板式空气预热器的推广应用

热管空气预热器在我厂的应用邱明勇关键词热管原理基本理论热管分类电厂应用目录⒈热管的工作原理１－１绪言………………………………………………………………１１－２热管的工作原理…………………………………………………２１－３热管的特性………………………………………………………３１－４热管的类型………………………………………………………４⒉热管的基本理论２－１热管的传热计算…………………………………………………６２－２热管的传热极限…………………………………………………７⒊两相闭式热虹吸管与分离式热管３－１两相闭式热虹吸管………………………………………………８３－２分离式热管………………………………………………………９⒋热管空气预热器的应用４－１热管的传热特性………………………………………………１０４－２热管的抗腐蚀能力……………………………………………１１⒌热管空气预热器在贵阳发电厂的应用⒍结论⒈热管的工作原理1―1 绪言热管的原理首先在1942年由美国俄亥俄州通用发动机公司(General Motor Corpora-tion,Ohio USA)的R.S.Gaugler提出的,他当时的想法是使传热工质(液体)在某处吸收热量并蒸发成蒸汽,而蒸汽在另一处,放出热量并凝结成液体，然后这液体在不需要动力的情况下能自动在流回蒸发处，这样连续地蒸发与凝结，不断将热量从一处传输到另一处。

由于利用了相变，传输的是汽化潜热。

因而热管成为一种高效传热元件。

他在他的专利中提出了一种利用这种原理的致冷装置（见图１－１），热管将热量从致冷装置的内室传至装在下部盛有碎冰的容器内，蒸汽凝结后由热管中的烧结铁吸液芯的毛细力将凝结液抽回到上部的蒸发处，为了改进传热，热管的外部装有翅片。

这种传热的设想。

由于没有实践的支持，以及当时处于第二次世界大战的历史背景下，通用发动机公司采用了一般的方法就可以解决特殊的传热问题，这个构思被埋没了。

１９６４年美国洛斯一阿拉莫斯科学实险室（Ｌos Alamos ScientificLaboratory)[LASL](位于新黑西哥州)，在Ｇ.M.Grover的主持下重新独立地发明了类似于Ｇaugler 的传热装置，并进行了性能测试实验，在“应用物理”（ＡＰＰＬ.Phy）杂志上公开发表了第一篇论文，并正式将这种装置命名为“热管”（Ｈeat Pipe）指出它的导热率已远远超过任何一种已知金属，给出了以钠为工质，不锈钢为壳体，内部装有丝网吸液芯的热管的试验结果。

《板式换热器和板式换热装置的技术和应用手册》前言板式换热器和板式换热机组是工业传热过程中必不可少的设备，几乎应用于包括动力、化工、冶金、食品、轻工等一切工业部门；同时，它也是空调、供热中的重要组成部分；在可持续发展的国策下，它还是余热利用、太阳能利用、海水利用、污水利用、地热利用中的关键设备。

随着技术的进步，以及节约资源和能源的紧迫性，近几年来开发了一系列新型的板式换热器，如可拆式、全焊式、钎焊式、板壳式等，并从板式换热器发展至板式换热装置，如蒸发装置、热泵装置、制冷装置、热力机组、催化重整装置、燃气冷凝回收装置等。

适用范围越来越广，需要量越来越多，生产量也越来越高。

但尚没有较完善的新型板式换热器和新型板式换热装置的结构、原理、特性、布置、选型、安装和运行等技术和应用手册。

为了满足市场的需求，为了给工业、空调、供热、新能源利用和余热利用的设计、应用、施工、运行人员提供相关数据和资料，为了给热能工程专业人员提供教材。

成立了由板式换热器专家、板式换热器标准委员会成员、制造专家、专利发明人、设计、施工和用户组成的编委会。

编委会编写本书的原则是为各应用领域的用户、设计、施工、运行人员提供一本技术和应用手册。

既然是一本工具书，内容则必须齐全、精练、简明、实用。

既全又简，既符合科学性，又满足实用性的技术应用手册，使之能真正起到开拓眼界，简化设计计算，提高工作效率，方便实际应用的作用，成为各领域的与换热有关的工程技术人员的得力助手和可靠工具。

