本發(fā)明屬于管式加熱爐領域，特別涉及一種管式加熱爐余熱回收的系統(tǒng)及方法，尤其是一種應用于石油化工領域的管式加熱爐余熱回收系統(tǒng)及方法。

背景技術：

管式加熱爐是石油化工裝置的主要耗能設備，降低管式加熱爐排煙溫度，提高加熱爐熱效率，減少燃料消耗，降低裝置能耗，具有重要的經濟效益，也是企業(yè)目前面臨的重大問題。

目前，加熱爐主要是通過助燃空氣與煙氣換熱來回收從加熱爐對流段排出的煙氣余熱。在這種回收方案中，由于煙氣量大于空氣量，受傳熱溫差的影響，空氣出口溫度不可能超過煙氣進空氣預熱器的溫度，所以，僅靠助燃空氣來回收煙氣余熱，受到限制；通常燃料氣條件下，煙氣溫度只能降至110℃以上。另外，有些企業(yè)為了降低排煙溫度，利用企業(yè)低溫水與低溫煙氣換熱，這種情況雖然降低了排煙溫度，但取出的熱量用來產生經濟效益不明顯的低溫熱水，節(jié)能效果不佳。為此，探索一種能最大程度回收加熱爐煙氣余熱的方法、且確保回收的余熱最有效地發(fā)揮作用；能真正地節(jié)省燃料，降低整個裝置的運營成本，對企業(yè)具有重大的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種管式加熱爐余熱回收系統(tǒng)及方法，通過以下技術方案來實現(xiàn)：

首先是一種管式加熱爐余熱回收系統(tǒng)，包括煙道2、一級換熱系統(tǒng)3、風機4和二級換熱系統(tǒng)5。其中煙道2的入口與加熱爐1的出口相連，煙道2的出口與一級換熱系統(tǒng)3的煙氣入口相連，一級換熱系統(tǒng)3的煙氣出口與風機4相連，風機4出口與二級換熱系統(tǒng)5的煙氣入口相連，二級換熱系統(tǒng)5的煙氣出口排空或與下游的污染物治理系統(tǒng)相連；待加熱介質（燃料氣或空氣）與二級換熱系統(tǒng)5的介質加熱入口相連，二級換熱系統(tǒng)5的介質加熱出口與一級換熱系統(tǒng)3的介質加熱入口相連，一級換熱系統(tǒng)3的介質加熱出口與燃燒器6相連。

所述一級換熱系統(tǒng)3包括至少1臺空氣-煙氣換熱器和至少1臺燃料氣-煙氣換熱器，且兩種儀器采用并聯(lián)模式，用于將來自加熱爐1的高溫煙氣200℃~450℃降溫至150℃~250℃。

優(yōu)選的，上述空氣-煙氣換熱器的換熱原件或燃料氣-煙氣換熱器的換熱原件為板式結構或管內帶擾流結構管外帶擴面結構的管式結構；更優(yōu)選的，上述燃料氣-煙氣換熱器的換熱原件為能耐0.05MPa~0.5MPa操作壓力和200℃~450℃操作溫度，壓降為0.01~0.2MPa的板式結構或管內帶擾流結構管外帶擴面結構的管式結構。

所述二級換熱系統(tǒng)5至少包括1臺空氣-煙氣換熱器，至于燃料氣-煙氣換熱器，可以有也可以沒有，如果有，包括至少1臺，可以是1臺或者是2臺。上述二級換熱系統(tǒng)5用于將來自一級換熱系統(tǒng)3的煙氣繼續(xù)降溫至60℃~140℃，本級換熱系統(tǒng)使用的空氣-煙氣換熱器為冷凝式換熱器，冷凝式換熱器換熱原件為能促進煙氣中水蒸氣冷凝的板式結構或管內帶擾流結構管外帶能促進煙氣中水蒸氣冷凝擴面結構的管式結構，材料采用防露點腐蝕材料，帶冷凝水收集排放系統(tǒng)，殼體采用防酸性水腐蝕結構或采用具有該功能的襯里材料保護。

其次，利用該管式加熱爐余熱回收系統(tǒng)來實現(xiàn)的余熱回收方法如下：一臺或多臺加熱爐1從爐體排出的煙氣，通過煙道2分配至一級換熱系統(tǒng)3，在一級換熱系統(tǒng)3的換熱器內與空氣和燃料氣換熱后經風機4鼓入二級換熱系統(tǒng)5，再與空氣（或者空氣與燃料氣）換熱后排出，經過預熱的空氣和燃料氣再通過燃燒器6通入工業(yè)爐燃燒器進行燃燒。

優(yōu)選的，所述空氣是通過一臺或多臺風機鼓入系統(tǒng)；

優(yōu)選的，所述燃料氣是靠燃料氣管網(wǎng)系統(tǒng)壓力進入系統(tǒng)，也可以是通過風機加壓后進入系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的管式加熱爐余熱回收系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明一級換熱系統(tǒng)換熱器采用耐高溫、耐高壓、低壓降換熱結構，可以滿足各種換熱介質操作條件的需要；

