一、空氣預(yù)熱器概述
空氣預(yù)熱器是煉油廠加熱爐節(jié)能降耗的重要設(shè)備，其通過對(duì)爐內(nèi)高溫?zé)煔馀c燃燒所用空氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到降低排煙溫度，提高空氣溫度的目的，進(jìn)而提高熱效率，降低燃料消耗，減少有害氣體(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放。但過低的排煙溫度會(huì)引起設(shè)備露點(diǎn)腐蝕，降低空預(yù)器使用壽命。為此，以避開煙氣露點(diǎn)腐蝕，提升熱效率為動(dòng)力，推動(dòng)了各種類型空氣預(yù)熱器功能的不斷提升和完善，使得各種類型的空預(yù)器在煉油化工行業(yè)輪番應(yīng)用，帶動(dòng)了空預(yù)器行業(yè)的發(fā)展。
二、空氣預(yù)熱器原理
空氣預(yù)熱器的工作原理是：受熱面的一側(cè)通過煙氣、另一側(cè)通過空氣進(jìn)行熱交熱，結(jié)果是空氣吸熱，煙氣放熱，從而使煙氣排煙溫度下降，提高煙氣余熱的利用程度。經(jīng)過多年來的發(fā)展，空預(yù)器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜多樣，就位置而言，有放置在爐頂上，也有安放在地面上；就結(jié)構(gòu)而言，有回轉(zhuǎn)、列管、板式、熱管之分。
三、空氣預(yù)熱器作用
空預(yù)器在節(jié)能降耗中重要作用體現(xiàn)在：
1、改善并強(qiáng)化燃燒：當(dāng)經(jīng)過預(yù)熱器后的熱空氣進(jìn)入爐內(nèi)后，加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程，保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，起著改善、強(qiáng)化燃燒的作用。
2、強(qiáng)化傳熱：由于爐內(nèi)燃燒得到改善和強(qiáng)化，加上進(jìn)入爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度提高，爐內(nèi)平均溫度水平也有提高，從而可強(qiáng)化爐內(nèi)輻射傳熱。
3、減小爐內(nèi)損失，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率：由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，輻射熱交換的強(qiáng)化，可以降低化學(xué)不完全燃燒損失；另一方面，空氣預(yù)熱器利用煙氣余熱，進(jìn)一步降低了排煙損失，因此，提高了鍋爐熱效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)空氣在預(yù)熱器中溫度升高1.5℃時(shí)，排煙溫度可降低1℃。在鍋爐煙道中安裝空氣預(yù)熱器后，如果能把空氣預(yù)熱150-160℃,就可以降低排煙溫度110-120℃，可將鍋爐熱效率提高7％-7.5％，可節(jié)約燃料11%-12%。
四、空氣預(yù)熱器的分類
從工藝上，將空氣預(yù)熱器分為煙氣間接預(yù)熱空氣和直接預(yù)熱空氣兩種：
間接預(yù)熱空氣的主要有早期的工藝分支物流預(yù)熱空氣，冷進(jìn)料-熱油預(yù)熱空氣，熱載體預(yù)熱空氣，這些方案在上世紀(jì)80年代在常減壓蒸餾裝置得到應(yīng)用，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)在由于優(yōu)化換熱流程技術(shù)的完善，將爐子和空氣預(yù)熱器加入，反而使工藝控制復(fù)雜化，因此較少使用。煙氣直接預(yù)熱空氣的方案就是直接將熱量傳遞給空氣，它雖然有氣-氣傳熱效果差的弱點(diǎn)，但自成系統(tǒng)，與其它工藝過程無關(guān)，當(dāng)空預(yù)器出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)工藝過程，因此在煉油加熱爐上得到了廣泛的應(yīng)用。
按其換熱特點(diǎn)，空預(yù)器分為管式（鋼管、鑄鐵管、玻璃管、搪瓷管）空預(yù)器，熱管式空預(yù)器，板式空預(yù)器、水熱媒空預(yù)器、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器等。各式各樣的空預(yù)器的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法各不相同，適用范圍也不相同。就石油化工行業(yè)而言，歐洲國家比較喜歡鋼管-鑄鐵管-玻璃管三段組合式空氣預(yù)熱器，美國用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器較多，國內(nèi)則是熱管式空氣預(yù)熱器用的最為普遍。
1、管式空氣預(yù)熱器是最早使用的空氣預(yù)熱器，為氣-氣換熱，制造簡單，維護(hù)成本低，存在傳熱效率率低、重量大。存在嚴(yán)重的露點(diǎn)腐蝕問題，目前應(yīng)用的搪瓷管、玻璃管預(yù)熱器都是管式空預(yù)器變代升級(jí)。
2、熱管式空氣預(yù)熱器開發(fā)于上世紀(jì)60年代，利用水的相變進(jìn)行熱交換，傳熱效率高，安裝方便，性價(jià)比較高，是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的一種空氣預(yù)熱器。
3、板式空氣預(yù)熱器采用波紋板片作為傳熱元件,一定數(shù)量的波紋板片疊合成板束,煙氣-空氣通過板片直接換熱, 目前在用的都是單程強(qiáng)制換熱，換熱面積大，熱效率高。
4、水熱媒空氣預(yù)熱器利用除氧水或除鹽水作熱媒,建立一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱媒水通過放置在加熱爐對(duì)流室出口的煙氣換熱器吸收煙氣的熱量 ,再通過布置在鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣預(yù)熱器放出熱量,加熱空氣，如此循環(huán)將煙氣熱量傳遞 給加熱爐所需的空氣。
5、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器內(nèi)置蓄熱元件，放置在扇形隔倉內(nèi)，交替與煙氣和空氣進(jìn)行換熱。
五、空氣預(yù)熱器的展望
長期的實(shí)踐表明：空預(yù)器的發(fā)展進(jìn)步，其動(dòng)力就是圍繞提高熱效率、克服煙氣露點(diǎn)腐蝕，保證設(shè)備長周期運(yùn)行所展開，為避開露點(diǎn)腐蝕，工程技術(shù)人員想盡各種方案，從管式至熱管至水熱媒，再至板式空預(yù)器，其核心就是避免露點(diǎn)腐蝕，提高熱效率。將來的空氣預(yù)熱器將從材料的角度，直接選擇真正的抗露點(diǎn)腐蝕材料，將使空預(yù)器的結(jié)構(gòu)大大簡化，從根本上解決露點(diǎn)腐蝕問題，再結(jié)合工藝上傳熱技術(shù)的改進(jìn)，將來的空氣預(yù)熱器將逐步過渡到操作簡便，免維護(hù)，長周期運(yùn)行的軌道上來，一批新型的抗露點(diǎn)腐蝕預(yù)熱器將更好地服務(wù)于各行各業(yè)。