本發(fā)明總體上涉及空氣預(yù)熱器，具體而言，涉及內(nèi)置式空氣預(yù)熱器以及具有空氣預(yù)熱器的CO鍋爐。

背景技術(shù)：

根據(jù)石油化工催化裂化工藝煙氣中CO的含量可以將催化劑再生過(guò)程分為完全再生和不完全再生兩種型式。目前國(guó)內(nèi)不完全再生型式有較為廣泛的應(yīng)用，尤其是處理量較大的催化裂化設(shè)備。催化劑不完全再生型式中催化劑再生產(chǎn)生的煙氣(以下稱為“再生煙氣”)中含有3％-9％的CO。再生煙氣中含有有毒的CO，需要經(jīng)過(guò)CO鍋爐的焚燒。CO鍋爐排出的煙氣含有大量的硫化物、氮氧化物等有害氣體，為了避免煙氣污染環(huán)境，通常會(huì)在CO鍋爐后增加脫硫脫硝系統(tǒng)。

煙氣處理裝置的任務(wù)首要是將再生煙氣中的CO氣體完全燃燒，使之達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)回收余熱，降低裝置能耗。CO的燃點(diǎn)較高，在640℃左右，目前CO鍋爐的爐膛溫度一般在800-1100℃左右。再生煙氣一般溫度在550-650℃，該煙氣直接進(jìn)入CO鍋爐焚燒，為了升溫到800～1100℃的焚燒溫度，需要向CO鍋爐提供大量的燃料氣?，F(xiàn)有技術(shù)中，再生煙氣進(jìn)入CO鍋爐，由燃料氣流量控制爐膛溫度為800～1100℃；用鼓風(fēng)機(jī)供給CO鍋爐燃燒所需要的助燃空氣；煙氣中的CO在爐膛內(nèi)高溫條件下以及充足過(guò)剩的氧氣條件下反應(yīng)生成CO2，同時(shí)釋放出大量熱量。焚燒后的煙氣經(jīng)鍋爐產(chǎn)汽單元冷卻至200℃左右，送入脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，助燃空氣未經(jīng)預(yù)熱，為保證爐膛高達(dá)800-1100℃的焚燒溫度，需要加入大量的燃料，同時(shí)需要增加相應(yīng)的燃燒空氣，因此煙氣量增加很多，導(dǎo)致CO鍋爐的煙氣阻力增加，從而使得再生煙氣不能全部進(jìn)入CO鍋爐燃燒及煙機(jī)背壓過(guò)高，影響煙機(jī)做功和系統(tǒng)余熱回收效率。

同時(shí)，高溫?zé)煔庵苯铀腿朊摿蛳到y(tǒng)，將造成脫硫劑水分大量蒸發(fā)，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)循環(huán)水量及耗水量大幅增加，在導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)煙囪“白煙”滾滾造成視覺(jué)污染的同時(shí)帶走大量的熱能，水耗高，運(yùn)行費(fèi)用大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用煙氣余熱預(yù)熱進(jìn)入CO鍋爐的助燃空氣，一方面降低排煙溫度，另一方面獲得較高溫度的助燃空氣，可以降低CO鍋爐燃料消耗、提高爐效率；此外，對(duì)于濕法脫硫而言，這還可以幫助降低脫硫系統(tǒng)的耗水量及運(yùn)行費(fèi)用，減少鍋爐煙氣量從而降低鍋爐壓降。

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種空氣預(yù)熱器以及具有這種空氣預(yù)熱器的CO鍋爐，所述空氣預(yù)熱器適合于內(nèi)置到例如CO鍋爐之類(lèi)設(shè)備的已有的煙道中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種內(nèi)置式空氣預(yù)熱器，其包括：空氣入口總集箱，其設(shè)置有空氣入口管；空氣出口總集箱，其設(shè)置有空氣出口管；和若干個(gè)換熱單元，它們彼此并排地布置且并聯(lián)地連接在空氣入口總集箱和空氣出口總集箱之間，每個(gè)換熱單元具有扁平形狀并且包括換熱管束，換熱管束包括空氣入口管箱、空氣出口管箱和連接在空氣入口管箱與空氣出口管箱之間的若干個(gè)扁平換熱管，該若干個(gè)扁平換熱管沿其橫截面的長(zhǎng)邊方向排成一列。

