一种具有除垢功能的空气预热器及除垢方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油化工领域，涉及一种石油化工和煤化工中的管式加热炉中具有除垢功能的空气预热器及该空气预热器的除垢方法。
【背景技术】
[0002]提高管式加热炉的热效率，最主要的措施就是利用烟气预热空气，降低排烟温度。在其它条件不变的情况下，加热炉的排烟温度每降低20°C，加热炉的热效率就能提高1%。但降低排烟温度带来的空气预热器换热面积灰和腐蚀是影响加热炉热效率提高的最大障碍。空气预热器换热面积灰堵塞不但减小空气预热器的传热效率，使烟气阻力的增大，还增加了风机的电耗；严重时还威胁到加热炉的正常运行。
[0003]目前采用的常规措施是在空气预热器上安装吹灰器。如蒸汽吹灰器、声波吹灰器和激波吹灰器等。但由于石油化工加热炉的主要燃料是重油、减压渣油等重质燃料。燃料中的V、Na等金属离子在燃烧中形成低熔点的V205、Na20等化合物，当V205、Na20共存时形成熔点更低的钒钠化合物，这些低熔点化合物粘度极高，在随烟气流动过程中，容易随机地粘附在空气预热器传热管外壁上，形成垢源点，它们粘附其他灰分形成垢层。这些粘附在空气预热器传热管外壁上的垢层靠吹灰器是吹扫不掉的，现场实践也证明了这一点。
[0004]石墨块孔式空气预热器的换热芯体由若干块长方体型石墨块重迭而成，每个石墨传热单元体沿轴向与径向开有若干排相互垂直的小孔，形成两种不同流体的通道。热烟气从每一换热块的轴向流过，与流过径向流道的冷空气进行换热，从而达到预热空气的目的。石墨空气预热器虽然耐酸腐蚀，但长期工作，其烟气流道内也会产生积灰，由于石墨块孔空气预热器的传热流道为细长孔，目前常用的除垢方法效果都不好。
[0005]高压水射流清洗技术在空气预热器的清洗上有一定的应用。其方法是在停车检修时，用高压水射流将空气预热器管壁上的积灰剥离，达到清洁空气预热器的目的。但这种清洗只是在停车维修时进行，而这时空气预热器管壁积灰已相当严重。因为空气预热器运行很短时间就会在换热表面形成积垢，影响换热效果。这种维修清洗显然不能满足让空气预热器一直高效运行的要求。
[0006]中国专利CN90220528.5介绍了一种用高压水射流清洗浮头式换热器列管外表面污垢的机械。它有多个可调整的喷嘴，以适应不同直径的列管和不同管距的列管。装有喷嘴的活动机架可沿列管轴线往复行走。滚轮胎使列管绕其轴线回转。由于高压水的压力高达50MPa，清洗效果好，可提高工效数倍。但这是一种需要把设备拆卸后，方能清洗的机械。对于加热炉空气预热器来说，这并不适合。因为空气预热器运行很短时间(多则4个月，少则2个月)就会在换热表面形成积垢，影响换热效果。需要在线清洗。而专利CN90220528.5显然不能满足空气预热器在线清洗的要求。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种具有除垢功能的空气预热器及该空气预热器的除垢方法，以利用高压水射流清洗技术，来在线清洗空气预热器传热面上的灰垢，克服现有技术不能满足空气预热器在线清洗的要求。
[0008]本发明提供一种具有除垢功能的空气预热器，包括除垢装置、预热器烟气进口段、预热器烟气出口段、预热器烟气旁路段、石墨块孔芯体和排水管，其特征在于:在预热器烟气进口段和石墨块孔芯体之间设置预热器附加段，预热器附加段内的顶部设置喷射管导轨，喷射管导轨上设置有与烟道孔相对应的喷射管定位槽，除垢装置包括喷射管组件，喷射管组件为一垂直布置的钢管，钢管侧面布置有与钢管轴线垂直的喷嘴，喷嘴之间的间距与换热器流道孔间距相等，每个喷嘴均与喷射管组件的钢管相通，除垢时喷射管组件放置在预热器附加段内的喷射管导轨上。
[0009]本发明具有除垢功能的空气预热器，所述预热器烟气出口段和石墨块孔芯体之间设置排水附加段，排水管设置在排水附加段底部。
[0010]本发明提供一种具有除垢功能的空气预热器的除垢方法，其特征在于:空气预热器需要除垢时，将经过预热器烟气进口段的烟气经预热器烟气旁路段切向烟?，关闭烟气换热器的风门，把喷射管组件放入预热器附加段内的喷射管导轨上，喷射管定位槽将喷射管组件中的每个喷嘴对准空气预热器石墨块孔芯体中任一排的每个烟气流道孔，启动高压水泵，高压水经金属软管进入喷射管组件，经喷嘴喷入该排的每个烟气流道孔内，污水经排水管排出空气预热器，接着沿喷射管导轨依次移动喷射管组件，依靠喷射管定位槽的定位，喷射管组件中的每个喷嘴将依次对准石墨块孔芯体中其它排的每个烟气流道孔，直到完成空气预热器全部烟气流道孔的清洗，清洗完成后，拉出喷射管组件，切断烟气旁路，打开烟气换热器的风门，空气预热器继续工作。
[0011]本发明具有除垢功能的空气预热器的除垢方法中，所述污水经排水附加段进入排水管，之后排出空气预热器。
[0012]本发明与现有技术相比，其是利用高压水射流清洗技术，来清洗空气预热器传热面上的灰垢。其原理是以水为工作介质，经高压泵加压产生高压力、低流速水流(3?15MPa)，然后通过喷嘴转化为低压力、高流速的水射流后，以极高的速度喷向空气预热器的积灰面。在冲蚀、剥层、水楔的作用下，使污垢从基体表面脱离。高压水流具有巨大的冲刷能量，对石墨块孔空气预热器烟气流道内的灰垢不断冲刷，达到洁净烟气流道传热面的目的。在线清洗石墨块孔空气预热器时，可将通过石墨块孔空气预热器的烟气由旁路暂时切换排向烟囱，待清洗完毕后，再把烟气切换到石墨块孔空气预热器，使石墨块孔空气预热器能保持闻效、稳定运行。
[0013]本发明采用高压水射流在线清洗石墨块孔空气预热器烟气传热孔的技术方法，与现有的蒸汽吹灰、声波吹灰技术相比，具有逐孔清洗，不留死角的优点。由于高压水射流压力高(3?15MPa)，能量集中，不易发散和衰减，可保证每个传热孔都能得到有效清洗。而蒸汽吹灰、声波吹灰的吹扫压力较低，一般为I?1.5MPa，且能量易发散，衰减快，对石墨块孔空气预热器的细长传热流道吹灰效果较差。
[0014]本发明与常规停车检修空气预热器的清洗不同，本发明在需要清洗烟气流道时，不用停车，只需把烟气通过预设的预热器烟气旁路段暂时切换到烟囱，而不影响加热炉的正常运行。本发明设置有自动定位喷射管导轨，清洗时可使喷射管组件中的喷嘴自动对准需要清洗的一排烟气流道，而不必像停车检修时需要逐孔对准清洗。与停车检修一次只能清洗一个烟气流道相比，本发明可一次自动清洗一排烟气流道，清洗效率成倍提高。与停车