本书分为技术篇和应用篇等二篇共十五章。

第一篇主要的内容是提供板式换热器和板式换热装置的基础理论、性能、设计计算方法，性能试验和运行维护，同时也叙述了板式换热器的现况和发展趋势。

第二篇的主要作用是向工业、空调、采暖、新能源等各领域的用户、设计、施工和运行人员介绍了板式换热器和板式换热装置的应用原理和方法。

同时以实例的形式，简明扼要地叙述了应用的方式、设计的方法和节能、经济、环保效益。

空气预热器的种类和特点作者：无忧备件网空气预热器是用于锅炉系统热交换性能提升的一种设备。

空气预热器的主要作用是将锅炉排出的烟气中的热量收集起来，并传导给进入锅炉前的空气。

空气预热器有三个大类，分别是板式空气预热器、回转式空气预热器和管式空气预热器。

1、板式空气预热器板式空气预热器的主要传热部件是薄钢板，多个薄钢板一起焊接成长方形的盒子，而后数个盒子拼成一组，板式空气预热器就由2到4个钢板焊接盒子组成。

板式空气预热器工作时，烟气会流经盒子的外侧，而空气流经盒子的内侧，通过钢板完成热传导。

板式空气预热器的结构松散而不紧凑，制造需要耗费大量的钢材，因此制造成本较高。

板式空气预热器的盒子由焊接方式拼接，焊接工作量大且缝隙较多，容易出现泄漏。

板式空气预热器目前已经很少被使用。

2、回转式空气预热器回转式空气预热器是指内部设有旋转部件，通过旋转的作用在烟气和空气之间传导热能的一种空气预热器。

回转式空气预热器还能够分为两个类别，也就是受热面旋转的转子回转式空气预热器，和风道旋转的风道回转式空气预热器。

回转式空气预热器的优点是体积小、重量轻、结构紧凑，传热元件承受磨损的余量大，因此回转式空气预热器特别适合应用于大型锅炉。

回转式空气预热器的缺点是内部的机构复杂，消耗电力较大且漏风量较高。

3、管式空气预热器管式空气预热器的主要传热部件是薄壁钢管。

管式空气预热器多呈立方形，钢管彼此之间垂直交错排列，两端焊接在上下管板上。

管式空气预热器在管箱内装有中间管板，烟气顺着钢管上下通过预热器，空气则横向通过预热器，完成热量传导。

管式空气预热器的优点是密封性好、传热效率高、易于制造和加工，因此多应用在电站锅炉和工业锅炉中。

管式空气预热器的缺点是体积大、钢管内容易堵灰、不易于清理和烟气进口处容易磨损。

空气预热器的工作原理和应用价值空气预热器（air preheater）也被简称为空预器，是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。