優(yōu)選，所述扁平換熱管的橫截面的長(zhǎng)寬比大于或等于10。

優(yōu)選，所述空氣入口管箱和空氣出口管箱分別由扁平管構(gòu)成，并且所述扁平管的橫截面的短邊方向與所述扁平換熱管的橫截面的短邊方向一致。

每個(gè)換熱單元可以包括一個(gè)換熱管束，該換熱管束的空氣入口管箱和空氣出口管箱分別與空氣入口總集箱和空氣出口總集箱連接。

或者，每個(gè)換熱單元可以包括至少兩個(gè)換熱管束，所述至少兩個(gè)換熱管束通過(guò)彼此相鄰的空氣入口管箱和空氣出口管箱串聯(lián)連接，并且位于所述至少兩個(gè)換熱管束兩個(gè)末端的空氣入口管箱和空氣出口管箱分別與空氣入口總集箱和空氣出口總集箱連接。

優(yōu)選，至少一對(duì)彼此相鄰的空氣入口管箱和空氣出口管箱通過(guò)承插式快接接頭或卡套結(jié)構(gòu)連接。

優(yōu)選，至少一對(duì)彼此相鄰的空氣入口管箱和空氣出口管箱可以是一體形成的。

優(yōu)選，所述空氣入口總集箱和空氣出口總集箱在所述扁平換熱管的延伸方向上位于扁平換熱管的同一端。

優(yōu)選，所述空氣入口管箱和空氣出口管箱分別與空氣入口總集箱和空氣出口總集箱通過(guò)承插式快接接頭或卡套結(jié)構(gòu)連接。

所述內(nèi)置式空氣預(yù)熱器還可以包括定距板，該定距板穿設(shè)在所述換熱單元之間，用于固定各換熱單元之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種CO鍋爐，用于處理催化裂化工藝中催化劑再生產(chǎn)生的再生煙氣，該CO鍋爐包括：爐膛、設(shè)置在爐膛底部的燃燒器、設(shè)置在爐膛下游的煙道、以及與煙道結(jié)合的產(chǎn)汽單元，所述燃燒器接收燃料和助燃空氣進(jìn)入其中并燃燒，所述爐膛接收再生煙氣和助燃空氣進(jìn)入其中并焚燒，再生煙氣燃燒產(chǎn)生的焚燒煙氣經(jīng)由所述產(chǎn)汽單元從煙道被排出，其中，所述CO鍋爐還包括內(nèi)置在位于產(chǎn)汽單元下游的煙道中的空氣預(yù)熱器，用于回收焚燒煙氣的余熱來(lái)預(yù)熱助燃空氣，其中，所述空氣預(yù)熱器為如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器，所述煙道與空氣預(yù)熱器之間的空間形成供焚燒煙氣流動(dòng)通過(guò)的煙氣流道，所述空氣預(yù)熱器的空氣出口管通往所述燃燒器和爐膛中的至少一者。

在一些情況下，所述位于產(chǎn)汽單元下游的煙道可以沿豎直方向延伸，并具有沿一水平方向開(kāi)口的煙道出口，此時(shí)，優(yōu)選所述空氣預(yù)熱器設(shè)置在正對(duì)煙道出口的位置處，并且所述空氣預(yù)熱器的換熱單元的扁平形狀平行于所述豎直方向和所述水平方向。

優(yōu)選，所述空氣預(yù)熱器在煙道中安裝為使得所述換熱管束的扁平換熱管沿豎直方向延伸。

優(yōu)選，所述煙道中設(shè)置有沿所述水平方向延伸的導(dǎo)軌，所述空氣預(yù)熱器設(shè)置有導(dǎo)輪并且通過(guò)該導(dǎo)輪可移動(dòng)地架設(shè)在所述導(dǎo)軌上。

優(yōu)選，所述煙道的正對(duì)所述空氣預(yù)熱器的換熱單元的側(cè)壁上設(shè)置有吹灰器。

優(yōu)選，所述煙道的底部設(shè)置有排灰口，并且所述排灰口的側(cè)面設(shè)置有松動(dòng)風(fēng)口。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器有利于合理利用空間、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、有效換熱以及減小煙氣阻力。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CO鍋爐；

圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器；

圖3示出了圖2A和圖2B所示空氣預(yù)熱器的一種變型；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器；

