CN105889894A - 一种相位差蓄热式空气预热器及预热方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种相位差蓄热式空气预热器，包括由上至下依次叠加设置的高温烟道、高温四通阀、高温气道、本体、低温烟道、低温四通阀、低温气道，所述本体的主体为蓄热箱，所述的蓄热箱内部设置隔板，将蓄热箱分隔为偶数个蓄热室，每个蓄热室顶部各设置一个上烟/风道口，每个蓄热室底部各设置一个下烟/风道口，与所述高温四通阀和低温四通阀组成多个换热单元，所述多个换热单元的换向周期一致，且高温四通阀、低温四通阀的切换时间与其他换热单元存在一定的相位时间差，能实现换向蓄热式空气预热器在石化加热炉烟气余热回收装置的应用，实现石化加热炉燃烧器助燃空气供给的压力稳定、温度稳定要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油化工火焰加热炉烟气余热回收用空气预热装置和空气预热方法，特别是一种相位差蓄热式空气预热器及其采用的预热方法。
背景技术
石化火焰加热炉烟气余热回收所采用的空气预热器，如热管式、管式、铸铁板式、玻璃板式等预热器，均存在一定缺点，如：受低温露点腐蚀温度限制排烟温度一般控制在露点温度以上，换热元件易腐蚀、使用中结垢效率下降、元件变形漏风、介质变质等多种原因引起失效，换热效率降低，设备维护检修成本较大。近年来在石化加热炉应用上发展的回转蓄热式空气预热器虽然效率较高、设备运行平稳，但其投资较大，设备回转体型较大，对于设备的本体运输造成困难。
而在其它行业应用的换向蓄热式空气预热器，由于需要成对的蓄热箱体及与之对应的蓄热式燃烧***，一般占地较大，且在四通阀换向时炉膛压力波动很大，燃烧器操作熄火、回火风险大，影响了安全性。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种集成度高、工作稳定、安全性高的相位差蓄热式空气预热器及其采用的预热方法。
本发明的技术方案是构造一种相位差蓄热式空气预热器，包括本体、高温四通阀、低温四通阀、高温烟道、高温气道、低温烟道、低温气道，所述的高温四通阀和低温四通阀均包括输入接口、输出接口和两路可变接口，两路可变接口可用作输入接口或输出接口，且分别与输入接口和输出接口中的一个连通，其中：
所述的本体的主体为蓄热箱，所述的蓄热箱内部设置隔板，将蓄热箱分隔为两对以上蓄热室，每个蓄热室顶部各设置一个上烟/风道口，每个蓄热室底部各设置一个下烟/风道口，所述每两个蓄热室的上烟/风道口分别连接所述高温四通阀的两路可变接口，相邻两个蓄热室的下烟/风道口分别连接所述的低温四通阀的两路可变接口，每对蓄热室和与其相连拉高温四通阀、低温四通阀构成一个换热单元；
所述高温四通阀的输入接口共同连接高温烟道，所述高温四通阀的输出接口共同连接高温气道，所述低温四通阀的输入接口共同连接低温气道，所述低温四通阀的输出接口共同连接低温烟道；
所述蓄热箱底部设置花隔板，所述的花隔板上堆砌蓄热体。
在其中一个实施例中，所述的相位差蓄热式空气预热器还包括控制***，所述的控制***可以使每个换热单元的换向周期一致，但是在每个换热单元的换向时间彼此设置有一个相位差，即当其中一个换热单元进行换向操作时，其它换热单元都处于正常换热状态。
在其中一个实施例中，所述的高温烟道、高温四通阀、高温气道、本体、低温烟道、低温四通阀、低温气道由上至下依次叠加设置，通过支撑结构安装在地面基础上。
在其中一个实施例中，所述的蓄热室为两排对齐排列，分属两排并对齐的两个蓄热室连接至同一个高温四通阀和低温四通阀，四者构成一个换热单元，所述的换热单元数量为二个以上。
在其中一个实施例中，所述的蓄热室为两排对齐排列，分属两排并对齐的两个蓄热室连接至同一个高温四通阀和低温四通阀，四者构成一个换热单元。
在其中一个实施例中，所述的换热单元数量为四个。
在其中一个实施例中，所述的每个蓄热室的侧壁均设置有检修人孔门。
本申请所述的预热方法为：
一种空气预热方法，采用以上所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：石化加热炉的高温烟气由引风机吸引，依次经高温烟道、高温四通阀，进入相位差蓄热式空气预热器本体的顶部接口，在蓄热室中下行，通过蓄热室中的蓄热体，将蓄热体预热，换热后的冷烟气下行通过蓄热室底部的花隔板、由底部出口经低温四通阀，进入低温烟道，然后经引风机送入烟囱排放，冷空气由吸风口进入，由鼓风机送入低温气道，再经低温四通阀由底部进入相位差蓄热式空气预热器本体，在蓄热室中上行，穿过蓄热体，吸收蓄热体热量，被预热的热空气依次经过高温四通阀、高温气道，送入石化加热炉炉底，供燃烧器燃烧用，其中：每两个蓄热室为一组，每组配置一个高温四通阀和一个低温四通阀，构成一个换热单元，共有二个以上的换热单元，每个换热单元工作时，二个蓄热室中的一个通烟气进行蓄热、另一个通空气进行放热，一个周期结束后，通烟气的蓄热室内的蓄热体蓄热完毕，通空气的蓄热室内的蓄热体放热完毕，此时，同组的高温四通阀和低温四通阀同时切换，将烟气与空气交换通道，进入对应的蓄热室继续放热、吸热，每个换热单元的换向周期一致，但是在每个换热单元的换向时间彼此设置有一个相位差，即当其中一个换热单元进行换向操作时，其它换热单元都处于正常换热状态。
