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当前全球能源供应短缺,能源价格长期处于高位,节能己成为保证全球经济可持续发展的必由之路。炼油加热炉是炼油装置的耗能大户,然而其热效率普遍较低,因此提高加热炉热效率是贯彻落实我国“节能减排”政策的有效举措。通常通过安装烟气余热回收装置来减少热量损失,提高加热炉热效率,但为了防止发生低温腐蚀和积灰问题,烟气排放温度依然较高,烟气余热不能充分回收,因此,在最大限度回收烟气余热和防止余热回收装置腐蚀两者之间存在矛盾。
为解决上述存在的问题,本课题展开理论和实验两方面的研究。课题自行设计了可控可调的烟气余热回收装置,装置主体采用当今最先进的烟气余热回收技术一分离式热管技术,并采用旁路调节技术。文中阐述了热管技术原理,并依据传热学理论对空气预热器的影响因素作了分析。以年收益最大为目标建立了优化目标函数,将基管外径do、翅片高度lf、翅片厚度δf、翅片间距sf、热管管束中心间距ST、热管热侧长度lh、迎面风速wN、热管纵向排数Ⅳ作为设计变量,利用MATLAB遗传算法求解,得到预热器优化结构尺寸。对比优化结果与未优化结果,可以看出优化后预热器年收益有明显的提高。
根据优化结果,采用石墨管制作实验装置,进行实验研究,分别测定通风量、充液率、阀门开度对装置的影响。实验结果表明:装置设计数据与实验数据基本相符;装置最佳充液率为40%～60%;排烟温度调节技术能有效控制烟气出口温度。因此,课题所设计的空气预热器能有效解决当前炼油加热炉烟气余热回收中存在的问题。