圖5示出了圖4所示空氣預(yù)熱器的一種變型。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。

以下首先參照?qǐng)D1介紹根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CO鍋爐10。

如圖1所示，CO鍋爐10包括爐膛12、設(shè)置在爐膛12底部的燃燒器11、設(shè)置在爐膛12下游的煙道13、以及與煙道13結(jié)合的產(chǎn)汽單元14。燃燒器11具有接收燃料的燃料入口11a，供給給燃燒器11的燃料與助燃空氣在燃燒器11中混合后點(diǎn)燃，從而加熱爐膛12。來(lái)自催化劑再生裝置的含有CO的再生煙氣通過(guò)煙氣入口12a被送入CO鍋爐10的爐膛12，并在爐膛12中與助燃空氣混合并焚燒。焚燒產(chǎn)生的焚燒煙氣進(jìn)入煙道13，流經(jīng)產(chǎn)汽單元14，產(chǎn)汽單元14中發(fā)生換熱并產(chǎn)生蒸汽，并且焚燒煙氣溫度降低。產(chǎn)汽單元14可以為過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器中的任一種或多種的組合。通常，產(chǎn)汽單元14可以使焚燒煙氣的溫度降低至200℃左右。

根據(jù)本實(shí)施例，CO鍋爐10還包括內(nèi)置在位于產(chǎn)汽單元14下游的煙道13中的空氣預(yù)熱器100，用于回收焚燒煙氣的余熱來(lái)預(yù)熱助燃空氣。空氣預(yù)熱器100為內(nèi)置式空氣預(yù)熱器，這將在下文中更加具體地介紹。煙道13與空氣預(yù)熱器100之間的空間形成供焚燒煙氣流動(dòng)通過(guò)的煙氣流道。如圖所示，空氣預(yù)熱器100的空氣出口通往燃燒器11。應(yīng)該理解的是，根據(jù)CO鍋爐的不同構(gòu)造，助燃空氣也可以被直接送入爐膛12或同時(shí)送入燃燒器11和爐膛12，而本發(fā)明在此方面并不受限制。

焚燒煙氣經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器100，與其內(nèi)的助燃空氣換熱，降溫后的煙氣從煙道13的煙道出口15排出，并可以送往煙氣脫硫裝置20進(jìn)行脫硫處理。煙氣脫硫裝置20可以為任意適合的脫硫裝置，例如可以為濕法脫硫裝置，本發(fā)明在此方面不受限制。

通過(guò)內(nèi)置的空氣預(yù)熱器100，CO鍋爐10可以回收煙氣余熱，來(lái)預(yù)熱CO鍋爐的燃燒空氣，顯著減少燃料用量，提高爐效率。此外，可以緩解脫硫裝置中的降溫工作，尤其是對(duì)于濕法脫硫裝置而言，大大降低了水耗能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

而且，內(nèi)置在CO鍋爐10煙道中的空氣預(yù)熱器100有助于充分利用CO鍋爐10的空間，減少了CO鍋爐10與煙氣脫硫裝置20之間的管道的改造。另外，如上所述，由于直接利用煙道13與空氣預(yù)熱器30B之間的空間作為煙氣流道，所以相比于外置的空氣預(yù)熱器而言，簡(jiǎn)化了空氣預(yù)熱器的構(gòu)造(省去了構(gòu)造煙氣流道的結(jié)構(gòu)部分，例如空氣預(yù)熱器外罩)。

此外，根據(jù)本實(shí)施例，如圖1所示，CO鍋爐10的位于產(chǎn)汽單元14下游的煙道13可以構(gòu)造為沿豎直方向延伸，并具有沿一水平方向開(kāi)口的煙道出口15。空氣預(yù)熱器100設(shè)置在正對(duì)煙道出口15的位置處。這有助于空氣預(yù)熱器100在煙道13中的安裝、拆卸和維護(hù)。

可選地，如圖1所示，可以在煙道13中設(shè)置沿所述水平方向延伸的導(dǎo)軌18，并且沿著該導(dǎo)軌18可移動(dòng)地架設(shè)空氣預(yù)熱器100。

為提高換熱效果，在空氣預(yù)熱器管束上端可以設(shè)置煙氣導(dǎo)流裝置16。煙氣導(dǎo)流裝置16例如可以包括多個(gè)弧形板片，其主要作用為引導(dǎo)煙氣均勻進(jìn)入空氣預(yù)熱器100的各個(gè)換熱單元，強(qiáng)化換熱效果。

