一種熱管空氣預(yù)熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱管空氣預(yù)熱器，以解決現(xiàn)有石油化工和煤化工領(lǐng)域的管式加熱爐熱管空氣預(yù)熱器排煙溫度不能調(diào)整及熱管在使用中產(chǎn)生的不凝氣無法有效排出的問題。其包括煙氣管箱、空氣管箱、集合熱管組、冷凝器、介質(zhì)分配器和控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)，煙氣管箱和空氣管箱內(nèi)設(shè)置集合熱管組，冷凝器設(shè)置在空氣管箱內(nèi)，控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)包括排空閥、蒸汽調(diào)節(jié)閥、熱電偶和介質(zhì)調(diào)節(jié)閥，排空閥通過排空管與集合熱管組上部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥與排空管和冷凝器上部連通，介質(zhì)調(diào)節(jié)閥與集合熱管組下部和冷凝器下部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥和介質(zhì)調(diào)節(jié)閥分別連接有熱電偶，熱電偶設(shè)置在煙氣管箱內(nèi)。
【專利說明】一種熱管空氣預(yù)熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，涉及一種石油化工、煤化工管式加熱爐的空氣預(yù)熱器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前在石油化工、煤化工管式加熱爐上使用的熱管空氣預(yù)熱器主要是以單根熱管組成的換熱單元。一般熱管被安裝在管箱內(nèi)，其中熱管的蒸發(fā)段被安裝在空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)，來吸收煙氣的熱量，使熱管內(nèi)的工作介質(zhì)蒸發(fā)。熱管的冷凝段被安裝在空氣預(yù)熱器的空氣側(cè)，用來交換熱管內(nèi)工作介質(zhì)冷凝所釋放的熱量。
[0003]由于熱管空氣預(yù)熱器一般是按裝置的設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，其熱負(fù)荷基本也是一定的。但是在運(yùn)行過程中，由于受種種因素的影響，如裝置負(fù)荷的變化，天氣溫度的變化，都會影響熱管空氣預(yù)熱器的負(fù)荷，最終造成排煙溫度的變化。排煙溫度過高，會降低加熱爐的熱效率。排煙溫度過低，會使熱管煙氣側(cè)受到低溫?zé)煔庵兴崧饵c(diǎn)的腐蝕，造成受熱面積灰和熱管元件腐蝕失效，進(jìn)而使空氣預(yù)熱器的熱效率降低甚至空氣預(yù)熱器不能使用。另外，熱管在運(yùn)行中，普通碳鋼與水存在不相容性，在200°C左右的溫度范圍內(nèi)兩者會反應(yīng)3Fe+4H20=Fe304+4H2，產(chǎn)生不凝性氣體。會使熱管的傳熱效率下降，嚴(yán)重時(shí)，會使熱管超壓損壞。
[0004]為解決熱管空氣預(yù)熱器以上問題，目前常采用以下技術(shù)措施:(I)當(dāng)熱管空氣預(yù)熱器排煙溫度過低時(shí)，人為地?fù)p壞若干根熱管，使這些熱管失效，降低熱管空氣預(yù)熱器的吸熱能力，使排煙溫度升高。這就會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。由于熱管的傳熱量是固定的，而在排煙溫度過高時(shí)，就無法進(jìn)行調(diào)整。(2)對于熱管產(chǎn)生不凝氣的問題，一般是對熱管內(nèi)壁，進(jìn)行鈍化處理，這只是減緩不凝氣的產(chǎn)生，不能從根本上解決問題。
