1. 自清洗流化床換熱器

　　美國正在竭力推薦原油預熱換熱器采用結垢為零的自清洗流化床換熱器，以節(jié)減能耗，據(jù)統(tǒng)計，因原油在預熱換熱器中結垢，**年能耗費用達到45億美元。采用自清洗式流化床換熱器在管內(nèi)采用循環(huán)流化的固體顆粒(3mm切割金屬絲)，可不斷沖刷換熱表面。表2列出原油換熱用常規(guī)換熱器與自清洗換熱器的運行比較。圖1和2為自清洗流化床換熱器。

　　表1 原油換熱用常規(guī)換熱器與自清洗換熱器的運行比較

　　參數(shù)

　　常規(guī)換熱器

　　自清洗換熱器

　　入口溫度，℃

　　出口溫度，℃

　　管內(nèi)液體流速，m/s

　　管長，m

　　管內(nèi)結垢因子，m2/kw

　　設計的總傳熱系數(shù)，k值，w/ m2k

　　傳熱面積，m2

　　總需傳熱面積，m2

　　150

　　175

　　1.2

　　6

　　0.

　　125

　　350

　　700

　　150

　　175

　　1.56

　　3.8

　　1504

　　117

　　229

　　注：管程：原油，殼程：烴類。殼程烴類入口和出口溫度分別為263℃和225℃。

　　采用自清洗式流化床換熱器，可使加熱爐供入能量節(jié)減約50%。對于高能量回收設計，換熱器管長可放大到10m。

　　圖1 自清洗流化床換熱器

　　圖2 流化床原油預熱器組(一個殼體，管束內(nèi)并行地通過兩種流體)

　　2. 螺旋式換熱器

　　管殼式換熱器是化工生產(chǎn)中重要的熱能交換設備，近年來一種新型的管殼式換熱器——螺旋隔板換熱器由于節(jié)能、節(jié)材效果顯著而備受關注。

　　螺旋折流板換熱器是一種新型換熱設備，它與傳統(tǒng)的換熱器區(qū)別僅限于折流板結構。這種換熱設備吸取了弓形折流板的優(yōu)點，克服了弓形折流板的缺陷，是目前折流形式中*具優(yōu)勢的折流板形式。它的傳熱系數(shù)較高，在一般情況下要比弓形折流板形式高40%左右，另外又消除了一些不必要的能耗，特別適宜于處理含固體顆粒、粉塵、泥沙等的流體。

　　采用螺旋式換熱器(SHE，Spiral heat exchange)是替代管殼式換熱器(S & T)的低投資方案。它采用二個平行板式螺旋體可實現(xiàn)100%對流傳熱，通道內(nèi)設置的螺栓和彎曲造型有助于促進紊流流動和傳熱，熱回收效果好，與管殼式換熱器相比，傳熱系數(shù)可提高一倍。圖3為100%對流的螺旋式換熱器，圖4示明螺旋通道內(nèi)設置螺栓以強化傳熱，圖5示明局部流速提高可對部分結垢通道起到?jīng)_刷效果。

　　圖3. 100%對流的螺旋式換熱器熱回收效果好

　　圖4. 螺旋通道內(nèi)設置螺栓以強化傳熱

　　圖5. 局部流速提高可對部分結垢通道起到?jīng)_刷效果

　　螺旋式換熱器己在國外應用于煉油和石化行業(yè)許多領域。

　　應用實例：

　　(1)用于催化裂化油漿冷卻，油漿中含高達1%的顆粒細粉催化劑。德國一煉油廠采用螺旋式換熱器替代雙管式換熱器。原來，雙管式換熱器運行10天就需要清洗3天，花費大。改用螺旋式換熱器后，運行5年也無需清洗，1年內(nèi)償還投資。

　　(2)中歐一煉油廠采用螺旋式換熱器用作減粘進料/產(chǎn)品換熱。進料為常壓渣油，預熱后進加熱爐，再送去裂化。離開減粘裝置的產(chǎn)品溫度為370℃。原采用管殼式換熱器冷卻時，存在嚴重的結垢問題，管側形成焦炭和瀝青質(zhì)，每2個月要將換熱器拆開清洗。改用螺旋式換熱器后，運行三年多，也未停工過。

　　(3)適用于PVC和PTA生產(chǎn)過程。

　　華南理工大學先后研制開發(fā)了不同類型的螺旋隔板換熱器，與相同規(guī)格尺寸的弓形隔板換熱器相比，其總傳熱系數(shù)提高近一半;在相同壓降下，傳熱效率提高10%。目前該新型換熱器已在8家企業(yè)獲得應用。

　　3. 開口擋板管殼式換熱器

　　殼牌公司開發(fā)了名為EMbaffle的創(chuàng)新型換熱器，這種換熱器設計可使過程工業(yè)改進操作性能、節(jié)能、*大限度地減少廢熱、降低操作和維修費用，并限制環(huán)境排放。

