本实用新型属于节能环保技术领域，特别涉及一种用于提高焚烧炉进口风温助燃的相变换热器。
背景技术：
以高含硫天然气为原料的净化厂，主要工艺装置包括脱硫、脱水、硫磺回收、尾气处理、酸性水汽提和硫磺成型，按流程组合为六套完全相同的联合装置，年处理高含硫原料气能力可以达到120亿立方米。其中，每套联合装置包括两套脱硫、两套硫磺回收、两套尾气处理、一套脱水、一套酸性水汽提装置。配套有两套6000方/小时空分设备和三台75吨/小时动力锅炉。硫磺回收单元的尾气经净化后，进入尾气焚烧炉，在焚烧炉内尾气与外补充燃料气及燃烧空气混合燃烧，离开炉膛的高温烟气进入尾气焚烧炉废热锅炉，通过发生3.5Mpa等级的饱和蒸汽及过热高压蒸汽来回收热量，从废热锅炉流出的烟气最后经烟筒排入大气。
目前焚烧炉出口排烟温度达到250℃以上，烟气热损失较大，不利于节能环保，同时由于尾气中含有硫化物，设计和实际运行时，为避免烟气酸露点腐蚀，致使排烟温度偏高，过热器出口排烟温度普遍为250℃，有时还要偏高，使得烟气热损失较大。此外，随着燃料价格上涨，致使耗能企业的运行成本负担日益沉重，因此如何充分回收利用烟气余热，最大限度降低烟气排烟温度，减少炉子燃料消耗，提高炉子热效率，是非常重要的研究方向。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于提高焚烧炉进口风温助燃的相变换热器，包括相变低温段、换热器高温段和自控装置，其中：
所述相变低温段包括相变低温上段和相变低温下段；
所述相变低温上段设置在烟道的外部，用于加热温度较低的冷空气；
所述相变低温下段设置在烟道的内部靠近烟气出口的一侧，所述相变低温下段与所述相变低温上段相连，并通过在所述相变低温上段和所述相变低温下段之间往返循环流动的循环介质传递热量；
所述换热器高温段设置在烟道的内部，且位于所述相变低温下段的上风处，用以利用烟道内的高温烟气加热来自所述相变低温上段的空气；
所述自控装置与所述相变低温上段、所述相变低温下段以及所述换热器高温段相连，用以控制所述相变下段的壁温。
优选地，所述相变低温上段的一端具有进气口，用于输入温度较低的冷空气，另一端具有出气口，用于输出经过所述相变低温上段加热后的热空气。
优选地，所述换热器高温段的内部设置有供空气流通的换热通道，所述换热通道的进风口与所述相变低温上段的出气口相连；所述换热通道的出风口用于输出经过所述换热器高温段加热后的热空气。
优选地，所述自控装置包括热电阻仪表和DCS系统。
本实用新型提供的用于提高焚烧炉进口风温助燃的相变换热器可以有效回收利用烟气余热，并利用回收热量加热进口冷风，达到回收烟气余热、降低单位产量燃料消耗之目的，并进一步提高锅炉尾部受热面的安全、经济运行，同时还可以根据烟气的酸露点温度准确控制排烟温度，有效防止酸露腐蚀。
本实用新型的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的一个具体实施方式提供的用于提高焚烧炉进口风温助燃的相变换热器的结构示意图。
其中，图中的附图标记说明如下：
1-相变低温上段，2-相变低温下段，3-换热器高温段，4-烟道。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1，本实用新型提供了一种用于提高焚烧炉进口风温助燃的相变换热器，包括相变低温段、换热器高温段和自控装置。
相变低温段包括相变低温上段1和相变低温下段2。
相变低温上段1设置在烟道4的外部。相变低温上段1用于加热温度较低的冷空气。相变低温上段1的一端具有进气口，用于输入温度较低的冷空气，另一端具有出气口，用于输出经过相变低温上段1加热后的热空气。
相变低温下段2设置在烟道4的内部靠近烟气出口的一侧(即尾部烟道)。相变低温下段2与相变低温上段1相连，并通过在相变低温上段1和相变低温下段2之间往返循环流动的循环介质传递热量，从而使得相变低温下段2可以吸收烟道4中的烟气的热量，并将吸收的热量转移到相变低温上段1中，用于加热温度较低的冷空气；在向相变低温上段1中的冷空气转移热量的同时，烟气的温度得到了降低。
在一种具体应用示例中，经过相变低温上段1的加热后，常温的冷空气(一般为20℃左右)可以被加热形成135℃左右的热空气；同时，烟气经过相变低温下段2的换热后，烟气的温度可以从219.5℃降低到180℃。