[0005]專利CN1896673涉及一種雙循環(huán)的可控制換熱量的高效熱管換熱系統(tǒng)，有蒸發(fā)器和冷凝器兩類換熱器，該系統(tǒng)包括冷凝液供液與分配、氣液兩相流動與分離、氣相輸送與分配、液相收集與儲存、換熱量控制五個(gè)子系統(tǒng)；將熱管的蒸發(fā)器、冷凝器、氣液分離器、儲液器、溶液循環(huán)泵、分液器、相互間連接管道及相關(guān)控制部分等連接為一體，構(gòu)成雙循環(huán)可控?zé)峁芟到y(tǒng)，通過溶液泵、分液器、蒸發(fā)器及氣液分離器的有機(jī)組合，通過對熱管工作液體循環(huán)流量的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了熱管換熱量的控制。該發(fā)明系統(tǒng)較為復(fù)雜，屬于分離熱管的范疇。另夕卜，該可控?zé)峁芟到y(tǒng)的工作液體的循環(huán)需要溶液泵，這不但要耗費(fèi)額外的動力，而且也多了運(yùn)行的隱患。
[0006]專利CN2924460Y涉及一種放熱段面積可根據(jù)煙氣溫度的變化而可調(diào)的熱管，包括一位于外側(cè)的管殼容器，其特點(diǎn)是:在所述的管殼容器中上部設(shè)置一個(gè)隔環(huán)；在隔環(huán)上面相距一定距離有一彈簧連接的擋板。在管殼內(nèi)充有工作介質(zhì)。本實(shí)用新型放熱段可調(diào)熱管在煙氣溫度高時(shí)，擋板與隔環(huán)分開，管殼容器的工作介質(zhì)汽化后在整個(gè)熱管腔內(nèi)循環(huán)，在加熱溫度低時(shí)，擋板在彈簧力的作用下使擋板與隔環(huán)閉合。管殼容里的工作介質(zhì)在隔環(huán)下面的容器內(nèi)循環(huán)。本實(shí)用新型由于當(dāng)加熱源溫度下降后，熱管內(nèi)關(guān)閉了部分放熱段，從而可使熱管的表面溫度高于其原熱管的壁溫，從而解決熱管表面受酸腐蝕的問題。該實(shí)用新型需要每根熱管都設(shè)置彈簧擋板，這就提高了熱管的制造成本。再者，由于該熱管的工作液質(zhì)量是固定的，所以在高溫時(shí)，并不能調(diào)節(jié)熱管蒸發(fā)段的蒸發(fā)量，也就是不能調(diào)節(jié)熱管的吸熱和放熱量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有石油化工管式加熱爐熱管空氣預(yù)熱器排煙溫度不能調(diào)整，以及熱管在使用中產(chǎn)生的不凝氣無法有效排出的問題，而提供一種新的熱管空氣預(yù)熱器。
[0008]本發(fā)明提供一種熱管空氣預(yù)熱器，包括熱管、煙氣管箱和空氣管箱，煙氣管箱和空氣管箱之間通過中隔板進(jìn)行隔離，豎直排列的熱管通過中隔板，其上部在空氣管箱內(nèi)，下部在煙氣管箱內(nèi)，煙氣管箱一端連接煙氣進(jìn)口段，另一端連接煙氣出口段，空氣管箱一端連接空氣進(jìn)口段，另一端連接空氣出口段，其特征在于:該熱管空氣預(yù)熱器還包括冷凝器、介質(zhì)分配器和控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)，冷凝器設(shè)置在空氣管箱內(nèi)，控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)包括排空閥、蒸汽調(diào)節(jié)閥、熱電偶和介質(zhì)調(diào)節(jié)閥，排空閥通過排空管與集合熱管組上部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥一端與排空管連通，另一端與冷凝器上部連通，介質(zhì)調(diào)節(jié)閥一端與集合熱管組下部連通，另一端通過介質(zhì)分配器與冷凝器下部連通。
[0009]本發(fā)明所述熱管為集合熱管組。集合熱管組包括小集合管、大集合管和熱管，兩根以上的熱管通過小集合管組成熱管排組，小集合管與大集合管連接起來形成集合熱管組，熱管與小集合管和大集合管之間相互聯(lián)通。
[0010]本發(fā)明所述冷凝器由冷凝大集合管、冷凝小集合管和冷凝管組成，兩根以上的冷凝管與冷凝小集合管連接在一起形成冷凝管排，兩組以上的冷凝管排與冷凝大集合管連接形成冷凝器。
[0011]本發(fā)明提供的熱管空氣預(yù)熱器可用于石油化工、煤化工領(lǐng)域的管式加熱爐。