　　該專利技術比常規(guī)管殼式園缺擋板型管束設計具有好幾方面優(yōu)點。新設計采用被分割和擴展的板材制作的開口金屬擋板(管子支撐)(見圖6)，開放型結構使縱向流動方式降低水力阻力。其結果：因流動而引起的管子振動減小。其他的操作效益為：較低的結垢速率;殼程較低的壓降;避免不利的流動而引起的管子振動;提高傳熱能力。

　　圖6 EMbaffle管束換熱器設計采用開放式結構的開口金屬擋板

　　傳統(tǒng)園缺型擋板換熱器易快速發(fā)生結垢的滯流區(qū)或死區(qū)則不復存在。因結垢而產(chǎn)生的事故減少，從而延長了生產(chǎn)裝置的操作時間;維修、清洗周期延長，熱回收量增加;同時加熱爐燃料燃燒量減少，從而可減少CO2排放。該EMbaffle技術己申請專利。

　　該新技術己在歐洲一復雜型煉油廠原油預熱系統(tǒng)工業(yè)化應用。2004年初，該原油蒸餾裝置三臺常規(guī)的管殼式園缺擋板換熱器被替換為二臺螺旋擋板管束換熱器和一臺EMbaffle管束換熱器。由于采用一個內(nèi)部殼體，設置二個流向的管束，管道不改變，屬高效的低成本更替方案。管側流向由特殊的頭部設計使之改變。

　　操作3個月以后，對不同的換熱器進行比較后發(fā)現(xiàn)，EMbaffle換熱器傳熱性能提高了24%，壓降也大大降低。此外，EMbaffle換熱器所用管子數(shù)要少18%。與常規(guī)管殼式園缺擋板換熱器相比較，結垢的傾向性幾乎要低2倍。對于10MW的換熱器，能量節(jié)約為0.025~0.060 PJ/a，從而使操作費用節(jié)的5萬~10萬歐元/年。

　　4. 空心環(huán)管殼式換熱器

　　研制結構緊湊，傳熱高效，省材節(jié)能，輕巧并小型化的新型換熱器已經(jīng)成為過程工業(yè)急需的設備。華南理工大學傳熱強化與過程節(jié)能教育部重點實驗室開發(fā)的新型殼程強化傳熱技術，推出空心環(huán)管殼式換熱器，已有大慶煉化公司等4家企業(yè)的節(jié)能改造項目采用了該換熱器，煉油能耗明顯降低，據(jù)稱，為企業(yè)年增效1.2億元。

　　由上海貝谷換熱器制造有限公司自主開發(fā)的波紋管換熱器年生產(chǎn)能力已達800~1000臺，這標志著該節(jié)能產(chǎn)品已進入產(chǎn)業(yè)化階段。目前常用的各類換熱器都不同程度存在效率低、能耗高、資源浪費嚴重、易腐蝕結垢等難題。根介紹，波紋管換熱器可較好解決上述問題，同時節(jié)能效果更為明顯。經(jīng)測試和實際應用證明，新型節(jié)能波紋管換熱器傳熱效率高，是工業(yè)常用管殼式換熱器的2.5~3.5倍，節(jié)能率、節(jié)水率高達50%左右。同時設備防腐、防垢能力強，使用壽命長。上世紀九十年代初開始運行的40余臺波紋管換熱器至今十余年仍做到了無故障、無清洗、無維修。新型節(jié)能型波紋管換熱器主要用于石油化工、供熱、冶金、食品、飲料、造紙、機械等領域。

　　5. 組合式連續(xù)螺旋多殼程節(jié)能換熱器

　　廣泛應用在石油化工行業(yè)的換熱器，是決定企業(yè)能耗水平的主導性因素，也是行業(yè)節(jié)能挖潛的關鍵設備。在石油、化工、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。這些過程都需通過換熱器來完成。截至目前，石油和化工行業(yè)普遍應用的是管殼式換熱器。雖然近年來這種傳統(tǒng)換熱器受到了新型產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，但因為其結構簡單、成本低廉、耐壓能力強、操作彈性大、應用材料廣等原因，仍在行業(yè)內(nèi)占據(jù)**優(yōu)勢。因此，以新型技術提高管殼式換熱器能效成為行業(yè)急需的節(jié)能手段。西安交通大學能源與動力工程學院動力工程多項流國家重點實驗室課題組研發(fā)成功“組合式及多殼程管殼式換熱器”，比傳統(tǒng)的弓形換熱器提高能效8.3%，且不會增加企業(yè)成本，對化工節(jié)能意義重大。

