一种管式加热炉余热回收系统及方法与流程

本发明属于管式加热炉领域，特别涉及一种管式加热炉余热回收的系统及方法，尤其是一种应用于石油化工领域的管式加热炉余热回收系统及方法。

背景技术：

管式加热炉是石油化工装置的主要耗能设备，降低管式加热炉排烟温度，提高加热炉热效率，减少燃料消耗，降低装置能耗，具有重要的经济效益，也是企业目前面临的重大问题。

目前，加热炉主要是通过助燃空气与烟气换热来回收从加热炉对流段排出的烟气余热。在这种回收方案中，由于烟气量大于空气量，受传热温差的影响，空气出口温度不可能超过烟气进空气预热器的温度，所以，仅靠助燃空气来回收烟气余热，受到限制；通常燃料气条件下，烟气温度只能降至110℃以上。另外，有些企业为了降低排烟温度，利用企业低温水与低温烟气换热，这种情况虽然降低了排烟温度，但取出的热量用来产生经济效益不明显的低温热水，节能效果不佳。为此，探索一种能最大程度回收加热炉烟气余热的方法、且确保回收的余热最有效地发挥作用；能真正地节省燃料，降低整个装置的运营成本，对企业具有重大的意义。

技术实现要素：

本发明提供一种管式加热炉余热回收系统及方法，通过以下技术方案来实现：

首先是一种管式加热炉余热回收系统，包括烟道2、一级换热系统3、风机4和二级换热系统5。其中烟道2的入口与加热炉1的出口相连，烟道2的出口与一级换热系统3的烟气入口相连，一级换热系统3的烟气出口与风机4相连，风机4出口与二级换热系统5的烟气入口相连，二级换热系统5的烟气出口排空或与下游的污染物治理系统相连；待加热介质（燃料气或空气）与二级换热系统5的介质加热入口相连，二级换热系统5的介质加热出口与一级换热系统3的介质加热入口相连，一级换热系统3的介质加热出口与燃烧器6相连。

所述一级换热系统3包括至少1台空气-烟气换热器和至少1台燃料气-烟气换热器，且两种仪器采用并联模式，用于将来自加热炉1的高温烟气200℃~450℃降温至150℃~250℃。

优选的，上述空气-烟气换热器的换热原件或燃料气-烟气换热器的换热原件为板式结构或管内带扰流结构管外带扩面结构的管式结构；更优选的，上述燃料气-烟气换热器的换热原件为能耐0.05MPa~0.5MPa操作压力和200℃~450℃操作温度，压降为0.01~0.2MPa的板式结构或管内带扰流结构管外带扩面结构的管式结构。

所述二级换热系统5至少包括1台空气-烟气换热器，至于燃料气-烟气换热器，可以有也可以没有，如果有，包括至少1台，可以是1台或者是2台。上述二级换热系统5用于将来自一级换热系统3的烟气继续降温至60℃~140℃，本级换热系统使用的空气-烟气换热器为冷凝式换热器，冷凝式换热器换热原件为能促进烟气中水蒸气冷凝的板式结构或管内带扰流结构管外带能促进烟气中水蒸气冷凝扩面结构的管式结构，材料采用防露点腐蚀材料，带冷凝水收集排放系统，壳体采用防酸性水腐蚀结构或采用具有该功能的衬里材料保护。

其次，利用该管式加热炉余热回收系统来实现的余热回收方法如下：一台或多台加热炉1从炉体排出的烟气，通过烟道2分配至一级换热系统3，在一级换热系统3的换热器内与空气和燃料气换热后经风机4鼓入二级换热系统5，再与空气（或者空气与燃料气）换热后排出，经过预热的空气和燃料气再通过燃烧器6通入工业炉燃烧器进行燃烧。

优选的，所述空气是通过一台或多台风机鼓入系统；

优选的，所述燃料气是靠燃料气管网系统压力进入系统，也可以是通过风机加压后进入系统。

本发明提供的管式加热炉余热回收系统及方法与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明一级换热系统换热器采用耐高温、耐高压、低压降换热结构，可以满足各种换热介质操作条件的需要；