空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。

1、空气预热器的工作原理空气预热器在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气。

空气预热器在锅炉中的应用多为三分仓式，附带有火警报警系统、间隙调整系统和变频控制系统。

空气预热器的使用方便、操作简单、运行安全，并能提高锅炉系统的热交换性能，因此在烟气锅炉系统中有很普遍的使用。

2、空气预热器的应用价值空气预热器是收集和利用烟气余热的设备。

空气预热器的应用能直接降低锅炉排烟的温度，减少系统内的热能损失。

同时，空气预热器的散热片能够吸收和传导热能，相当于增加了锅炉的受热面，提高锅炉的热效率。

空气预热器在锅炉中是有加热燃料所需空气的作用，空气预热器的使用能改善高温空气的燃烧条件，减少燃料不完全燃烧而造成的热量损失。

空气预热器的应用还可以提高炉内温度，提高辐射传热水平和受热效率。

空气预热器的常见问题及处理空气预热器是用来传导锅炉系统中排出烟气热能的一种装置。

空气预热器的应用能提高锅炉系统的热交换性能，因此在锅炉系统中使用的较为广泛。

空气预热器在运行中会出现一些故障和问题，以下是其中常见的几种。

1、空气预热器的振动问题空气预热器在运行中容易出现振动的问题，这个问题的根源主要在于空预器的设计。

空气预热器在设计时就要考虑其运行中的振动问题，避免空预器发生振动，需要合理的选择空气流动的速度，或沿着空气流动的方向加装防振隔板。

2、空气预热器的堵灰问题空气预热器另外一个常见问题是堵灰。

空预器在工作时会接触到锅炉排出的烟气及其中所携带的颗粒型灰尘，长时间灰尘堆积即会形成堵灰。

空气预热器在乙烯装置裂解炉的应用摘要：空气预热器是一种节能型换热设备，其应用领域广泛，本文主要介绍了空气预热器在辽化乙烯装置裂解炉上的运行情况，在裂解炉上应用空气预热器技术后，不但有效利用了装置生产余热，而且在很大程度上改善热烧条件，提高燃烧效率，降低裂解炉的燃料消耗。

关键词：空气预热器乙烯裂解炉能耗乙烯裂解炉是乙烯装置能耗大户，所消耗的燃料占乙烯装置总能耗的70%左右。

目前我国乙烯单耗较高，每生产一吨乙烯所消耗的燃料较国外高出许多，因此乙烯裂解炉能源消耗量是考核乙烯装置运行的一个重要参数，为了增加乙烯产品的竞争力，减低乙烯产品成本，必须从降低乙烯单耗着手。

裂解炉的能源消耗量与负荷、裂解炉的设计、进入裂解炉的空气温度等因素密切相关，然而当生产负荷以及裂解炉模型被选定的时候，通过调整进入裂解炉的空气温度来降低裂解炉的能源消耗量就显得尤为重要[1]。

当进入裂解炉的空气温度较高时，可以减少加热空气的燃料消耗，反之能源消耗则增加，这不仅浪费大量的燃料，也使得生产运行成本大幅度地提升，尤其是建在北方的装置，因为冬季气温比较低，时间长，燃料消耗量的增加是比较明显的[2]。

一、空气预热器应用背景2000年12月，北京航天动力研究所首次提出利用乙烯裂解炉自身循环的急冷水作为加热介质，加热增设在裂解炉底部燃料器的空气预热器，使进入炉膛的空气获得温升，从而减低了裂解炉的燃料消耗。

这种技术已经先后在大庆乙烯，茂名乙烯，抚顺乙烯，独山子乙烯，吉化乙烯等企业的一些裂解炉上成功进行了应用。

通过此专利的使用，明显提高了裂解炉底部燃烧器的负荷，经过初步估算可节约燃料量的1.5%左右，节约了能源降低了乙烯单耗。

1.工艺原理在满足乙烯装置裂解炉生产的前提下，利用急冷水为热源与空气换热，增设在裂解炉底部燃烧器的冷空气获得预热，提高进口空气温度，提高燃烧效率，并节约燃料气，同时节省了冷却该部分急冷水所需的循环冷却水。

即节省了燃料的使用，又降低了循环冷却水系统的动力消耗。

空气预热器项目研究背景空气预热器一般简称为空预器，多用于燃煤电站锅炉。

可分为管式空气预热器、回转式空气预热器、热管式空气预热器和暖风器四种型式。

在大容量机组尤其是300MW以上容量的锅炉，一般采用回转式空气预热器。

回转式空预热器由美国容克发明，因此又叫容克氏。

回转式预热器的工作原理是：预热器转子部件由数万计的传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预热器。

蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高热风温度的预热作用。

空气预热器是工业锅炉的重要节能降耗设备，对提高锅炉的燃烧效率，降低燃料消耗非常重要。

上世纪80年代末我国各大锅炉厂都先后从美国等发达国家引进了容克式空气预热器这种新的空气预热方式。

容克式空气预热器的广泛使用极大的提高了我国大型锅炉的性能，它至今仍是全世界最先进、最流行的大型空气预热器形式。

但是容克式空气预热器有个主要问题--漏风问题，在实际运行中，一般漏风率都在10％以上，有的达到30％左右。

漏风对锅炉的经济性影响很大。

漏风使空气直接进入烟道，由引风机抽走，因而送、引风机的电耗都增大。

如果漏风过大，超过送、引风机的负荷能力，会造成燃烧风量不足，以至被迫降低负荷，直接影响锅炉的安全性与经济性。

容克式空气预热器如要对提高锅炉效率起到良好的效果，必须对它的密封系统进行改造。

目前，国内回转式空气预热器在实际运行过程中为了降低漏风率，提高锅炉效率，都对空预器的密封系统进行了改造。

常见的空预器密封系统改造技术有密封间隙在线自动控制技术、双密封技术、合页式柔性接触密封技术等。

虽然这些技术对降低回转式空气预热器的漏风率起到了一定的作用，但难以应对空预器热态“蘑菇状”变形引发的非线性间隙变化。

刷式密封是一种能显著减少气体泄漏的新型密封技术，国内外关于刷式密封的研究和应用主要集中在航空发动机、燃气轮机、汽轮机和压缩机等领域。

刷式密封与传统的接触密封相变，更容易适应由于空预器蘑菇状热变形、制造误差、转筒晃、摆动及震动等原因引起的密封间隙无规则线性变化，充分发挥刷式密封良好的变形补偿能力。

2811 概述加热炉在工业上应用十分广泛，在石油化工、金属冶炼、机械处理、化学制药、电子加工等方面起到了重要的作用。

加热炉是生产过程中不可或缺的设备，同时也是重要的能量消耗设备。

例如，我国在炼油方面消耗大量的燃料，据统计，2016年我国加工原油约六亿吨，其中加工过程中需要加热炉来提供热源，其能量消耗占总加工过程的30%左右。

加热炉热效率的高低是企业能耗的关键，不仅影响着整个工艺的耗能量，也会影响工厂的经济效益。

空气预热器是加热炉中节能降耗的有效部件，其工作的原理是将加热炉内燃烧产生的高温烟气与空气进行热交换，降低烟气的温度，提高加热炉燃料燃烧所需要空气的温度，从而达到回收烟气热量的目的根据国内外文献报道，西方发达国家一般采用板式空气预热器，而在国内普遍使用的是管式空气预热器，管式空气预热器相比于板式空气预热器问题较多，能耗较大，板式空气预热器必将是新一代空气预热器的发展方向。

2 板式空气预热器板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件，一定数量的波纹板片叠合成板束，烟气-空气通过板片直接换热，冷热流体完全隔离（ 不同于回转式空气预热器的冷热交替传热） ，彻底解决了漏风问题。

在板式空气预热器中，传热板片之间采用密封垫片或焊接方式连接，不存在失效问题。

同时由于采用了板式换热元件，且材质多为不锈钢或更高级材料，使结构更加紧凑，传热效率更高，使用寿命更长。

2.1 板式空气预热器与管式空气预热器对比空气预热器的工作原理是将加热炉内的高温烟气与燃烧所用的空气进行热交换，最终达到节能降耗的效果。

随着科技的进步，空气预热器必将会成为一种新型的节能降耗设备。

由于我国工业化起步较晚，目前国内空气预热器设备多采用管式空气预热器、强化管式、光管式空气预热器。

板式空气预热器是一种新型的预热器，目前欧美国家多采用这种类型的预热器，板式空气预热器相比于管式空气预热器优势明显，尤其是在节能方面表现突出，但是露点腐蚀问题难以解决，这也是我国石油化工行业中难以推广板式空气预热器的重要原因。

