一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法

技术领域

本发明涉及干熄焦技术领域，具体为一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法。

背景技术

炼焦行业为回收红焦的显热、提高焦炭质量、降低能耗，减少污染，已全面采用了干法熄焦方案，简称干熄焦；干熄焦系统中有一台非常重要的换热设备就是给水预热器，给水预热器安装在循环风机出口至干熄炉入口间的循环气体管路上，通过除盐水和循环气体进行热量交换，降低进入干熄炉的循环气体的温度，强化干熄炉的换热效果；同时用从循环气体中回收的热量加热除盐水送给锅炉，节约除氧器的蒸汽耗量从而降低整个干熄焦系统的能耗。但是给水预热器在运行过程中非常容易产生露点腐蚀，致使给水预热器的使用寿命很短，严重影响了干熄焦系统的正常运行；

为解决给水预热器露点腐蚀这一技术难题，公告号为CN104327864B，名称为一种干熄炉入口循环气体冷却系统及其冷却方法的发明专利中，公开了通过将干熄焦给水预热器进水温度控制在60℃上偏差，减缓干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，该方法虽然可以解决问题，但是由于进水温度一直保持较高，导致给水预热器效率降低，循环气体出口温度升高，间接影响干熄效率，这对生产是不利的；公开号为CN115216316A，名称为一种避免干熄炉给水预热器露点腐蚀温度调控系统的发明专利申请中，对上述专利方案进行了再次改进，通过PLC对给水预热器进水温度进行更精细的控制，但是该系统也没有涉及如何在解决露点腐蚀难题的基础上改善给水预热器效率的问题。因此，亟需一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，以在解决露点腐蚀难题的基础上改善给水预热器效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，包括以下具体内容：

顺流运行给水预热器，保持其他条件不变，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度，并分别获取各循环风量状态的各进水温度下给水预热器换热管外壁对应的工作温度；

逆流运行给水预热器，保持其他条件不变，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度，并分别获取各循环风量状态的各进水温度下给水预热器换热管外壁对应的工作温度；

选择相同循环风量、相同进水温度下，顺流和逆流中给水预热器换热管外壁温度较高的运行方式；

在选定的运行方式中，挑出每种循环风量状态下换热管外壁工作温度超过100℃的数据组，将每种循环风量状态下所选数据组中最低的进水温度作为各循环风量状态的对应目标温度；

给水预热器正常工作时，根据实际工作循环风量调整给水预热器出水进入水-水换热器的进水量，使得除盐水经过水-水换热器至少升温至实际工作循环风量对应的目标温度再进入给水预热器。

优选的，将所有循环风量状态对应的目标温度分为若干个循环风量工作范围，以每个范围内的最高目标温度，作为给水预热器正常工作时除盐水经过水-水换热器升温后的实际温度。

优选的，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度中，不同的循环风量状态包括给水预热器正常工作时的循环风量范围。

优选的，给水预热器运行时，保持在任意循环风量状态下，进水流量与循环风量一一对应。

优选的，在给水预热器出水口至水-水换热器的热水进口的连接管上设置电控三通调节阀，阀的旁路出液口通过旁路管连接至除氧器，通过改变从调节阀流向水-水换热器的水量，或改变从调节阀旁路出液口流出的水量，实现对给水预热器进水温度的调整。

优选的，给水预热器的进水口或其连接的进水管上设置有温度传感器，用于实时测量进水温度。

优选的，温度传感器和电控三通调节阀分别信号连接至PLC控制器，给水预热器工作时，PLC控制器通过获取温度传感器的数据并将之与所处循环风量状态下的目标温度比对，根据比对结果对电控三通调节阀发出动作信号。

优选的，给水预热器换热管外壁的工作温度通过温度仿真获得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，。

