本发明属于管式加热炉技术领域，特别涉及一种管式加热炉深度节能余热回收系统，适用于管式加热炉对流段采用余热锅炉回收烟气余热。本发明还提供了管式加热炉深度节能余热回收方法。
背景技术：
管式加热炉是石化装置中的主要耗能设备，石化装置节能的核心就在于管式加热炉的节能技术应用，通过降低管式加热炉排烟温度，提高加热炉热效率，以减少燃料消耗，降低装置整体能耗，具有重要的经济效益。
长期以来，部分管式加热炉，如重整四合一加热炉、脱氢工艺加热炉、苯乙烯工艺加热炉等，对流段采用余热锅炉进行烟气余热回收。现有技术中烟气换热最后一段锅炉省煤段给水温度受制于除氧限制，通常为104°c以上，受该冷端介质温位限制，排烟温度无法降至更低，通常为130°c以上，热效率约为92%，加热炉热效率难以进一步提高；部分企业为了降低排烟温度，采用低温冷水对烟气进行降温，虽然降低了排烟温度，但是回收的热量产生了大量极低温位的热水，没有实际经济价值，且造成配套设施增多，意义不大；现有技术中还有采用水热媒空气预热器技术，利用除氧水/除盐水作热媒，建立一个区别于原系统的新增闭路循环系统，以达到余热回收作用，但采用除氧水/除盐水为介质循环取出烟气余热需要与系统外的水系统相连，流程长，附件多，增加了操作的复杂性，并且长周期运行产生不凝气，也需定期处理，由于该技术水仅作为媒介使用，根本上仍属于常规空气预热器范畴，对系统的用汽等调控无实际作用。
因此，随着对管式加热炉节能要求的日益提高，研发一种能深度降低管式加热炉排烟温度，且回收热具有有效的经济效益的余热回收技术，具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明要解决的是现有技术中管式加热炉余热回收时排烟温度难以降低，热效率无法进一步提高的技术难题，提供了管式加热炉深度节能余热回收系统及余热回收方法，可进一步降低管式加热炉排烟温度，真正节约燃料并能有效配合系统调控，降低装置运行成本，实现深度节能。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的管式加热炉深度节能余热回收系统，包括一级烟气换热单元11、二级烟气换热单元12和空气换热单元13，其中：
所述一级烟气换热单元11和二级烟气换热单元12分别为气液换热器或布置于管式加热炉2对流段中的气液换热段；所述一级烟气换热单元11、所述空气换热单元13和所述二级烟气换热单元12的水路依次连接在所述管式加热炉2的给水管路21中，所述一级烟气换热单元11和所述二级烟气换热单元12的烟路依次设置于所述管式加热炉2的烟气管路22中，所述空气换热单元13连接在所述管式加热炉2的空气管路23中；所述管式加热炉2的锅炉给水先在所述一级烟气换热单元11中与所述管式加热炉2的烟气进行第一次换热，再通入所述空气换热单元13中与空气进行第二次换热，之后通入所述二级烟气换热单元12与烟气进行第三次换热。
优选地，所述气液换热器为管式换热器。进一步优选地，所述管式换热器的换热管为外带扩面结构的管或光管。
优选地，所述气液换热段包括隔热墙和设置于隔热墙内的换热管。进一步优选的，所述换热管为外带扩面结构的管或光管。
优选地，所述气液换热器为省煤器，所述气液换热段为省煤段。
优选地，所述空气换热单元13为气液换热器。
优选地，所述二级烟气换热单元12与所述管式加热炉2之间的所述给水管路21中设置有锅炉汽包。
本发明实施例还提供了一种管式加热炉深度节能余热回收方法，包括以下步骤：
1.将锅炉给水和管式加热炉烟气通入气液换热装置中进行第一次换热；
2.将空气和经第一次换热后的锅炉给水通入气液换热装置中进行第二次换热；
3.将所述第二次换热后的锅炉给水和所述第一次换热后的烟气通入气液换热装置中进行第三次换热；
4.将所述第二次换热后的空气通入管式加热炉中作为助燃空气。
优选地，将所述第三次换热后的烟气由烟囱排出，将所述第三次换热后的锅炉给水经锅炉汽包通入所述管式加热炉的汽水系统中。
本发明实施例的上述技术方案中所述管式加热炉深度节能余热回收系统可用于石油化工领域管式加热炉余热锅炉式余热回收系统的深度节能，可有效降低加热炉的排烟温度，减少热损失，提高管式加热炉的热效率，与现有余热回收系统相比，具有以下有益效果：
1.采用空气对一次换热后的锅炉给水进行换热后，可将锅炉给水可降至60~80°c，远低于热力除氧的104°c，解决除氧水温位问题，再与烟气二次进行换热，可进一步降低烟气排烟温度至80~100°c，提高加热炉热效率至94%以上；
2.采用燃烧用空气回收低温热，回收的热量输入到炉内，真正达到节约燃料消耗，降低运行成本；
3.换热器均为气液换热，换热系数高，换热效果好，节约占地，降低投资；
4.所用介质为锅炉给水和空气，均为原锅炉系统内部介质，不需另加媒介或工艺介质，系统简单；
5.操作灵活，可通过调节控制锅炉系统蒸汽产量，灵活配合装置用气需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的管式加热炉深度节能余热回收系统的系统图；
图2为本发明实施例提供的管式加热炉深度节能余热回收方法的流程图。
［主要元件符号说明］
1-管式加热炉深度节能余热回收系统；11-一级烟气换热单元；12-二级烟气换热单元；13-空气换热单元；2-管式加热炉；21-给水管路；22-烟气管路；23-空气管路；24-燃烧器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的问题，提供管式加热炉深度节能余热回收系统及余热回收方法，可进一步降低管式加热炉排烟温度，真正节约燃料并能有效配合系统调控。
本发明实施例提供了如图1所示的一种管式加热炉深度节能余热回收系统1，包括一级烟气换热单元11、二级烟气换热单元12和空气换热单元13，其中：