空氣預(yù)熱器100的換熱單元對(duì)應(yīng)的煙道13側(cè)壁上可以設(shè)置吹灰器19，用于清除空氣預(yù)熱器100的積灰。此外，煙道的底部可以設(shè)置排灰口17，并且為提高排灰效率，排灰口17的側(cè)面可以設(shè)置松動(dòng)風(fēng)口17a。

以下將結(jié)合圖2至圖5更加詳細(xì)地介紹可用于根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器100的結(jié)構(gòu)。空氣預(yù)熱器100可以應(yīng)用于如以上參照?qǐng)D1介紹的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CO鍋爐。

圖2A示出了空氣預(yù)熱器100的正視圖，圖2B示意性地示出了沿圖2A所示空氣預(yù)熱器100的中間位置剖切得到的剖視圖。

如圖2A和2B所示，空氣預(yù)熱器100包括：空氣入口總集箱110a、空氣出口總集箱110b和彼此并排地布置且并聯(lián)地連接在空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b之間的若干個(gè)換熱單元120(見(jiàn)圖2B)?？諝馊肟诳偧?10a設(shè)置有空氣入口111；空氣出口總集箱110b設(shè)置有空氣出口112。每個(gè)換熱單元120具有扁平形狀并且包括換熱管束130。換熱管束130包括空氣入口管箱131a、空氣出口管箱131b和連接在空氣入口管箱131a與空氣出口管箱131b之間的若干個(gè)扁平換熱管132。如圖2B中更清楚地顯示的，每個(gè)換熱單元120中的該若干個(gè)扁平換熱管132沿其橫截面的長(zhǎng)邊方向排成一列。

在優(yōu)選示例中，扁平換熱管132的橫截面的長(zhǎng)寬比大于或等于10。具有如此大長(zhǎng)寬比的橫截面的換熱管132能有效提高換熱效率，并有利于進(jìn)一步減小對(duì)煙氣的阻力。更優(yōu)選地，扁平換熱管132為具有長(zhǎng)寬比大于10的矩形截面的板管換熱管。

在圖2A所示示例中，每個(gè)換熱單元120包括一個(gè)換熱管束130，換熱管束130的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b分別與空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b連接。該連接可以是焊接等不可拆卸式連接，也可以是例如通過(guò)承插式快接接頭或卡套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可拆卸式連接。

CO鍋爐10所需的助燃空氣通過(guò)空氣入口111進(jìn)入空氣入口總集箱110a，空氣入口總集箱110a將空氣分配給連接在其上的各個(gè)換熱單元120的空氣入口管箱131a，從而空氣進(jìn)入各換熱管132并與煙氣換熱。換熱后的空氣進(jìn)入換熱單元120的空氣出口管箱131b，進(jìn)一步進(jìn)入空氣出口總集箱110b，由空氣出口112輸送至CO鍋爐10的燃燒器11和/或爐膛12，然后與燃料混合后進(jìn)入CO鍋爐燃燒。

如圖2B所示，空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b分別由扁平管構(gòu)成，并且該扁平管的橫截面的短邊方向設(shè)置為與扁平換熱管132的橫截面的短邊方向一致。

返回參照?qǐng)D1，優(yōu)選空氣預(yù)熱器100的換熱單元120的扁平形狀(平行于圖2A的紙面平面方向)平行于豎直方向和煙道出口15所朝向的水平方向。由于焚燒煙氣經(jīng)過(guò)產(chǎn)汽單元14之后首先沿豎直方向從上向下流動(dòng)，然后在到達(dá)煙道末端時(shí)偏轉(zhuǎn)方向沿?zé)煹莱隹?5所朝向的水平方向流動(dòng)，所以使空氣預(yù)熱器100的換熱單元120具有扁平形狀，以及使得該扁平形狀平行于所述豎直方向和水平方向，都有利于減小設(shè)置空氣預(yù)熱器100所增加的煙氣阻力，從而有利于保持CO鍋爐的焚燒效率。

再次參照?qǐng)D2B，空氣預(yù)熱器100還可以包括定距板150，該定距板150穿設(shè)在換熱單元120之間，用于固定各換熱單元120之間的距離。這樣有利于增強(qiáng)空氣預(yù)熱器100的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高使用壽命。

