专利名称：基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统及其方法
技术领域：
本发明涉及余热利用技术，特别是涉及一种适用于电力、冶金、石化等行业低 温含腐蚀性气体的烟气余热利用的自动防止换热器低温腐蚀的方法。
背景技术：
高耗能行业比如冶金、石化等行业，大力实施排放气的余热回收技术，是缓解 当前能源紧张的有效途径。换热器是余热回收的重要设备，约占建厂投资费用的20 %，占工艺设备总重量的40%。在生产运行过程中由于腐蚀、冲刷等作用，使换热 器遭到破坏，使用寿命縮短，造成巨大的经济损失。据统计，仅石油化工行业每年 需要更换的整体换热设备约为2500台，消耗钢材13000t，直接经济损失约为2亿元， 停车检修的间接损失更大，约为设备费用的数倍至数十倍。因此，解决好石化和冶 金等行业换热器的腐蚀问题，可以带来巨大的经济效益。
但是由于这些行业排放气体含有S03等腐蚀气体及粉尘等物质，烟气露点温度 较高，低温换热设备容易产生低温腐蚀。当流经换热设备的烟气中含有S02时，其
中一部分会转化成S03，并与烟气中的水蒸汽结合生成H2S04蒸汽，显著提高烟气 的露点温度，在低温金属表面上凝结形成H2S04溶液，与碱性灰反应，也与金属反
应腐蚀金属，发生低温腐蚀。低温腐蚀的特点是均匀性腐蚀，它使管壁厚度逐渐减 薄以至破裂，对换热设备的安全运行危害性极大。由于烟气露点偏高，如果不能有 效保证换热管壁温低于露点温度，很容易导致换热器发生低温腐蚀。其中，燃料中 硫的含量是影响酸露点的主要因素之一。
实践表明，对于高露点烟气，为了防止腐蚀，换热设备设计的基本要求就是避免受热面上的结露。目前通用的办法是使受热面的金属壁温在任何操作条件下都高 于露点温度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提 高烟气利用效率，有效防止系统低温腐蚀的基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统 及其方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于燃料特性的换热器防低温腐
蚀系统，包括换热器和温度补偿器，换热器出口经z阀门(换热器出口流量控制阀)
连接热利用器，温度补偿器的W端连接热利用器，温度补偿器的Y端连接换热器入 口，其特征在于，换热器出口经换热器出口温度调节阀门组连接温度补偿器的X端， 温度补偿器冷端设流体温度调节阀门组，换热器出口和换热器入口分别设有换热器 出口流体温度传感器和换热器入口流体温度传感器，烟气出口和换热器入口壁面分 别设有烟气出口温度传感器和换热器入口壁面温度传感器，所述的换热器出口流体 温度传感器、换热器入口流体温度传感器、烟气出口温度传感器、换热器入口壁面 温度传感器的信号输出端分别电气连接微机处理系统，所述的换热器出口温度调节 阀门组的控制端电气连接微机处理系统，所述的微机处理系统连接烟气特性模块。 本发明所述的一种基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统的方法，其步骤是-第一步，烟气特性模块将烟气特性数据输入到微机处理系统，其中所述的微机 处理系统中设有烟气露点温度计算模型，计算模型能根据烟气特性模块提供的烟气 特性数据计算出烟气露点温度；计算模型如下
烟气特性数据中包含r^， &2。，通过计算模型，得出经过换热器的烟气露点
温度
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)/w——烟气露点温度，°C;
^/2。——烟气中水蒸汽容积，％;
「叫—烟气中转化的SCb含量，°/o;
r叫——烟气中SC^的含量，％;
A——转化系数，°/。，化工行业1^=3.2~8.7%，冶金行业6~10%;
第二步，将换热器入口流体温度传感器、换热器出口流体温度传感器、烟气出 口温度传感器和换热器入口壁面温度传感器的信号数据分别输入到微机处理系统， 微机处理系统将第一步骤计算出的烟气露点温度&与换热器入口壁面温度传感器的 信号数据进行比较判断；其他传感器只提供监测信息，不做调节依据。
