丁平　張米川（中國石油烏魯木齊石化分公司煉油廠，新疆　烏魯木齊　830019）

熱管空氣預熱器在實踐中應用及改進措施分析

丁平張米川（中國石油烏魯木齊石化分公司煉油廠，新疆烏魯木齊830019）

主要針對熱管空氣預熱器，在常減壓裝置加熱爐余熱回收應用過程中，腐蝕、結垢問題造成熱管運行周期短，進行原因分析，并提出解決辦法。

常減壓裝置加熱爐；熱管空氣預熱器；存在問題；分析；改進措施

烏魯木齊石化公司煉油二套常減壓裝置的加熱爐總熱負荷為31.5MW，于1995年7月建成投產(chǎn)，通過煙道將煙氣引至地面與入爐空氣在熱管式空氣預熱器中進行熱交換的方式，回收高溫煙氣余熱。由于加熱爐是常減壓裝置耗能的主要設備，用能占裝置能耗的75%以上，因此提高熱管式空氣預熱器的運行效率，對節(jié)能降耗，裝置能耗達標具有十分重要的意義。

1　空氣預熱器的結構及原理

1.1熱管的結構及原理

熱管是空氣預熱器的核心元件，其性能的好壞與空氣預熱器整體運行狀況優(yōu)劣密切相關。我裝置加熱爐空氣預熱器所用的為重力式氣—氣熱管換熱器，工作介質為水，由管殼和工質兩部分組成，以相變潛熱傳熱和同相顯熱傳熱相結合的方式進行工作，傳熱效率高，結構簡單，檢修方便。

1.2空氣預熱器結構組成

我裝置常壓爐和減壓爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中均采用的熱管式空氣預熱器，主要由翅片式熱管束、上箱體、下箱體、中隔板、頂蓋和殼體絕熱保溫層組成，上蓋、上箱體、中隔板、下箱體之間均采用石棉繩密封，下箱體走高溫煙氣，上箱體走冷空氣，煙氣和空氣由引風機和鼓風機強制在各自的流通空間逆向流動，每支熱管都是一個獨立的傳熱元件。為了定時清除沉積在熱管翅片表面的積灰，采用固定式蒸汽吹灰器。我裝置熱管式空氣預熱器設計參數(shù)見下表。

2　熱管空氣預熱器存在問題及原因分析

2.1熱管檢修及更換情況

兩爐煙氣余熱回收系統(tǒng)自投用以來，因熱管結垢、腐蝕問題使用周期一直較短，影響到裝置余熱回收系統(tǒng)長周期運行。

2.2熱管空氣預熱器運行工藝狀況

熱管式空氣預熱器經(jīng)檢修清洗或更換的新熱管，運行時間超過半年后，換熱效率明顯下降，排煙溫度上升，預熱空氣溫度大幅度下降，影響加熱爐余熱回收系統(tǒng)的正常運行，無法適應裝置長周期運行需要。

3　熱管空氣預熱器運行失效原因分析

根據(jù)對檢修時拆下的熱管現(xiàn)場鑒定，兩爐空氣預熱器熱管運行失效，主要是腐蝕泄漏或翅片脫落、爆管、結垢和工質發(fā)生變化幾個方面原因造成。

3.1腐蝕泄漏或翅片脫落原因分析

3.1.1為了防止煙氣露點腐蝕，設計煙氣出口為180℃，而裝置在檢修后開工初期，由于熱管運行效率高，煙氣排煙溫度較低，使煙氣出口側的幾排熱管產(chǎn)生嚴重腐蝕，導致翅片脫落，有的熱管殼體腐蝕穿孔。腐蝕機理如下：

煙氣中SO2與過剩氧反應

SO2+O2→SO3

SO3+H2O→H2SO3

H2SO3+O2→H2SO4

SO42-+Fe→Fe SO4

3.1.2空氣預熱器為了清除積灰采用固定式蒸汽吹灰器，在預熱器下箱體中間安裝兩排蒸汽噴射管，由于吹灰蒸汽常常達不到要求溫度，甚至帶水，與煙氣中SO3形成高濃度的酸液腐蝕熱管，與煙塵混和呈泥狀，粘附在翅片上形成垢層，影響熱管傳熱。

3.1.3對于氣-氣熱管換熱器，蒸發(fā)段在操作過程中外熱內(nèi)冷，翅片較管子膨脹多，翅片極易與管子脫開，而在冷凝段則與此相反。

3.2積灰結垢原因分析

3.2.1吹灰后帶有一定濕度的灰垢與腐蝕產(chǎn)物結全，形成沉積物，沉積在蒸汽噴射不到的熱管翅片上。

3.2.2裝置加熱爐使用爐管清灰劑，其主要成份為硝酸鹽、銨鹽和銅鹽，未燃燒完全或燃燒后產(chǎn)物，隨煙氣進入空氣預熱器在熱管上形成堅硬的鹽垢。

3.2.3固定式吹灰器間斷使用（一周一次），蒸汽線內(nèi)銹皮堵塞蒸氣噴射孔，部分熱管翅片吹不到，加劇了灰塵積集。

3.3爆管及工質發(fā)生變化原因分析

3.3.1該地區(qū)冬季氣溫最低可達-30℃，對于水工質熱管冬季停用不采取相應防凍措施，很容易造成凍裂損壞。

3.3.2因預熱器中隔板堵孔腐蝕脫落操作異常，燃料氣因引煙機作用被吸入空氣預熱器，在空氣預熱器內(nèi)形成劇烈燃燒，溫度高達830℃，熱管部分產(chǎn)生爆裂。

3.3.3水熱管內(nèi)壁雖進行了鈍化處理，一旦干燒或超溫鈍化層立即被破壞，在管內(nèi)產(chǎn)生不凝氣體-氫氣，從而在熱管上部形成導熱死區(qū)，影響傳熱效果。

4　改進措施

4.1為了避免蒸汽吹灰?guī)淼拇祷也粡氐住⒔Y垢和腐蝕問題，應用聲波吹灰技術。

4.2為了保證翅片和管子在高溫操作條件下緊密接觸，在煙氣段采用高頻焊接，空氣段緊帖管壁纏繞，翅片端頭點焊固定。

4.3為消除導熱死區(qū)，防止工質低溫凍結、高溫超壓，可采用工質由多種無機活性金屬及其化合物混合而成、溫壓比較小的超導熱管。

4.4根據(jù)預熱器的實際需要，定制熱管時選擇合適的翅化比，以調(diào)整出口煙氣溫度，避免減少熱管根數(shù)后造成中隔板堵孔。

4.5減少燃料氣中的硫含量，加熱爐控制好“三門一板”，過?？諝庀禂?shù)控制1.02～1.10之間低氧燃料，控制SO2轉化成SO3的量，降低露點腐蝕。

4.6采用煙道擋板與鼓風機、引煙機的自動連鎖控制，鼓風機或引煙機停用自動打開煙道擋板，防止熱管干燒損壞或燜爐。

4.7加強空氣預熱器操作管理，冬季引煙機停用，立即停用鼓風機，防止低溫空氣凍結熱管工質；鼓風機停用同時立即停止引煙機，防止熱管干燒；加熱爐投用爐管清灰劑時，打開煙道擋板煙氣直排。

［1］劉紀福等《熱管換熱器》（譯文集）1980.

［2］烏石化公司常減壓（Ⅱ）操作規(guī)程Q/CNPC-WSH L0641-1999修訂.

丁平（1984-），女，漢，重慶潼南人，助理工程師，主要從事設備管理工作。