2、该防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，。

附图说明

图1为本发明的实施例中给水预热器的管路连接示意图；

图2为本发明的实施例中若干根换热管的截面结构及位置关系示意图。

具体实施方式

一种防止干熄焦给水预热器露点腐蚀的方法，包括以下具体内容：

顺流运行给水预热器，保持其他条件不变，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度，并分别获取各循环风量状态的各进水温度下给水预热器换热管外壁对应的工作温度；

逆流运行给水预热器，保持其他条件不变，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度，并分别获取各循环风量状态的各进水温度下给水预热器换热管外壁对应的工作温度；

当然，上述的不同的循环风量状态最好能包括给水预热器正常工作时的循环风量范围。

选择相同循环风量、相同进水温度下，顺流和逆流中给水预热器换热管外壁温度较高的运行方式；

在选定的运行方式中，挑出每种循环风量状态下换热管外壁工作温度超过100℃的数据组，将每种循环风量状态下所选数据组中最低的进水温度作为各循环风量状态的对应目标温度；

给水预热器正常工作时，根据实际工作循环风量调整给水预热器出水进入水-水换热器的进水量，使得除盐水经过水-水换热器至少升温至实际工作循环风量对应的目标温度再进入给水预热器。

在一种较优的实施方式中，可以将所有循环风量状态对应的目标温度分为若干个循环风量工作范围，以每个范围内的最高目标温度，作为给水预热器正常工作时除盐水经过水-水换热器升温后的实际温度。

此外，由于循环风量与进水流量一般是相关联的，跟锅炉蒸发量基本一致，因此无需特意控制；但如果人为改变进水流量，确实会导致温度变动，故最好在给水预热器运行时，保持在任意循环风量状态下，进水流量与循环风量一一对应，具体对应关系可以根据实际工作运行时各循环风量下的进水流量来确定。

在一种较优的实施方式中，在给水预热器出水口至水-水换热器的热水进口的连接管上设置电控三通调节阀，阀的旁路出液口通过旁路管连接至除氧器，通过改变从调节阀流向水-水换热器的水量，或改变从调节阀旁路出液口流出的水量，实现对给水预热器进水温度的调整。

在给水预热器的进水口或其连接的进水管上还可进一步设置有温度传感器，用于实时测量进水温度；上述的温度传感器和电控三通调节阀还可进一步分别信号连接至PLC控制器，给水预热器工作时，PLC控制器通过获取温度传感器的数据并将之与所处循环风量状态下的目标温度比对，根据比对结果对电控三通调节阀发出动作信号，具体的PLC信号连接和控制过程是成熟的现有技术，故在此不再赘述。

给水预热器换热管外壁的工作温度有多种方式可以获得，例如在管壁设置多处贴合管壁的温度传感装置测量并取平均值，再例如通过数学模型和测量验证并用的方式，或者通过多组数据进行神经网络训练并与实测值进行比对获得，还可以通过温度场分布仿真软件进行温度仿真获得，其中温度仿真无需对给水预热器结构改造，较为方便；上述这些方式均为测温、估温等的常规技术手段，且具体的温度获取方式不影响本发明方法的原理，故在此不再赘述。

实施例：

由于在常压下，水蒸汽在大于100℃的物体表面上不会结露，因此给水预热器露点腐蚀的解决办法，即严格控制给水预热器在换热管外壁温度大于100℃的条件下运行。

采用上述实施方式中的方法对一实际使用中的干熄焦给水预热器进行改造控制，给水预热器系统改造前为除盐水箱出水经水泵输送至水-水换热器冷水进口，再经管路输送至给水预热器进水口，其出水经管路连接至水-水换热器热水进口，出水经除氧器去锅炉给水，改造后结构如图1所示，在给水预热器出水口至水-水换热器的热水进口的连接管上设置电控三通调节阀，阀的旁路出液口通过旁路管连接至除氧器，通过改变从调节阀流向水-水换热器的水量，或改变从调节阀旁路出液口流出的水量，实现对给水预热器进水温度的调整；在给水预热器的进水口或其连接的进水管上设置有温度传感器，用于实时测量进水温度。具体改造控制的方法如下：