第三步，根据比较结果调整温度调节阀门组和温度补偿器冷端流体温度调节阀 门组当换热器入口壁面温度高于烟气露点温度时，可调小整温度调节阀门组，减 少进入温度补偿器内的热流体流量；当换热器入口壁面温度低于烟气露点温度时， 可调大整温度调节阀门组，增加进入温度补偿器内的热流体流量，最终使换热器入 口壁面温度高于烟气露点温度tw5 l(TC，得到最经济安全的换热器壁温。达到控制 壁面温度高于烟气露点温度、防止低温腐蚀发生的目的。在运行需要时，可调节冷 端流体流量调节阀门组10改变给水流量。
利用本发明提供的基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统及其方法，由于采用 通过利用烟气特性计算烟气露点温度，有针对性的调节换热器低温进口壁面温度达 到烟气露点温度以上，使换热器能够在最经济安全的情况下运行，即提高烟气利用 效率，又降低换热器低温腐蚀的风险。
图1为本发明实施例基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统结构图。
具体实施例方式
以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于 限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范 围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系 统，包括炉墙l、烟气入口3、换热器2和温度补偿器9，换热器出口经Z阀门连接 热利用器8，温度补偿器9的W端连接热利用器8，温度补偿器9的Y端连接换热器 入口，其特点是换热器出口经换热器出口温度调节阀门组5连接温度补偿器9的X 端，温度补偿器冷端设流体流量调节阀门组IO，换热器出口和换热器入口分别设有 换热器出口和换热器入口流体温度传感器4、 12，烟气出口和换热器入口壁面分别 设有烟气出口和换热器入口壁面温度传感器ll、 13，所述的换热器出口流体温度传 感器4、换热器入口流体温度传感器12、烟气出口温度传感器ll、换热器入口壁面 温度传感器13的信号输出端分别电气连接微机处理系统6，所述的换热器出口温度 调节阀门组5的控制端电气连接微机处理系统6，所述的微机处理系统6连接烟气 特性模块7。
一种基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统的方法，其步骤是
第一步，烟气特性模块7将烟气特性数据输入到微机处理系统6，其中所述的
微机处理系统6中设有烟气露点温度计算模型，计算模型能根据烟气特性模块7提
供的烟气特性数据计算出烟气露点温度；计算模型如下
烟气特性数据中包含r^， r&。，通过计算模型，得出经过换热器的烟气露点
温度
<formula>formula see original document page 7</formula>(1)
^——烟气露点温度，°c;——烟气中水蒸汽容积，％; 「叫一烟气中转化的SOs含量，％;
r叫——烟气中s"的含量，％;
A:——转化系数，％，化工行业1^=3.2~8.7%,冶金行业6~10%;
第二步，将换热器入口流体温度传感器12，换热器出口流体温度传感器4，烟 气出口温度传感器11和换热器入口壁面温度传感器13的信号数据tl、 t2、 t3、 t4 分别输入到微机处理系统6，微机处理系统6将第一步骤计算出的烟气露点温度Ad 与换热器入口壁面温度传感器13的信号数据进行比较判断；其他传感器只提供监测 信息，不做调节依据。
第三步，根据比较结果调整温度调节阀门组5和温度补偿器冷端流体流量调节 阀门组10:当换热器入口壁面温度高于烟气露点温度时，可调小整温度调节阀门组 5，减少进入温度补偿器内的热流体流量；当换热器入口壁面温度低于烟气露点温度 时，可调大整温度调节阀门组5，增加进入温度补偿器内的热流体流量，最终使换 热器入口壁面温度13高于烟气露点温度tw5 l(TC，得到最经济安全的换热器壁温。 达到控制壁面温度高于烟气露点温度、防止低温腐蚀发生的目的。在运行需要时， 可调节冷端流体流量调节阀门组10改变给水流量。
本发明的一实施例某石化企业余热锅炉烟气成分为SO28.6%;CO20.5%;H2O 8.2%;027.7%;N275%。换热器余热利用系统如图1所示，主要包括换热器，温度测 量系统(换热器出口流体温度传感器；换热器出口流体温度传感器；烟气出口温度 传感器；换热器入口壁面温度传感器)；温度调节阀门组；微机处理系统；烟气特性 (输入)模块；温度补偿器组成。