（2）本发明二级换热系统换热器采用耐露点腐蚀、低压降、换热元件为能促进烟气中水蒸气冷凝的板式结构或管内带扰流结构管外带能促进烟气中水蒸气冷凝扩面结构的管式结构，产生冷凝水形成高效液膜传热，使传热系数远远大于双侧气相传热系数，减小换热设备投资，减小占地面积，另外，该换热系统带高效冷凝水收集排放系统，壳体采用防酸性水腐蚀结构或采用具有该功能的衬里材料保护，可以确保长周期稳定运行。

（3）根据烟气温度和换热量的需要设置两级换热系统，各级换热系统又设置并联换热器，可以确保以最小的换热面积将烟气温度降低至80℃以下，实现加热炉深度节能的目的，打破管式加热炉目前热效率不能提高至93%的限制；

（4）回收的热量输入到炉内，真正起到节约燃料消耗，降低运营成本；

（5）提高各段换热器的温差，在相同的换热负荷下，减少换热面积，降低投资。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明，但附图和具体实施方式并不限制本发明的范围。

附图说明

图1为一种利用本发明系统及方法的工艺流程简图。

其中，1为加热炉，2为烟道，3为一级换热系统（31为燃料气-烟气换热器，32为空气-烟气换热器），4为风机，5为二级换热系统（空气-烟气换热器），6为燃烧器。

图2为另一种利用利用本发明系统及方法的工艺流程简图。

其中，1为加热炉，2为烟道，3为一级换热系统（31为燃料气-烟气换热器，32为空气-烟气换热器），4为风机，5为二级换热系统（51为燃料气-烟气换热器，52为空气-烟气换热器），6为燃烧器。

图3为又一种利用本发明系统及方法的工艺流程简图。

其中，1为加热炉，2为烟道，3为一级换热系统（31为燃料气-烟气换热器，32和33为并联的两台空气-烟气换热器），4为风机，5为二级换热系统（51为燃料气-烟气换热器，52为空气-烟气换热器），6为燃烧器。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，从加热炉1排出的200℃~450℃的烟气，通过烟道2分配至一级换热系统3中的两台换热器（燃料气-烟气换热器31和空气-烟气换热器32），在换热器内与空气和燃料气换热后，烟气温度降至150℃~250℃，经风机4鼓入二级换热系统5的一台烟气-空气换热器，再与空气换热后，温度降至60℃~140℃排出，经过预热的温度为150℃~450℃的空气和100℃~400℃的燃料气，通入加热炉燃烧器6进行燃烧。

实施例2：

如图2所示，从加热炉1排出的200℃~450℃的烟气，通过烟道2分配至一级换热系统3中的两台换热器（燃料气-烟气换热器31和空气-烟气换热器32），在换热器内与空气和燃料气换热后，烟气温度降至150℃~250℃，经风机4鼓入二级换热系统5中的两台换热器（燃料气-烟气换热器51和空气-烟气换热器52），再与空气和燃料气换热后，温度降至60℃~140℃排出，经过预热的温度为150℃~450℃的空气和100℃~400℃的燃料气，通入加热炉燃烧器6进行燃烧。

实施例3：

如图3所示，从加热炉1排出的200℃~450℃的烟气，通过烟道2分配至一级换热系统3中的三台换热器（燃料气-烟气换热器31和并联的两台空气-烟气换热器32、33），在换热器内与空气和燃料气换热后，烟气温度降至150℃~250℃，经风机4鼓入二级换热系统5中的两台换热器（燃料气-烟气换热器51和空气-烟气换热器52），再与空气和燃料气换热后，温度降至60℃~140℃排出，经过预热的温度为150℃~450℃的空气和100℃~400℃的燃料气，通入加热炉燃烧器6进行燃烧。