雷林公司板式预热器在热风炉双预热系统中的应用综述上海雷林工业设备有限公司2020年4月目录一、热管式预热器存在问题的分析 (3)二、板式预热器工艺原理及特点 (3)三、几种预热器空煤气预热温度的比较 (5)四、板式预热器与热管预热器热效率问题的说明 (7)五、某3200m3级高炉板式预热器对比热管预热器产生的年效益增量测算 (8)六、结论 (9)一、热管式预热器存在问题的分析热管式预热器是我国上世纪八十年代从日本引进的技术，当时由于热管便于制造、符合中国的制造水平，而当时日本就已逐步淘汰热管式换热器，我国刚开始在化工行业运用，钢铁行业是在上世纪九十年代末开始应用，存在热媒损失、放气等因素，热管会因真空度下降而失效。

若使用温度过高(380℃时)，就必须采用价格较昂贵的工质和高温材料热管，导致设备造价过高，容易出现爆管，温度过低（140℃）又产生结露腐蚀。

严重制约了设备的使用寿命。

由于热管失效很难判定，一般情况下需要对所有的热管进行重新抽真空或更换，维修成本高，检修周期长，间接地造成更大的经济损失。

加有翅片的热管换热器还有其他的一些弱点，比如，热管的排数不能过大，翅片积灰且不易清除，不但降低了换热效果，严重时会发生堵塞，影响正常生产。

热管式预热器的寿命一般为3～5年。

热管换热器刚投产时，空气、煤气能预热到160～170℃，然后逐年失效。

由于效率较低，大量的烟气能源被白白放掉。

二、板式预热器工艺原理及特点◼工艺原理上海雷林公司在消化吸收国内、外热风炉系统双预热技术的基础上，引进美国技术、模具、计算软件、焊接设备制造出高性能的板式换热器，该工艺从根本上做到了能源的全回收、较小的占地面积、可靠的设备保证、先进的系统控制、安全的操作工艺、最经济的投资。

该系统利用波纹板式换热器。

◼技术特点板式预热器是目前较为先进的高效节能型预热器，具有传热效率高、结构紧凑，耐腐蚀、寿命长，不易积灰、易清洗等优点。

既避免了热管换热器的高温爆管和低温腐蚀及容易堵塞、失效，又避免了管式换热器的体积庞大和寿命短，在石化、电力行业得到越来越广泛的应用，在钢铁行业也逐步推广采用。

图1 空气预热器工艺流程示意图空预器在节能降耗中重要作用【2】体现在：1、改善并强化燃烧：当经过预热器后的热空气进入炉内后，加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程，保证炉内稳定燃烧，起着改善、强化燃烧的作用。

2、强化传热：由于炉内燃烧得到改善和强化，加上进入炉内的热风温度提高，炉内平均温度水平也有提高，从而可强化炉内辐射传热。

3、减小炉内损失，降低排烟温度，提高锅炉热效率：由于炉内燃烧稳定，辐射热交换的强化，可以降低化学不完全燃烧损失；另一方面，空气预热器利用烟气余热，进一步降低了排烟损失，因此，提高了锅炉热效率。

根据经验，当空气在预热器中温度升高1.5℃时，排烟温度可降低1℃。

在锅炉烟道中安装空气预热器后，如果能把空气预热150-160℃．就可以降低排烟温度110-120℃，可将锅炉热效率提高7％-7.5％，可节约燃料11%-12%。

三、空气预热器的分类从工艺上，将空气预热器分为烟气间接预热空气和直接预热空气【3】两种：间接预热空气的主要有早期的工艺分支物流预热空气，冷进料-热油预热空气，热载体预热空气，这些方案在上世纪80年代在常减压蒸馏装置得到应用，并取得了很好的经济效益，现在由于优化换热流程技术的完善，将炉子和空气预热器加入，反而使工艺控制复杂化，因此较少使用。