一级烟气换热单元11和二级烟气换热单元12可以使用气液换热器；气液换热器可以选用管式换热器，管式换热器的换热管可使用外带扩面结构的管或光管；气液换热器还可以使用省煤器；
一级烟气换热单元11和二级烟气换热单元12还可以是布置于管式加热炉2对流段中的气液换热段，该气液换热段可包括隔热结构和设置于隔热结构内的换热管，换热管可使用外带扩面结构的管或光管；气液换热段还可以为省煤段；
空气换热单元13也可以使用气液换热器。
一级烟气换热单元11、空气换热单元13和二级烟气换热单元12的水路依次连接在管式加热炉2的给水管路21中，一级烟气换热单元11和二级烟气换热单元12的烟路依次设置于管式加热炉2的烟气管路22中，空气换热单元13连接在管式加热炉2的空气管路23中；管式加热炉2的锅炉给水先在一级烟气换热单元11中与管式加热炉2的烟气进行第一次换热，再通入空气换热单元13中与空气进行第二次换热，之后通入二级烟气换热单元12与烟气进行第三次换热。
作为更佳的实施方式，空气管路23中设置鼓风机，空气换热单元13中换热后的空气通入管式加热炉2的燃烧器24中参与燃烧，二级烟气换热单元12与管式加热炉2之间的给水管路21中设置有锅炉汽包，第三次换热后的锅炉给水经锅炉汽包通入所述管式加热炉的汽水系统中。
为了更好地实现上述技术方案，本发明还提供了如图2所示的一种管式加热炉深度节能余热回收方法，其步骤如下：
s1.将锅炉给水和管式加热炉烟气通入气液换热装置中进行第一次换热；
s2.将空气和经第一次换热后的锅炉给水通入气液换热装置中进行第二次换热；
s3.将所述第二次换热后的锅炉给水和所述第一次换热后的烟气通入气液换热装置中进行第三次换热；
s4.将所述第二次换热后的空气通入管式加热炉中作为助燃空气。
第三次换热后的烟气可由烟囱排出，第三次换热后的锅炉给水经锅炉汽包通入所述管式加热炉的汽水系统中使用。
对于上述的本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。
在本发明的描述中，术语“一级”、“二级”、“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种管式加热炉深度节能余热回收系统，其特征在于，包括一级烟气换热单元（11）、二级烟气换热单元（12）和空气换热单元（13），其中：
所述一级烟气换热单元（11）和二级烟气换热单元（12）分别为气液换热器或布置于管式加热炉（2）对流段中的气液换热段；
所述一级烟气换热单元（11）、所述空气换热单元（13）和所述二级烟气换热单元（12）的水路依次连接在所述管式加热炉（2）的给水管路（21）中，所述一级烟气换热单元（11）和所述二级烟气换热单元（12）的烟路依次设置于所述管式加热炉（2）的烟气管路（22）中，所述空气换热单元（13）连接在所述管式加热炉（2）的空气管路（23）中；
所述管式加热炉（2）的锅炉给水先在所述一级烟气换热单元（11）中与所述管式加热炉（2）的烟气进行第一次换热，再通入所述空气换热单元（13）中与空气进行第二次换热，之后通入所述二级烟气换热单元（12）与烟气进行第三次换热。
2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述气液换热器为管式换热器。
3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述管式换热器的换热管为外带扩面结构的管或光管。
4.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述气液换热段包括隔热结构和设置于隔热结构内的换热管。
5.根据权利要求4所述的余热回收系统，其特征在于，所述换热管为外带扩面结构的管或光管。
6.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述气液换热器为省煤器，所述气液换热段为省煤段。
7.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述空气换热单元（13）为气液换热器。
8.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述二级烟气换热单元（12）与所述管式加热炉（2）之间的所述给水管路（21）中设置有锅炉汽包。
9.一种管式加热炉深度节能余热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
将锅炉给水和管式加热炉烟气通入气液换热装置中进行第一次换热；
将空气和经第一次换热后的锅炉给水通入气液换热装置中进行第二次换热；
将所述第二次换热后的锅炉给水和所述第一次换热后的烟气通入气液换热装置中进行第三次换热；
将所述第二次换热后的空气通入管式加热炉中作为助燃空气。
10.根据权利要求9所述的余热回收方法，其特征在于：
将所述第三次换热后的烟气由烟囱排出，将所述第三次换热后的锅炉给水经锅炉汽包通入所述管式加热炉的汽水系统中。
技术总结
本发明实施例提供了一种管式加热炉深度节能余热回收系统，包括一级烟气换热单元、二级烟气换热单元和空气换热单元。锅炉给水先在一级烟气换热单元中与管式加热炉的烟气进行第一次换热，再通入空气换热单元中与空气进行第二次换热，之后通入二级烟气换热单元与烟气进行第三次换热。系统采用空气对一次换热后的锅炉给水进行换热，再与烟气进行第二次换热，进一步降低烟气排烟温度，提高加热炉热效率至94%以上；采用燃烧用空气回收低温热，节约燃料消耗，降低运行成本；以锅炉给水和空气为介质，无需另加媒介或工艺介质，系统简单，操作灵活。本发明实施例还提供了一种管式加热炉深度节能余热回收方法。
技术研发人员：张铁峰;闫广豪;刘剑
受保护的技术使用者：上海浩用工业炉有限公司
技术研发日：.10.28
技术公布日：.02.07