[0012]本發(fā)明所述的熱管空氣預(yù)熱器，當(dāng)由于裝置負(fù)荷變化，引起空氣預(yù)熱器排煙溫度升高時(shí)，就通過控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)增加熱管內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)量，增加煙氣側(cè)的吸熱量，使排煙溫度降低到控制值。當(dāng)空氣預(yù)熱器排煙溫度降低時(shí)，就通過控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)，使熱管組內(nèi)的部分蒸汽通到冷凝器冷卻，保存在介質(zhì)分配器中，以減少熱管內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)量，減少煙氣側(cè)的吸熱量，使排煙溫度升高到控制值。當(dāng)熱管組內(nèi)的不凝氣聚集到一定值時(shí)，通過排空閥放出，使熱管組能一直保持高效率運(yùn)行。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的效果是:本發(fā)明熱管空氣預(yù)熱器采用集合熱管技術(shù)，即把若干組熱管集合在一個(gè)傳熱單元內(nèi)，通過調(diào)節(jié)熱管內(nèi)工作液的蒸發(fā)量，即可達(dá)到自動調(diào)節(jié)空氣預(yù)熱器排煙溫度的目的，適應(yīng)加熱爐負(fù)荷變化和因天氣變化所帶來的空氣預(yù)熱器排煙溫度的變化。避免了空氣預(yù)熱器當(dāng)排煙溫度過低時(shí)，所產(chǎn)生的由于熱管低溫酸露點(diǎn)腐蝕，而造成熱管元件腐蝕失效問題。另外，在一個(gè)傳熱單元上布置一個(gè)放空閥，及時(shí)排出熱管組產(chǎn)生的不凝氣，可避免熱管組傳熱效率降低，以及由于不凝氣聚集而使熱管超壓損壞的問題，保證熱管組高效運(yùn)行。
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種熱管空氣預(yù)熱器簡單結(jié)構(gòu)圖。[0016]圖中所示附圖標(biāo)記為:
[0017]I——空氣出口段2——大集合管3——小集合管
[0018]4——熱管5——排空管6——排空閥
[0019]7—蒸汽調(diào)節(jié)閥8—連接管9—冷凝器
[0020]10——空氣管箱11——空氣進(jìn)口段 12——連接管
[0021]13——介質(zhì)分配器14、15——熱電偶16——煙氣出口段
[0022]17——工作液調(diào)節(jié)閥18——煙氣管箱19——中隔板
[0023]20——煙氣進(jìn)口段21、22——溫度變送器23、24——溫度控制器
[0024]25—壓力傳感器26——壓力變送器27——壓力控制器
[0025]28—冷凝大集合管29——冷凝小集合管30——冷凝管
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種熱管空氣預(yù)熱器，包括煙氣管箱18和空氣管箱10，煙氣管箱18和空氣管箱10之間通過中隔板19進(jìn)行隔離，煙氣管箱18 —端連接煙氣進(jìn)口段20，另一端連接煙氣出口段16，空氣管 箱10—端連接空氣進(jìn)口段11，另一端連接空氣出口段I。
[0027]圖1中所示熱管空氣預(yù)熱器還包括集合熱管組、冷凝器9、介質(zhì)分配器13和控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)，煙氣管箱18和空氣管箱10內(nèi)設(shè)置集合熱管組，冷凝器9設(shè)置在空氣管箱10內(nèi)，控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)包括排空閥6、蒸汽調(diào)節(jié)閥7、熱電偶14和15、介質(zhì)調(diào)節(jié)閥17，排空閥6通過排空管5與集合熱管組上部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥7 —端與排空管5連通，另一端通過連接管8與冷凝器9上部連通，介質(zhì)調(diào)節(jié)閥17 —端與集合熱管組下部連通，另一端通過介質(zhì)分配器13與冷凝器9下部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥7和介質(zhì)調(diào)節(jié)閥17分別連接有熱電偶14和15，熱電偶14和15設(shè)置在煙氣管箱18的出口段16內(nèi)。