换热器高温段3设置在烟道4的内部，且位于相变低温下段2的上风处(即，与相变低温下段2相比更远离烟道4的出口)。换热器高温段3可以为管壳式空气预热器。换热器高温段3的内部设置有供空气流通的换热通道，该换热通道的进风口与相变低温上段1的出气口相连，用以接收来自相变低温上段1的空气，换热通道的出风口用于输出经过换热器高温段3加热后的热空气。烟道4内的高温烟气经过换热器高温段3后，可以经由换热器高温段3的换热，将部分热量转移给空气，从而使得烟气的温度的到初步降低。
在一种具体应用示例中，经过换热器高温段3的加热后，可以将来自相变低温上段1的135℃的热空气加热成223℃的热空气；同时，高温烟气经过换热器高温段3的换热后，烟气的温度可以从250℃降低到219.5℃。经过换热器高温段3的加热后形成的热空气可以输送至焚烧炉空气进口。
自控装置(未示出)与相变低温上段1、相变低温下段2以及换热器高温段3相连，从而可以采集烟道4内的烟气的温度、相变低温上段1的进气口和出气口的空气的温度、相变低温下段2的壁温、循环介质的温度以及换热器高温段3的壁温等数据，并根据这些数据调整循环介质的流动速度、温度较低的冷空气通过相变低温上段1的流量、相变低温上段1内的热空气进入相变蒸汽发生段4的流速和流量等，从而控制相变低温下段2的壁温(即烟道4出口处的烟气温度)始终高于燃料的酸露点温度，从而保证换热器不结露、不腐蚀，安全运行。具体地，自控装置可以包括热电阻等仪表和DCS系统(Distributed Control System分布式控制系统)，从而可以采用热电阻等仪表作为采集终端，将采集到的上述信号转换为电信号输入到DCS系统中，利用DCS系统分析数据并下发控制参数命令，而且可以通过DCS系统的操作界面设置控制参数(例如相变低温下段2的壁温)，进而实现对相变低温下段2的壁温闭环的、无人干涉的自动控制。
下面以具体的应用实施例来说明本实用新型的焚烧炉烟气余热利用智能相变换热装置。
首先根据具体的工况确定燃料的酸露点温度，并将该温度作为最低的相变低温下段2的控制壁温输入自控装置(例如通过DCS系统输入)。
例如，2014年4月份中原油田普光分公司天然气厂4个运行工况下尾气焚烧炉的烟气露点温度检测结果如下：
工况1和工况2：分别为121单元和142单元(121单元、142单元是指装置的位号，下面的131、111和F-301也是同样的含义)的满负荷正常运行工况，实测SO2含量平均值分别为50ppm和80ppm左右，烟气酸露点温度实测值分别为＜80℃和90℃左右。
工况3：131单元尾气吸收塔C-402胺液未循环工况，尾气中大量的H2S未被胺液吸收，直接进入尾气焚烧炉燃烧，此工况下SO2含量实测值5800ppm左右，两测试口烟气酸露点温度实测值分别为168℃和169℃。
工况4：111单元加氢部分不投用，此工况下硫磺单元过程气直接进入尾气焚烧炉，尾气中H2S含量很高，焚烧后烟气中SO2含量实测值超过仪表量程(＞8000ppm)，两测试口烟气酸露点温度实测值分别为230℃和228℃。
由上可以看出，由于装置运行工况不同，烟气中硫化物含量也随之有较大波动，导致烟气酸露点(烟气酸露点是指此温度下形成腐蚀的温度点)变化较大。
高温烟气首先经过换热器高温段3之后，经过换热器高温段3的空气吸收高温烟气中的热量，使得高温烟气的温度初步降低；然后烟气经过相变低温下段2之后，热量传递给在相变低温上段1和相变低温下段2内往返循环流动的循环介质，并由循环介质将热量在相变低温上段1内传递给从相变低温上段1的进气口进入的冷空气，使得烟气的温度进一步降低。冷空气吸收热量后变成热空气，并从相变低温上段1的出气口流出。热空气进一步通过换热器高温段3的进风口进入换热器高温段3，并在换热器高温段3内接收来自高温烟气的热量，从而将经过换热器高温段3高温烟气的热量吸收。在上述过程中，通过自控装置的控制，可以将经过相变低温下段2之后的烟气的温度(相变低温下段2的壁温)控制在烟气的酸露点之上。
事实上，可以仅通过自控装置来控制经过相变低温上段1加热的温度较低的冷空气的流量和流速即可实现对相变低温下段2的壁温的控制，使得烟道出口处的烟气的温度高于烟气的酸露点温度，同时避免了烟道和相变低温下段2的酸露腐蚀。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。