所述的石化企业基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统的方法，其步骤是第一步，烟气特性模块7将烟气(成分)特性数据输入到微机处理系统6，其 中所述的微机处理系统6根据适应的烟气露点温度计算模型，得出烟气露点温度。 计算模型如下-
烟气特性数据7中包含F^， ^20，通过计算模型，得出经过换热器的烟气露 点温度。
,一186 + 201g、。+261g (1)
~——烟气露点温度，'C; 、。——烟气中H20含量，％。
r叫——烟气中转化的SCb含量，％;
「叫——烟气中SC^的含量，％; A——转化系数，％，
取*=8%; rs02=8.6%; ^2。 = 8,2%计算得&200.53。C。
根据微机处理系统中数学模型计算得到的烟气露点温度/w为200.53°C 。微机处 理系统会自动输出控制信号给换热器出口温度调节阀门组，和温度补偿器冷端流体 温度调节阀门组，使换热器入口壁面温度高于烟气露点温度tw5 l(TC。达到控制壁 面温度高于烟气露点温度、防止低温腐蚀发生的目的。
权利要求
1、一种基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统及其方法，包括换热器和温度补偿器，换热器出口经Z阀门连接热利用器，温度补偿器的W端连接热利用器，温度补偿器的Y端连接换热器入口，其特征在于，换热器出口经换热器出口温度调节阀门组连接温度补偿器的X端，温度补偿器冷端设流体流量调节阀门组，换热器出口和换热器入口分别设有换热器出口流体温度传感器和换热器入口流体温度传感器，烟气出口和换热器入口壁面分别设有烟气出口温度传感器和换热器入口壁面温度传感器，所述的换热器出口流体温度传感器、换热器入口流体温度传感器、烟气出口温度传感器、换热器入口壁面温度传感器的信号输出端分别电气连接微机处理系统，所述的换热器出口温度调节阀门组和温度补偿器冷端设流体流量调节阀门组的控制端电气连接微机处理系统，所述的微机处理系统连接烟气特性模块。
2、 一种权利要求1所述的基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统的方法，其 特征在于，方法的步骤是第一步，烟气特性模块将烟气特性数据输入到微机处理系统，其中所述的微机 处理系统中设有烟气露点温度计算模型，计算模型能根据烟气特性模块提供的烟气特性数据计算出烟气露点温度；计算模型如下烟气特性数据中包含P^&， ~2。，通过计算模型，得出经过换热器的烟气露点温度(1)&——烟气露点温度，'C;F&。——烟气中水蒸汽容积，％;^。——烟气中转化的S03含量，％;r叫——烟气中S02的含量，％;A:——转化系数，％，化工行业1^=3.2~8.7%,冶金行业6~10%;第二步，将换热器入口流体温度传感器、换热器出口流体温度传感器、烟气出 口温度传感器和换热器入口壁面温度传感器的信号数据分别输入到微机处理系统， 微机处理系统将第一步骤计算出的烟气露点温度/w与换热器入口壁面温度传感器的 信号数据进行比较判断；其他传感器只提供监测信息，不做调节依据。第三步，根据比较结果调整温度调节阀门组和温度补偿器冷端流体流量调节阀 门组当换热器入口壁面温度高于烟气露点温度时，可调小整温度调节阀门组，减 少进入温度补偿器内的热流体流量；当换热器入口壁面温度低于烟气露点温度时， 可调大整温度调节阀门组，增加进入温度补偿器内的热流体流量，最终使换热器入 口壁面温度高于烟气露点温度tw5 l(TC;在运行需要时，可调节冷端流体流量调节
全文摘要
一种基于燃料特性的换热器防低温腐蚀系统及其方法，涉及余热利用技术领域；所要解决的是低温含腐蚀性气体的烟气余热利用的技术问题；该换热器的防腐蚀方法包括1)烟气特性模块将烟气特性数据输入到微机处理系统，其中所述的微机处理系统中设有烟气露点温度计算模型，计算模型能根据烟气特性模块提供的烟气特性数据计算出烟气露点温度；2)将换热器入口壁面温度传感器的信号数据分别输入到微机处理系统，微机处理系统将第一步骤计算出的烟气露点温度t<sub>1d</sub>与换热器入口壁面温度传感器的信号数据进行比较判断；3)根据比较结果调整温度调节阀门组，以得到最经济安全的换热器壁温。本发明具有能提高烟气利用效率，有效防止系统低温腐蚀的特点。
文档编号G05B19/048GK101441049SQ200810203270
公开日2009年5月27日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者潘卫国, 王文欢 申请人:上海电力学院