高效节能换热器概述

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1、·8·2009年第6期石油和化工节能高效节能换热器概述刘乾刘阳子（中国天辰工程公司天津300400）摘要本文简要介绍了管壳式换热器换热管强化传热技术和壳程强化传热技术，分析了各自的原理、优缺点及推荐使用场合。关键词换热器节能减排强化传热目前在我国石油化工行业中，换热设备投资占增多。应用强化传热技术的目的是为了进一步提高设备投资的30%以上，在换热设备中，使用量最大换热设备的效率，减少能量传递过程中的损失，更的是管壳式换热器，其中80%以上的管壳式换热器合理更有效地利用能源。提高传热系数、扩大单位仍采用弓形折流板光管结构，这种结构决定了换热传热面积、增大传热温差是强化传热

2、的三种途径，器传热效果差，壳程压降大，与我国正在推行的节其中提高传热系数是当今强化传热的重点。能减排政策不相适应。因此提高换热器的效能对化1换热管强化传热技术工行业节能减排、提高效益非常重要。换热设备传热过程的强化就是力求使换热设管程的强化传热通常是对光管进行加工得到备在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能各种结构的异形管，如螺旋槽纹管、横槽纹管、波﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌3.6优化组合效益也有影响。煤制油如果与炼油、热电联产、制煤化工产业如能与炼油、IGCC热电、制氢等行氢相结合，可以共用制氢、空分

3、制氧、热电、污水业很好地有机联合，就可以达到减少投资、降低原处理、产品销售等系统。煤制油的初级产品还可与料和能量消耗、优化管理、减少温室气体排放、理炼油共用或部分共用产品精制系统，轻油收率和油顺销售渠道并降低销售成本双赢的结果，最大限度品质量都可以得到优化、提高。地发挥我国煤炭资源的优势。可以使单一工厂无法深加工的小宗副产品得到合理利用，提高副产品的附加值。可以减少投资、4结语减少CO2排放，并使能量能得到充分优化利用，效目前正在考虑建设的煤制油工厂或煤制烯烃益明显。的规模一般为：油品生产规模是300万t/a，烯烃综上所述，煤制油或煤化工产业如果与炼油、生产规模为60万

4、～100万t/a（其中乙烯生产能力IGCC热电、制氢等产业优化组合，就可以达到减少30万～50万t/a）。目前世界上以石油为原料的炼投资、降低原料和能量消耗、提高产品附加值、减油厂经济规模的加工能力为1000万t/a，大的炼油少温室气体排放、优化管理、理顺销售渠道并降低厂加工能力已经达到2000万t/a以上。乙烯工厂销售成本的双赢结果，最大限度地发挥我国煤炭资的生产能力也都在100万t/a左右，大的乙烯厂年源的优势。因此，我们认为，跨行业联产之路是煤能力达到200万t以上，而且往往都与炼油厂一体化工产业发展的高效节能之路。化。如果煤制油生产规模达到1000万t/a，气化

5、和空分部分则需要几十条主要生产线，液化或合成单作者简介梁龙虎（1956-），中国石化集团洛元也需要几条生产线来完成，工厂结构复杂程度很阳石油化工工程公司副总工程师，教授级高工，享高，而且运营管理也十分复杂，规模效益难以发挥。受国务院政府特殊津贴专家。长期从事石油化工工规模小的煤制油或煤化工工厂副产品量也比艺及工程技术开发和技术管理工作，近几年主要负较少，难以单独加工成高附加值产品，对整体经济责煤制烯烃等煤化工工程技术开发工作。石油和化工节能2009年第6期·9·纹管、低螺纹翅片管（螺纹管）、螺旋扁管、多孔与阻力性能比非常接近。波纹管的波形大致可分为表面管、针翅管等，通过

6、这些异形管进行传热强化。以下几类：波鼓形、梯形、缩放形和波节形，详细1.1螺旋槽纹管结构分别见图3～6。螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成，如图1所示，有单头和多头之分，其管内强化传热主要由两种流动方式决定：一是螺旋槽近壁处流动的限制作用，使管内流体做整体螺旋运动产生的局部二次流动；二是螺旋槽所导致的形体阻力，产生逆向压力梯度使边界层分离。螺旋槽纹管具有双面强化传热的作用，适用于对流、沸腾和冷凝等工况，抗污垢性能高于光管，传热性能较光管提高2～4倍。图3波鼓形波纹管图1螺旋槽纹管1.2横槽纹管横槽纹管如图2所示，其强化机理为：当管内图4梯形波纹管流体流经横向环肋时，管壁附近

7、形成轴向漩涡，增加了边界层的扰动，使边界层分离，有利于热量的传递。当漩涡将要消失时流体又经过下一个横向环肋，因此不断产生涡流，保持了稳定的强化传热作用。研究和实际应用证明：横槽纹管与单头螺旋槽纹管比较，在相同流速下，流体阻力要大一些，传热性能好些，其应用场合与螺旋槽纹管相同。图5缩放管图2横槽纹管1.3波纹管对波纹管按流体力学观点分析：在波峰处流体速度降低，静压增加，在波谷处流速增加，静压降低。流体的流动在反复改变轴向压力梯度下进行，产生了剧烈的漩涡，冲刷流体的边界层，使边界层减薄。因此用波纹管做换热管从理论上讲：由于波节的存在，增加了对