[0028]本發(fā)明所述集合熱管組包括小集合管3、大集合管2和熱管4，兩根以上的熱管4通過小集合管3組成熱管排組，小集合管3與大集合管2連接起來形成集合熱管組，熱管4與小集合管3和大集合管2之間相互聯(lián)通，熱管4通過中隔板19，其上部在空氣管箱10內(nèi)，下部在煙氣管箱18內(nèi)。即如圖1中所示，熱管4豎直排列形成兩組以上的熱管組，每組熱管由兩根以上的熱管4組成，每組熱管的上端通過一根小集合管3相連通，每組熱管的下端也通過一根小集合管3相連通，形成熱管排組，熱管排組上部的所有小集合管3再與大集合管2連通起來形成集合熱管，熱管4與小集合管3和大集合管2之間是相互聯(lián)通的，熱管4通過中隔板19，其上部在空氣管箱10內(nèi)，下部在煙氣管箱18內(nèi)。
[0029]本發(fā)明的集合熱管空氣預(yù)熱器是將若干組熱管4通過集合管(即小集合管3和大集合管2)組合在一起，形成傳熱單元。
[0030]所述冷凝器9位于空氣管箱10內(nèi)，由冷凝大集合管28、冷凝小集合管29、冷凝管30組成。若干根冷凝管30先與冷凝小集合管29焊接在一起形成冷凝管排，若干冷凝管排再與冷凝大集合管28焊接形成冷凝器9。
[0031]本發(fā)明所述集合熱管空氣預(yù)熱器的工作流程為:高溫?zé)煔鈴臒煔膺M(jìn)口段20進(jìn)入煙氣管箱18，從煙氣出口段16排出。熱管4內(nèi)充有介質(zhì)，煙氣流過時(shí)，熱管4內(nèi)的介質(zhì)吸熱蒸發(fā)，在空氣側(cè)冷凝放熱。冷空氣從空氣進(jìn)口段11進(jìn)入空氣管箱10，經(jīng)過冷凝器9，熱管4的冷凝段，與熱管換熱后，經(jīng)空氣出口段I進(jìn)入熱風(fēng)系統(tǒng)。[0032]當(dāng)空氣預(yù)熱器內(nèi)的排煙溫度高于設(shè)定值時(shí)，熱電偶15檢測到的排煙溫度值會通過溫度變送器21傳給溫度控制器23，溫度控制器23根據(jù)預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，打開介質(zhì)調(diào)節(jié)閥17，使介質(zhì)分配器13內(nèi)的介質(zhì)通過重力，補(bǔ)充到集合熱管組中，增加熱管4中的介質(zhì)量，使其蒸發(fā)量增加，吸熱能力也增加，達(dá)到降低煙氣溫度的目的。當(dāng)排煙溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會關(guān)閉介質(zhì)調(diào)節(jié)閥17，使介質(zhì)分配器13的介質(zhì)不再進(jìn)入集合熱管組。從而保證排煙溫度在設(shè)定數(shù)值內(nèi)。
[0033]當(dāng)空氣預(yù)熱器內(nèi)的排煙溫度低于設(shè)定值時(shí)，熱電偶14檢測到的排煙溫度值會通過溫度變送器22傳給溫度控制器24，溫度控制器24根據(jù)預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，打開蒸汽調(diào)節(jié)閥7，使熱管4內(nèi)介質(zhì)的蒸汽通過蒸汽調(diào)節(jié)閥7、連接管8，進(jìn)入冷凝器9。通過與冷空氣換熱，介質(zhì)蒸汽冷凝成液體，進(jìn)入介質(zhì)分配器13儲存起來。這樣，熱管4內(nèi)的蒸發(fā)量將減少，煙氣側(cè)蒸發(fā)段的吸熱能力也將減小，達(dá)到提高排煙溫度的目的。當(dāng)排煙溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會關(guān)閉蒸汽調(diào)節(jié)閥7，使集合熱管組的工作液蒸汽不再進(jìn)入冷凝器9。