本申请技术方案的优点和有益效果是：
依据石油化工加热炉的特点，在余热回收***采用集成在一体的多组蓄热室，并采用与之对应数量的四通阀，在多组蓄热室进行吸热、放热工作的时候，一个周期按照相位差顺序轮流切换其中一组四通阀，可以保证整个***的空气、烟气压力波动极小，也使得被换热的助燃空气温度相对恒定，几乎不会对加热炉及燃烧器的安全产生不利影响。
为了减少设备的占地，将四通阀、集合烟道、集合风道等设置在设备本体的垂直占地空间以内，实现功能集成。
采用蓄热式空气余热技术，蓄热体采用耐腐蚀的陶瓷材料，通过合理设置换向周期及四通阀切换相位差，可以将烟气的排放温度降到更低，充分回收利用烟气余热。
由此可见，本申请的技术方案本发明能实现换向蓄热式空气预热器在石化加热炉烟气余热回收装置的应用，实现石化加热炉燃烧器助燃空气供给的压力稳定、温度稳定要求，并且可以实现将烟气温度降至低温露点腐蚀温度以下，甚至低至60℃进行排放，充分的利用回收烟气余热，节约燃料，提高加热炉整体热效率，具有设备占地面积小、设备集成化程度高、成本低的优点。
附图说明
图1为一个实施例的主视图；
图2为图1的左视图；
图3为相位差蓄热式空气预热器原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被认为是“设置”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。
如图1、2所示，一种相位差蓄热式空气预热器，包括本体1、高温四通阀2、低温四通阀3、高温烟道4、高温气道5、低温烟道6、低温气道7，所述的高温四通阀2和低温四通阀3均包括输入接口、输出接口和两路可变接口，两路可变接口可用作输入接口或输出接口，且分别与输入接口和输出接口中的一个连通，其中：
所述的本体1的主体为蓄热箱，所述的蓄热箱内部设置隔板12，将蓄热箱分隔为偶数个蓄热室13，每个蓄热室13顶部各设置一个上烟/风道口14，每个蓄热室13底部各设置一个下烟/风道口15，所述每两个蓄热室13的上烟/风道口14分别连接所述高温四通阀2的两路可变接口，相邻两个蓄热室13的下烟/风道口15分别连接所述的低温四通阀3的两路可变接口；
所述高温四通阀2的输入接口共同连接高温烟道4，所述高温四通阀2的输出接口共同连接高温气道5，所述低温四通阀3的输入接口共同连接低温气道7，所述低温四通阀3的输出接口共同连接低温烟道6；
所述蓄热箱底部设置花隔板16，所述的花隔板16上堆砌蓄热体17。
本实施例中所述的高温烟道4、高温四通阀2、高温气道5、本体1、低温烟道6、低温四通阀3、低温气道7由上至下依次叠加设置，通过钢架及立柱支撑安装在地面基础上。
在本实施例中，蓄热箱由钢板拼焊成型，并被隔板12分隔为二排共八个蓄热室13，所述的蓄热箱内壁敷设衬里18，用于保温隔热。
为方便检修，每个蓄热室13的侧壁均设置有检修人孔门19，钢架及立柱支撑上也根据操作、检修需要，设置多层检修平台20。
本申请所述的预热方法是：
如图3所示，在工作时，本申请的高温烟道4与石化加热炉101连接，接收石化加热炉101内产生的热烟；高温气道5与石化加热炉101的燃烧器103连接，为燃烧器103输送热风；低温气道7与鼓风机107相连，鼓风机107向低温气道7内送风；低温烟道6与引风机106相连，引风机106从低温烟道6吸引冷烟并排出。图3中，
a ~ h：低温侧四通阀与相位差蓄热式空气预热器低温侧对应接口；
Ⅰ~ Ⅷ：高温侧四通阀与相位差蓄热式空气预热器低温侧对应接口。
石化加热炉101的高温烟气由引风机106吸引，依次经高温烟道4、高温四通阀2，进入相位差蓄热式空气预热器本体1的顶部接口，在蓄热室13中下行，通过蓄热室中的蓄热体，将蓄热体预热。换热后的冷烟气下行通过蓄热室13底部的花隔板、由底部出口经低温四通阀3，进入低温烟道6，然后经引风机106送入烟囱110排放。冷空气由吸风口109进入，由鼓风机107送入低温气道7，再经低温四通阀3由底部进入相位差蓄热式空气预热器本体1，在蓄热室13中上行，穿过蓄热体，吸收蓄热体热量，被预热的热空气依次经过高温四通阀2、高温气道5，送入石化加热炉101炉底，供燃烧器103燃烧用。
