓷管空氣預熱器，它是鋼管空預器的升級產品，搪瓷管空氣預熱器在低溫段鋼管外表面燒鍍搪瓷來防止低溫露點的腐蝕,即在普通碳鋼管外涂一層耐酸搪瓷。與碳鋼管相比,傳熱系數相對降低率小于5%，搪瓷表面光滑,不易結垢和積灰,又耐磨損、抗腐蝕。但缺點也是明顯的，一次投資過大，且制造工藝有待規范，搪瓷管如果存在針眼、掉瓷等缺陷，腐蝕依然不可避免。如果克服搪瓷管的制造、運輸、安裝方面存在的問題，應該有較強的發展空間。
2、熱管空預器：熱管空預器是六十年代出現的一種空氣預熱器，熱管一般由管殼和內部工作液體(工質)組成。石化行業中常用的熱管為常溫熱管，換熱效果強，但工作溫度一般為0-250℃，在高于300℃的煙氣中應用效果較差，易出現爆管和產生不凝氣。近幾年，高溫熱管已經開始使用，另外根據熱管和管式空預器的綜合特性開發出復合式熱管空氣預熱器，其工作原理是在高溫部位用管式空預器進行熱交換，在低溫部位用熱管進行熱交換，有效避開煙氣的露點腐蝕，已經得到應用，能在露點的臨界點工作，將來的發展方向應該在傳質上繼續努力，解決好熱管的不凝氣的集聚，熱管容易失效的問題。
3、水熱媒空氣預熱器：利用除氧水或除鹽水作熱媒,建立一個閉路循環系統。為了防止煙氣換熱器發生 低溫露點腐蝕 ,在水熱媒空氣預熱器進口和循環水泵入口之間設置旁路調節閥，控制空氣預熱器的換熱量，保證進煙氣換熱器熱媒水的溫度高于露點溫度，即煙氣換熱器的最低壁溫高于露點 (一般設計值)為130～150℃。水熱媒空氣預熱器需要與裝置外(或內)的水系統相連，因此流程長，在加熱爐區要增加熱水泵，旁路調節系統，安全閥等設備，增加了操作的復雜性。由于工質水的沸點只有100℃，加熱后的空氣溫度不高，能量等級（火用值）低，今后的發展方向是從熱媒介質上繼續改進，目前發現有將水熱媒空預器和管式空預器進行組合的實例，和熱管空預器類似。
4、板式空氣預熱器：板式空氣預熱器采用單程強制換熱，換熱面積大，熱效率高。目前針對大型換熱器采用模塊設計、分模塊制造，便于運輸、現場組裝并可以單獨更換模塊。根據流體特點可實現十字流，錯流、逆流、以及錯流和逆流混合組合布置，以及單流程與多流程組合布置。根據煙氣溫度以及選用材料特點，可實現高溫預熱與低溫預熱多級組合布置。設備采用全焊式結構，密封性能好，很好的避免了介質的泄漏，板片焊接采用自動輪焊技術，并及時對焊接中跟蹤定位、壓緊以及檢驗，保證了板片的焊接質量。現狀是易積灰，不易清洗，只能適合在潔凈的燃燒環境下工作，另外壓降大，靠鑄造鋼板厚度來延緩露點腐蝕。國外在使用該類空預器時，通常前置玻璃管以避免露點腐蝕。
5、回轉式空氣預熱器：預熱器轉子部件由數萬計的傳熱元件組成，當空預器緩慢旋轉，煙氣和空氣逆向交替流經空氣預熱器。蓄熱元件在煙氣側吸熱，在空氣側放熱，從而達到降低排煙溫度，提高熱風溫度的預熱作用。優點是換熱系數強，缺點是漏風不可避免，安裝制造較為復雜，與之配套的有潤滑油系統，密封系統，漏風控制系統等輔助系統。針對電力鍋爐技術的發展，由原來的二分倉發展成三分倉、四分倉。作為電廠大型機組配套的主流產品,目前仍是電力行業大容量機組采用的主要形式。短期內看不到重回煉油行業的跡象。
6、空預器性能比較
傳熱性能投資費用抗腐蝕性能維護性能運行周期
管式空預器一般中等一般良好短
熱管式空預器良好低較好良好短
水熱媒空預器一般中等較好一般長
板式空預器良好中等一般一般短
回轉式空預器良好高一般復雜長

從上表中可以看出，各種空預器均有自己獨特的一面，沒有絕對的優勢，針對此現象，本公司開發出抗露點腐蝕空氣預熱器，能將排煙溫度控制在露點溫度以下，免維護，長周期高效運行，國內剛進入起步階段，已經申請了發明專利。