此外，在圖2A和圖2B所示空氣預(yù)熱器100中，空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b可以分別設(shè)置有排凝口113和114，用于將空氣攜帶的由于冷凝所產(chǎn)生的水排出。

圖3示出了圖2A和圖2B所示空氣預(yù)熱器的一種變型。圖3所示的空氣預(yù)熱器與圖2A和圖2B所示空氣預(yù)熱器基本上相同，不同之處主要在于用于安裝空氣預(yù)熱器的導(dǎo)輪160水平布置，使得空氣預(yù)熱器在安裝到CO鍋爐10中時(shí)，換熱管束130的扁平換熱管132沿豎直方向延伸。

盡管圖3僅示出空氣預(yù)熱器100，但是應(yīng)該理解，本申請(qǐng)意圖覆蓋安裝有該空氣預(yù)熱器100的CO鍋爐。具體而言，本申請(qǐng)意圖覆蓋這樣一種CO鍋爐，該CO鍋爐具有與圖1所示CO鍋爐10基本相同的結(jié)構(gòu)，不同之處在于，空氣預(yù)熱器100在煙道中安裝為使得換熱管束130的扁平換熱管132沿豎直方向延伸。

由于空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b用于連接多個(gè)換熱管132，而且匯集換熱管132中的空氣，所以空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b相比于換熱管132具有更大的橫截面短邊尺寸。換句話說(shuō)，前者比后者具有更大的厚度。這就造成了煙氣在垂直于空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b流動(dòng)時(shí)受到的阻力要大于在垂直于換熱管132流動(dòng)時(shí)受到的阻力。另一方面，CO鍋爐的煙道常見(jiàn)的一個(gè)特點(diǎn)是，煙道13豎直延伸部分的截面積比煙道出口15的截面積大很多，所以空氣預(yù)熱器在水平方向帶來(lái)的阻擋要比在豎直方向的阻擋對(duì)煙氣產(chǎn)生更大的阻力。綜合考慮空氣預(yù)熱器100的構(gòu)造和煙道13的構(gòu)造，將空氣預(yù)熱器100安裝為使得換熱管132沿垂直方向延伸，有利于減小在水平方向?qū)煔獾淖枇Γ瑥亩欣谔岣邿煓C(jī)效率。

盡管圖2A和圖2B中示出，空氣預(yù)熱器100的每個(gè)換熱單元120包括一個(gè)換熱管束130，但是本發(fā)明并不限于此。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的內(nèi)置式空氣預(yù)熱器，該空氣換熱器中每個(gè)換熱單元120可以包括兩個(gè)換熱管束130。

具體而言，如圖4所示，一個(gè)換熱單元120可以包括兩個(gè)換熱管束130，這兩個(gè)換熱管束130通過(guò)彼此相鄰的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b串聯(lián)連接，并且位于兩個(gè)換熱管束130的兩個(gè)末端的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b分別與空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b連接。相鄰的空氣入口管箱131a和空氣出口管箱131b可以通過(guò)焊接等方式不可拆卸地連接，也可以例如通過(guò)承插式快接接頭或卡套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可拆卸式連接?？諝馊肟诠芟?31a和空氣出口管箱131b分別與空氣入口總集箱110a和空氣出口總集箱110b的連接也可以是不可拆卸連接或可拆卸連接。

圖5示出了圖4所示空氣預(yù)熱器的一種變型，其中，一對(duì)彼此相鄰的空氣入口管箱和空氣出口管箱是一體形成的，即由同一管箱131c構(gòu)成。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，盡管以上參照?qǐng)D4和圖5以一個(gè)換熱單元120包括兩個(gè)換熱管束130為例進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于換熱管束的具體數(shù)量，而是可以例如以圖4和圖5所示的換熱管束130為單元根據(jù)使用的需要來(lái)對(duì)換熱單元進(jìn)行擴(kuò)展，使之包括兩個(gè)以上的換熱管束。

此外，空氣預(yù)熱器100的換熱元件的材質(zhì)選用耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)熱優(yōu)良的金屬或非金屬。優(yōu)先選用抗煙氣露點(diǎn)腐蝕的合金(例如不銹鋼)或陶瓷、玻璃等材質(zhì)。

以上描述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請(qǐng)中公開(kāi)的(但不限于)具有類(lèi)似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。