分别在顺流和逆流状态下运行给水预热器，保持其他条件不变，在不同的循环风量状态下分别调整给水预热器的进水温度，并分别通过ansysfluent软件进行温度仿真获取各循环风量状态的各进水温度下给水预热器换热管外壁对应的工作温度；

仿真计算的原始参数均来自马钢炼焦总厂5#干熄焦给水预热器实时运行过程中的实际值，计算条件和过程均不受人为因素的影响。

计算参数：计算区域如图2所示，分为水体(半径9mm)、换热管(厚度3.5mm)、循环气(最外周半径32mm)；计算工况如表1和表2所示：表1水流和循环气流的方向为顺流，表2为逆流，顺流是指循环气和除盐水同时自给水预热器下端进，上端出；逆流是指循环气自给水预热器下端进，上端出，而除盐水是自给水预热器上端进，下端出；其他材料和热性参数根据循环气、换热管材质和水的物质特性进行定义确定。

以下原始数据由中控室1月4日下午提供，由于数据较多，表中仅列出部分代表性循环风量状态数据组。

表1顺流时换热管外壁温度仿真结果

表2逆流时换热管外壁温度仿真结果

从以上列出的仿真结果不难看出：

在同等条件下，保证换热管外壁温度大于100℃时，顺流比逆流时的进水温度要低15℃左右，因此宜采用顺流方式运行；

当循环风流量为129845m

当循环风流量为170361m

当循环风流量为150255m

当循环风流量为110741m

注：实际仿真时数据更多，可能导致上述目标温度进一步降低，但是为了方便控制和统一范围，实际操作时可以以5℃为一个调节小节，例如上述110741m

根据更多未列出的原始数据，可以将所有循环风量状态对应的目标温度分为以下若干个循环风量工作范围，以每个范围内的最高目标温度，作为给水预热器正常工作时除盐水经过水-水换热器升温后的实际温度，而循环风量工作范围具体可以根据给水预热器系统最经常处于的工作状态来归类：

当循环风量Q1≥15万m

当循环风量Q2＜12万m

当循环风量12万m

根据以上信息，可以按照这三种循环风量范围进行进水温度的控制，具体的：将上述温度传感器和电控三通调节阀分别信号连接至PLC控制器，给水预热器工作时，PLC控制器通过获取温度传感器的数据并将之与所处循环风量范围的实际温度比对，根据比对结果对电控三通调节阀发出动作信号，通过进入给水预热器的热水量稳定调节除盐水进水温度；当循环风流量为Q1时，PLC自动稳定进水温度为50℃；当循环风的流量为Q2时，PLC自动稳定进水温度为60℃；当循环风流量为Q3时，PLC自动稳定进水温度为55℃；可以将此逻辑编辑进PLC控制器实现自动分级调节；也就是说，通过水-水换热器热侧的流量来调节冷侧的出口温度。由于在一个固定的循环风量下，进入给水预热器的除盐水的总流量是不能改变的，所以在热侧流量调节时，剩余的除盐水通过旁路管一同去到除氧器，这样就完成了进水温度自动分级调节的过程，保证了换热管外壁温度在任何情况下外壁温度大于100℃，也就保证了给水预热器在任何情况下不发生露点腐蚀；采取上述方法后，给水预热器进水温度自动分级调节，来自除盐水箱温度为t1的除盐水经水-水换热器加热调控进水温度t2，再经给水预热器加热后除盐水温度升为t3，利用此热水将温度为t1的除盐水加热至进水温度t2，不需要另外增加热源，更重要的是，无需一直保持进水温度在60℃的较高进水水温，从而可以改善给水预热器的效率，而改善给水预热器的效率，有利于降低进入干熄炉的循环气体的温度，强化干熄炉的换热效果；同时有利于提高从循环气体中回收热量的效率，可以更高效地将加热的除盐水送给锅炉，节约除氧器的蒸汽耗量，从而有利于降低整个干熄焦系统的能耗和提升干熄焦的处理能力、干熄效率。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。