[0034]當(dāng)熱管空氣預(yù)熱器運(yùn)行一段時(shí)間后，集合熱管組內(nèi)會產(chǎn)生一定量的不凝氣體，當(dāng)集合熱管組內(nèi)的壓力高于設(shè)定值時(shí)。壓力傳感器25檢測到的壓力值會通過壓力變送器26傳給壓力控制器27，壓力控制器27根據(jù)預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，控制系統(tǒng)會打開放空閥6，使不凝氣體從放空管5排出。當(dāng)集合熱管組的內(nèi)壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會關(guān)閉放空閥6。從而保證熱管組高效工作。
【權(quán)利要求】
1.一種熱管空氣預(yù)熱器，包括熱管、煙氣管箱和空氣管箱，煙氣管箱和空氣管箱之間通過中隔板進(jìn)行隔離，豎直排列的熱管通過中隔板，其上部在空氣管箱內(nèi)，下部在煙氣管箱內(nèi)，煙氣管箱一端連接煙氣進(jìn)口段，另一端連接煙氣出口段，空氣管箱一端連接空氣進(jìn)口段，另一端連接空氣出口段，其特征在于:該熱管空氣預(yù)熱器還包括冷凝器、介質(zhì)分配器和控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)，冷凝器設(shè)置在空氣管箱內(nèi)，控制調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)包括排空閥、蒸汽調(diào)節(jié)閥、熱電偶和介質(zhì)調(diào)節(jié)閥，排空閥通過排空管與集合熱管組上部連通，蒸汽調(diào)節(jié)閥一端與排空管連通，另一端與冷凝器上部連通，介質(zhì)調(diào)節(jié)閥一端與集合熱管組下部連通，另一端通過介質(zhì)分配器與冷凝器下部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于:所述冷凝器由冷凝大集合管、冷凝小集合管和冷凝管組成，兩根以上的冷凝管與冷凝小集合管連接在一起形成冷凝管排，兩組以上的冷凝管排與冷凝大集合管連接形成冷凝器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于:所述熱管為集合熱管組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于:所述冷凝器由冷凝大集合管、冷凝小集合管和冷凝管組成，兩根以上的冷凝管與冷凝小集合管連接在一起形成冷凝管排，兩組以上的冷凝管排與冷凝大集合管連接形成冷凝器，所述熱管為集合熱管組。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于:所述集合熱管組包括小集合管、大集合管和熱管，兩根以上的熱管通過小集合管組成熱管排組，小集合管與大集合管連接起來形成集合熱管組，熱管與小集合管和大集合管之間相互聯(lián)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于:所述冷凝器由冷凝大集合管、冷凝小集合管和冷凝管組成，兩根以上的冷凝管與冷凝小集合管連接在一起形成冷凝管排，兩組以上的冷凝管排與冷凝大集合管連接形成冷凝器，所述熱管為集合熱管組，集合熱管組包括小集合管、大集合管和熱管，兩根以上的熱管通過小集合管組成熱管排組，小集合管與大集合管連接起來形成集合熱管組，熱管與小集合管和大集合管之間相互聯(lián)通。
【文檔編號】F23L15/00GK103542423SQ201210244822
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】高曉紅, 孫志欽, 孟慶凱, 黃進(jìn)煥, 郜建松, 高躍成, 張玉玲, 段彥明 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化洛陽工程有限公司