热管-铸铁管组合式空气预热器及加热炉余热回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换热系统，尤其是涉及一种适用于加热炉余热回收的热管-铸铁管组合式空气预热器及加热炉余热回收方法。
【背景技术】
[0002]目前，化工、石油化工及煤化工等行业加热炉余热回收系统普遍采用空气预热器来回收烟气中的余热，以达到提高加热炉热效率，降低运行成本目的。理论上为了提高加热炉热效率，应尽量降低加热炉排烟温度。实际应用中受烟气成份中硫及水含量影响，当烟气排烟温度降到一定程度时，空气预热器低温段末端不可避免地将会发生不同程度的露点腐蚀，腐蚀严重时将大大缩短空气预热器使用寿命。现有技术中空气预热器或采用一种类型的换热元件，如扰流子空气预热器、热管式空气预热器，或采用组合式换热元件，如扰流子+热管式空气预热器等，以上空气预热器均存在前述露点腐蚀问题，影响空气预热器的使用寿命O
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种耐腐蚀、结构简单、造价低、燃料适用性广的热管+铸铁管组合式空气预热器。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器，设置在所述热管空气预热器一侧上端的空气出口，和设置在所述热管空气预热器一侧下端的烟气进口，所述热管空气预热器另一侧下端连接有铸铁管空气预热器，所述铸铁管空气预热器另一侧连接有烟气出口，所述铸铁管空气预热器底端连接有空气进口，所述铸铁管空气预热器顶端和热管空气预热器另一侧上端之间连接有空气通道。
[0005]所述热管空气预热器包括热管换热元件和设置在所述热管换热元件外侧的高温段壳体，所述高温段壳体和热管换热元件之间设置有高温段衬里。
[0006]所述热管换热元件由热管构成。
[0007]所述铸铁管空气预热器包括铸铁管换热元件和设置在所述铸铁管换热元件外侧的低温段壳体，所述低温段壳体和铸铁管换热元件之间设置有低温段衬里。
[0008]所述铸铁管换热元件由整体铸造的基管、内扩面和外扩面构成，所述内扩面是由沿所述基管内壁轴向分布的纵向翅片构成，所述外扩面是由分布于基管外壁的翅片或钉头的其中一种构成，所述钉头为圆形或椭圆。
[0009]所述各部件之间采用密封连接，所述密封连接为各部件端部采用法兰结构连接，所述法兰密封面外沿设置有一道密封焊。
[0010]本发明还提供一种利用上述装置的加热炉余热回收方法，包括以下步骤:
[0011](I)制备并安装如权利要求1所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器，设置在所述热管空气预热器一侧上端的空气出口，和设置在所述热管空气预热器一侧下端的烟气进口，其特征在于，所述热管空气预热器另一侧下端连接有铸铁管空气预热器，所述铸铁管空气预热器另一侧连接有烟气出口，所述铸铁管空气预热器底端连接有空气进口，所述铸铁管空气预热器顶端和热管空气预热器另一侧上端之间连接有空气通道;
[0012](2)加热炉排出的高温烟气通过烟气进口进入空气预热器，同时，低温空气通过空气进口进入空气预热器；
[0013](3)进入空气预热器的高温烟气依次流经热管空气预热器和铸铁管空气预热器与空气换热后温度降低，低温烟气由烟气出口离开空气预热器；
[0014](4)进入空气预热器的低温空气依次流经铸铁管空气预热器、空气通道及热管空气预热器与烟气换热后温度升高，高温空气由空气出口离开空气预热器，完成回收烟气中的余热。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]1、本发明利用铸铁管换热元件在铸造过程通过与型砂相互作用表面形成的硅酸盐保护膜，以及铸铁管在硫腐蚀环境中形成得附着在铸铁表面的钝化保护膜，保护下层基体，减缓腐蚀向铸铁纵深发展，提高了铸铁管换热元件耐露点腐蚀能力；
[0017]2、本发明高温段选用热管换热元件，利用其结构简单、技术成熟、造价低等优点。仅低温段选用铸铁管换热元件，利用其优良的耐露点腐蚀性能同时，避免了全部选用铸铁管式空气预热器导致空气预热器重量大、造价高等不足。本发明装置充分发挥单一热管及单一铸铁管两种空气预热器的优点同时避免其局限与不足，综合性价比高；
[0018]3、本发明燃料适用性较广。铸铁管换热元件出现积灰后可采用常用吹灰器进行除灰操作，因此除适用于燃气加热炉余热回收系统外，还适用于灰分较重的燃油加热炉余热回收系统。
【附图说明】
[0019]图1:本发明结构示意图；
[0020]图2-1:本发明外扩面为翅片的铸铁管换热元件结构示意图；
[0021]图2-2:本发明外扩面为钉头的铸铁管换热元件结构示意图。
[0022]附图标注:1、烟气进口 ；2、热管空气预热器；3、铸铁管空气预热器；4、烟气出口 ；5、空气进口 ；6、空气通道；7、空气出口 ；8、热管换热元件；9、高温段衬里；10、高温段壳体；11、铸铁管换热元件；12、低温段衬里；13、低温段壳体；14、基管；15、内扩面；16、外扩面。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0024]如附图1-2所示，一种热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器2，所述热管空气预热器2包括热管换热元件8和设置在所述热管换热元件8外侧的高温段壳体10，所述高温段壳体10和热管换热元件8之间设置有高温段衬里9 ;所述热管换热元件8由热管构成。所述热管空气预热器2—侧上端连接有空气进口 5，其一侧下端连接有烟气进口 I。