（2）本發(fā)明二級換熱系統(tǒng)換熱器采用耐露點腐蝕、低壓降、換熱元件為能促進煙氣中水蒸氣冷凝的板式結構或管內帶擾流結構管外帶能促進煙氣中水蒸氣冷凝擴面結構的管式結構，產生冷凝水形成高效液膜傳熱，使傳熱系數(shù)遠遠大于雙側氣相傳熱系數(shù)，減小換熱設備投資，減小占地面積，另外，該換熱系統(tǒng)帶高效冷凝水收集排放系統(tǒng)，殼體采用防酸性水腐蝕結構或采用具有該功能的襯里材料保護，可以確保長周期穩(wěn)定運行。

（3）根據(jù)煙氣溫度和換熱量的需要設置兩級換熱系統(tǒng)，各級換熱系統(tǒng)又設置并聯(lián)換熱器，可以確保以最小的換熱面積將煙氣溫度降低至80℃以下，實現(xiàn)加熱爐深度節(jié)能的目的，打破管式加熱爐目前熱效率不能提高至93%的限制；

（4）回收的熱量輸入到爐內，真正起到節(jié)約燃料消耗，降低運營成本；

（5）提高各段換熱器的溫差，在相同的換熱負荷下，減少換熱面積，降低投資。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的說明，但附圖和具體實施方式并不限制本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1為一種利用本發(fā)明系統(tǒng)及方法的工藝流程簡圖。

其中，1為加熱爐，2為煙道，3為一級換熱系統(tǒng)（31為燃料氣-煙氣換熱器，32為空氣-煙氣換熱器），4為風機，5為二級換熱系統(tǒng)（空氣-煙氣換熱器），6為燃燒器。

圖2為另一種利用利用本發(fā)明系統(tǒng)及方法的工藝流程簡圖。

其中，1為加熱爐，2為煙道，3為一級換熱系統(tǒng)（31為燃料氣-煙氣換熱器，32為空氣-煙氣換熱器），4為風機，5為二級換熱系統(tǒng)（51為燃料氣-煙氣換熱器，52為空氣-煙氣換熱器），6為燃燒器。

圖3為又一種利用本發(fā)明系統(tǒng)及方法的工藝流程簡圖。

其中，1為加熱爐，2為煙道，3為一級換熱系統(tǒng)（31為燃料氣-煙氣換熱器，32和33為并聯(lián)的兩臺空氣-煙氣換熱器），4為風機，5為二級換熱系統(tǒng)（51為燃料氣-煙氣換熱器，52為空氣-煙氣換熱器），6為燃燒器。

具體實施方式

實施例1：

如圖1所示，從加熱爐1排出的200℃~450℃的煙氣，通過煙道2分配至一級換熱系統(tǒng)3中的兩臺換熱器（燃料氣-煙氣換熱器31和空氣-煙氣換熱器32），在換熱器內與空氣和燃料氣換熱后，煙氣溫度降至150℃~250℃，經風機4鼓入二級換熱系統(tǒng)5的一臺煙氣-空氣換熱器，再與空氣換熱后，溫度降至60℃~140℃排出，經過預熱的溫度為150℃~450℃的空氣和100℃~400℃的燃料氣，通入加熱爐燃燒器6進行燃燒。

實施例2：

如圖2所示，從加熱爐1排出的200℃~450℃的煙氣，通過煙道2分配至一級換熱系統(tǒng)3中的兩臺換熱器（燃料氣-煙氣換熱器31和空氣-煙氣換熱器32），在換熱器內與空氣和燃料氣換熱后，煙氣溫度降至150℃~250℃，經風機4鼓入二級換熱系統(tǒng)5中的兩臺換熱器（燃料氣-煙氣換熱器51和空氣-煙氣換熱器52），再與空氣和燃料氣換熱后，溫度降至60℃~140℃排出，經過預熱的溫度為150℃~450℃的空氣和100℃~400℃的燃料氣，通入加熱爐燃燒器6進行燃燒。

實施例3：

如圖3所示，從加熱爐1排出的200℃~450℃的煙氣，通過煙道2分配至一級換熱系統(tǒng)3中的三臺換熱器（燃料氣-煙氣換熱器31和并聯(lián)的兩臺空氣-煙氣換熱器32、33），在換熱器內與空氣和燃料氣換熱后，煙氣溫度降至150℃~250℃，經風機4鼓入二級換熱系統(tǒng)5中的兩臺換熱器（燃料氣-煙氣換熱器51和空氣-煙氣換熱器52），再與空氣和燃料氣換熱后，溫度降至60℃~140℃排出，經過預熱的溫度為150℃~450℃的空氣和100℃~400℃的燃料氣，通入加熱爐燃燒器6進行燃燒。