烟气直接预热空气的方案就是直接将热量传递给空气，它虽然有气-气传热效果差的弱点，但自成系统，与其它工艺过程无关，当空预器出现故障时，不会影响整个工艺过程，因此在炼油加热炉上得到了广泛的应用。

按其换热特点，空预器分为管式（钢管、铸铁管、玻璃管、搪瓷管）空预器，热管式空预器，板式空预器、水热媒空预器、回转式空预器等。

各式各样的空预器的结构、工作原理、设计计算方法各不相同，适用范围也不相同。

就石油化工行业而言，欧洲国家比较喜欢钢管-铸铁管-玻璃管三段组合式空气预热器，美国用回转式空预器较多【4】，国内则是热管式空气预热器用的最为普遍。

管式空气预热器管式空气预热器是最早使用的空气预热器，为气-气换热，制造简单，维护成本低，存在传热效率率低、质量大【5】。

波纹板式空气预热器的构想
波纹板式空气预热器是一种新型的高效能、节能的空气预热设备，它的构想是利用波纹板的特殊结构，将空气在波纹板间进行往复运动，从而将空气的热量均匀地传递到波纹板中，形成蓄热层，达到预热的
效果。

该空气预热器采用先进的热风自循环技术，能够有效地增加空气
的温度，提高其热能利用率，适用于冶金、化工、建材等行业中需要
高温气体的生产流程中。

同时，波纹板式空气预热器还具有结构轻巧、占地面积小、维护保养方便等特点，可以极大地提高生产效率。

总之，波纹板式空气预热器是一种创新性的高效能、节能的空气
预热设备，将会为各行各业提供更加优秀的解决方案。

玻璃板式空气预热器在苯乙烯装置上的应用孙海龙【期刊名称】《《化工中间体》》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】3页(P116-118)【关键词】加热炉; 玻璃板空气预热器; 热效率; 露点腐蚀【作者】孙海龙【作者单位】中国石化海南炼油化工有限公司海南 578000【正文语种】中文【中图分类】T随着节能环保工作的不断发展，要求管式加热炉的排烟温度越来越低。

降低排烟温度，提高加热炉的热效率的方法有很多，其中利用烟气余热预热空气是非常有效的措施。

但是往往在空气预热器的换热面上产生强烈的低温露点腐蚀，甚至不到一年运行时间换热面就严重腐蚀穿孔，可以说低温露点腐蚀已成为降低加热炉排烟温度、提高加热炉热效率的主要障碍。

1.装置概述中国石化海南炼油化工有限公司（下称“海南炼化”）乙苯/苯乙烯装置由8.5万吨/年催化干气制乙苯装置和8万吨/年苯乙烯装置以及中间罐区组成。

该装置共有三台加热炉，分别是热载体加热炉F101、循环苯加热炉F102及蒸汽过热炉F301。

循环苯加热炉F102将循环苯泵来的循环苯由250℃加热到350℃，进入到烃化反应器R101顶部，与三段经过脱丙烯系统的催化干气进行烷基化反应生成乙苯、丙苯、二乙苯等反应产物。

蒸汽过热炉F301由两个分开的辐射式和一个共同的对流段组成。

来自210KPaG蒸汽总管的主蒸汽被送进对流段和F301A室，从约145℃加热到818℃。

加热后的主蒸汽用来把二段脱氢反应器的进料加热到所需温度，换热后主蒸汽回到F301B室重新加热，温度从589℃加热到817℃。

然后，再将蒸汽与乙苯过热器E301来的乙苯水蒸气混合。

以获得一段反应器所需的入口温度。

2.存在的问题(1)排烟温度高如图1所示循环苯加热炉F102在烟囱根部设有简单的置顶空气预热器，加热炉炉膛内燃烧的烟气经过顶部空气预热器换热排出大气，排烟温度高达180℃。

图1 F102改造前流程图如图2所示该装置的蒸汽过热炉F301燃烧的烟气未经任何处理直接排入大气，排烟温度高达190℃。