所述热管空气预热器2另一侧下端连接有铸铁管空气预热器3，所述铸铁管空气预热器3包括铸铁管换热元件11和设置在所述铸铁管换热元件11外侧的低温段壳体13，所述低温段壳体13和铸铁管换热元件11之间设置有低温段衬里12 ;所述铸铁管换热元件11由整体铸造的基管14、内扩面15和外扩面16构成，所述内扩面15是由沿所述基管14内壁轴向分布的纵向翅片构成，所述外扩面16是由分布于基管14外壁的翅片或钉头的其中一种构成，所述钉头为圆形或椭圆。所述铸铁管空气预热器3另一侧连接有烟气出口 4，所述铸铁管空气预热器3底端连接有空气进口 5，所述铸铁管空气预热器3顶端和热管空气预热器2另一侧上端之间连接有空气通道6。所述各部件之间采用密封连接，即各部件端部先通过法兰结构连接，再在法兰密封面外沿增加一道密封焊，以进一步降低空气预热器泄露率。
[0025]利用本发明装置的对加热炉余热进行回收的方法，包括以下步骤:首先，制备和安装上述空气预热器；安装完毕后，加热炉排出的高温烟气通过烟气进口 I进入空气预热器，同时，低温空气通过空气进口 5进入空气预热器；进入空气预热器的高温烟气依次流经热管空气预热器2和铸铁管空气预热器3与空气换热后温度降低，低温烟气由烟气出口 4离开空气预热器；同时，进入空气预热器的低温空气依次流经铸铁管空气预热器3、空气通道6及热管空气预热器2与烟气换热后温度升高，高温空气由空气出口 7离开空气预热器，完成回收烟气中的余热。
【主权项】
1.一种热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器，设置在所述热管空气预热器一侧上端的空气出口，和设置在所述热管空气预热器一侧下端的烟气进口，其特征在于，所述热管空气预热器另一侧下端连接有铸铁管空气预热器，所述铸铁管空气预热器另一侧连接有烟气出口，所述铸铁管空气预热器底端连接有空气进口，所述铸铁管空气预热器顶端和热管空气预热器另一侧上端之间连接有空气通道。2.根据权利要求1所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，其特征在于，所述热管空气预热器包括热管换热元件和设置在所述热管换热元件外侧的高温段壳体，所述高温段壳体和热管换热元件之间设置有高温段衬里。3.根据权利要求2所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，其特征在于，所述热管换热元件由热管构成。4.根据权利要求1所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，其特征在于，所述铸铁管空气预热器包括铸铁管换热元件和设置在所述铸铁管换热元件外侧的低温段壳体，所述低温段壳体和铸铁管换热元件之间设置有低温段衬里。5.根据权利要求4所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，其特征在于，所述铸铁管换热元件由整体铸造的基管、内扩面和外扩面构成，所述内扩面是由沿所述基管内壁轴向分布的纵向翅片构成，所述外扩面是由分布于基管外壁的翅片或钉头的其中一种构成，所述钉头为圆形或椭圆。6.根据权利要求1所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，其特征在于，所述各部件之间采用密封连接，所述密封连接为各部件端部采用法兰结构连接，所述法兰密封面外沿设置有一道密封焊。7.一种利用权利要求1所述装置的加热炉余热回收方法，其特征在于，所包括以下步骤: (1)制备并安装如权利要求1所述的热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器，设置在所述热管空气预热器一侧上端的空气出口，和设置在所述热管空气预热器一侧下端的烟气进口，其特征在于，所述热管空气预热器另一侧下端连接有铸铁管空气预热器，所述铸铁管空气预热器另一侧连接有烟气出口，所述铸铁管空气预热器底端连接有空气进口，所述铸铁管空气预热器顶端和热管空气预热器另一侧上端之间连接有空气通道； (2)加热炉排出的高温烟气通过烟气进口进入空气预热器，同时，低温空气通过空气进口进入空气预热器； (3)进入空气预热器的高温烟气依次流经热管空气预热器和铸铁管空气预热器与空气换热后温度降低，低温烟气由烟气出口离开空气预热器； (4)进入空气预热器的低温空气依次流经铸铁管空气预热器、空气通道及热管空气预热器与烟气换热后温度升高，高温空气由空气出口离开空气预热器，完成回收烟气中的余热。
【专利摘要】本发明公开了一种热管-铸铁管组合式空气预热器，包括热管空气预热器，设置在所述热管空气预热器一侧上端的空气出口，和设置在所述热管空气预热器一侧下端的烟气进口，所述热管空气预热器另一侧下端连接有铸铁管空气预热器，所述铸铁管空气预热器另一侧连接有烟气出口，所述铸铁管空气预热器底端连接有空气进口，所述铸铁管空气预热器顶端和热管空气预热器另一侧上端之间连接有空气通道；本发明还公开了一种加热炉余热回收方法：高温烟气进入空气预热器，与空气换热后温度降低并离开空气预热器；常温空气进入空气预热器，与烟气换热后温度升高并离开空气预热器。本发明具有结构简单、造价低、燃料适用性广等优点，并解决了空气预热器露点腐蚀的问题。
【IPC分类】F27D17/00, F23L15/00
【公开号】CN105091017
【申请号】CN201510467816
【发明人】王永锋, 李永辉, 孙绍强, 李云飞
【申请人】天津辰创环境工程科技有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月31日