在给出的实施例中，相位差蓄热式空气预热器本体的蓄热箱被分隔为八个独立的蓄热室，每两个为一组，分为四组，每组配置一个高温四通阀2和一个低温四通阀3，构成一个换热单元，每个换热单元工作时，二个蓄热室中的一个通烟气进行蓄热、另一个通空气进行放热。一个周期结束后，通烟气的蓄热室内的蓄热体蓄热完毕，通空气的蓄热室内的蓄热体放热完毕，此时，同组的高温四通阀和低温四通阀同时切换，将烟气与空气交换通道，进入对应的蓄热室继续放热、吸热。本例中所示的四个换热单元，每个单元的换向周期一致，但是在每个单元的换向时间彼此设置有一个相位差，即当其中一个换热单元进行换向操作时，其它换热单元都处于正常换热状态，因此，单个的单元烟气、空气切换流向，对于余热回收烟道、风道整体压力波动、温度波动降至较低的水平，实现石化加热炉燃烧器连续平稳安全的生产操作。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种相位差蓄热式空气预热器，包括本体、高温四通阀、低温四通阀、高温烟道、高温气道、低温烟道、低温气道，所述的高温四通阀和低温四通阀均包括输入接口、输出接口和两路可变接口，两路可变接口可用作输入接口或输出接口，且分别与输入接口和输出接口中的一个连通，其特征在于：
所述的本体的主体为蓄热箱，所述的蓄热箱内部设置隔板，将蓄热箱分隔为两对以上的蓄热室，每个蓄热室顶部各设置一个上烟/风道口，每个蓄热室底部各设置一个下烟/风道口，所述每两个蓄热室的上烟/风道口分别连接所述高温四通阀的两路可变接口，相邻两个蓄热室的下烟/风道口分别连接所述的低温四通阀的两路可变接口，每对蓄热室和与其相连拉高温四通阀、低温四通阀构成一个换热单元；
所述高温四通阀的输入接口共同连接高温烟道，所述高温四通阀的输出接口共同连接高温气道，所述低温四通阀的输入接口共同连接低温气道，所述低温四通阀的输出接口共同连接低温烟道；
所述蓄热箱底部设置花隔板，所述的花隔板上堆砌蓄热体。
2.根据权利要求1所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：还包括控制***，所述的控制***可以使每个换热单元的换向周期一致，但是在每个换热单元的换向时间彼此设置有一个相位差，即当其中一个换热单元进行换向操作时，其它换热单元都处于正常换热状态。
3.根据权利要求1所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：所述的高温烟道、高温四通阀、高温气道、本体、低温烟道、低温四通阀、低温气道由上至下依次叠加设置，通过支撑结构安装在地面基础上。
4.根据权利要求1所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：所述的蓄热室为两排对齐排列，分属两排并对齐的两个蓄热室连接至同一个高温四通阀和低温四通阀，四者构成一个换热单元，所述的换热单元数量为二个以上。
5.根据权利要求1所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：所述的每个蓄热室的侧壁均设置有检修人孔门。
6.一种空气预热方法，采用权利要求1所述的相位差蓄热式空气预热器，其特征在于：石化加热炉的高温烟气由引风机吸引，依次经高温烟道、高温四通阀，进入相位差蓄热式空气预热器本体的顶部接口，在蓄热室中下行，通过蓄热室中的蓄热体，将蓄热体预热，换热后的冷烟气下行通过蓄热室底部的花隔板、由底部出口经低温四通阀，进入低温烟道，然后经引风机送入烟囱排放，冷空气由吸风口进入，由鼓风机送入低温气道，再经低温四通阀由底部进入相位差蓄热式空气预热器本体，在蓄热室中上行，穿过蓄热体，吸收蓄热体热量，被预热的热空气依次经过高温四通阀、高温气道，送入石化加热炉炉底，供燃烧器燃烧用，其中：每两个蓄热室为一组，每组配置一个高温四通阀和一个低温四通阀，构成一个换热单元，共有二个以上的换热单元，每个换热单元工作时，二个蓄热室中的一个通烟气进行蓄热、另一个通空气进行放热，一个周期结束后，通烟气的蓄热室内的蓄热体蓄热完毕，通空气的蓄热室内的蓄热体放热完毕，此时，同组的高温四通阀和低温四通阀同时切换，将烟气与空气交换通道，进入对应的蓄热室继续放热、吸热，每个换热单元的换向周期一致，但是在每个换热单元的换向时间彼此设置有一个相位差，即当其中一个换热单元进行换向操作时，其它换热单元都处于正常换热状态。
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