　　新一代傳熱技術與高效換熱設備課題組對管殼式換熱器研究后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的非連續(xù)單殼程換熱器中，相鄰的折流板之間三角形區(qū)域漏流嚴重，導致相同流量下的傳熱量不如其他類型換熱器。換熱能力低成為困擾其發(fā)揮優(yōu)勢的瓶頸。為解決這一問題，他們研發(fā)出了連續(xù)性單殼程換熱器。在此基礎上，又在全國率先提出了組合式及多殼程管殼式換熱器的概念，即外連續(xù)+內(nèi)非連續(xù)，并設計出外殼程為連續(xù)螺旋折流板、內(nèi)殼程為弓形折流板形式的組合式多殼程的換熱器。

　　這種新型組合式連續(xù)螺旋多殼程換熱器在減少熱交換阻力的同時，使換熱能效比傳統(tǒng)的管殼式換熱器提高約8.3%，而且通過局部優(yōu)化，能效還有望進一步提高。此外，這種新型換熱器雖然提高了能效，但造價并沒有提高。

　　目前，這種新型換熱器已經(jīng)在鄭州意達換熱設備有限公司和廣東吉榮空調(diào)有限公司得到工業(yè)化應用。課題組正在按工業(yè)化要求對產(chǎn)品進行進一步優(yōu)化。該技術已經(jīng)申請中國發(fā)明專利5項，美國發(fā)明專利1項。

　　6. 新型板翅式換熱器

　　南京工業(yè)大學等單位完成的高效、緊湊、節(jié)能的新型板翅式換熱器的關鍵技術及工業(yè)應用項目，2009年6月初通過中國石油和化學工業(yè)協(xié)會組織的成果鑒定。

　　該項目完成了新型板翅式換熱器從設計、制造到優(yōu)化的關鍵技術的研究，開發(fā)了板翅式換熱器設計軟件包-PFECAD，以及用鎳基釬料制造不銹鋼板翅式換熱器的新工藝。以此為基礎，項目組研發(fā)出多種新型板翅式換熱器產(chǎn)品，如具有蜂窩狀加強結構和新型液相均分器的變截面板翅式換熱器，肋片式相變傳熱結構的板翅式換熱器，集預冷、冷卻、分離、過濾4種功能于一體的換熱器等。這些設備已在壓縮機、汽車、冷凍式干燥機、油氣回收、燃油燃氣鍋爐余熱回收和電子散熱等領域得到工業(yè)化應用，并大量出口到歐美等地，累計新增銷售8.4億元。

　　7. 高效螺旋折流板換熱器

　　換熱器是石油化工、冶金、電力等行業(yè)的主要設備，其設計制造水平的高低直接關乎換熱效果，影響能耗。目前管殼式換熱器約占我國全部換熱器量的70%~80%，石化企業(yè)換熱器更是占全部設備的40%以上。國內(nèi)外絕大多數(shù)在役的管殼式換熱器還在采用垂直弓型折流板結構，存在流動死區(qū)大、殼程流動阻力大、易積垢等不足，換熱器整體傳熱效率低，使用周期短，還容易誘發(fā)管束的振動噪音。

　　新型高效螺旋折流板換熱器有望成為管殼式換熱器升級換代的主導產(chǎn)品，大型石油、化工企業(yè)將能以簡捷和低成本的方式實現(xiàn)節(jié)能。

　　此外，全封閉流道連續(xù)型無中心管螺旋折流板換熱器還使管殼式換熱器制造變得相對簡單，不僅能夠大大降低加工制造成本，還可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、體積和結構特點，分別采取整體加工組裝和分成四(六、八)組管束加工組裝的不同加工形式，更容易實現(xiàn)大型化。

　　2011年8月中旬，杭州華東化工裝備實業(yè)有限公司研制的新型高效螺旋折流板換熱器——全封閉流道連續(xù)型無中心管螺旋折流板換熱器在杭州龍山化工有限公司應用后，換熱器傳熱效率較原先提高了79.8%。

　　華東公司研制的這種全封閉流道連續(xù)型無中心管螺旋折流板換熱器，使殼程內(nèi)介質(zhì)以理想的螺旋流形式通過殼程流道。其創(chuàng)新點體現(xiàn)在三個方面：一是自主設計了一種無中心管的全封閉螺旋流道，在一個螺旋行程內(nèi)，由兩塊以上折流板連續(xù)組成螺旋組，若干個螺旋組通過聯(lián)結板連接，與殼體內(nèi)壁和傳熱管外壁形成密封螺旋流道，使換熱器的殼程內(nèi)形成真正意義的全封閉螺旋流道，從而大大提高了流體的湍流程度，減少了積垢，提高了換熱效率;二是采用了阻流板技術，減少了熱量損失;三是采用了整體防震技術，進一步強化了換熱器管束的抗振能力，延長了設備的使用壽命。該換熱器獲得國家發(fā)明專利和國際發(fā)明專利。

　　由滄州渤海石化制造分公司制造的兩臺折流桿式換熱器管束，經(jīng)專業(yè)檢測達到規(guī)范要求，正式交付用戶使用。與傳統(tǒng)的折流板換熱器相比，該換熱器具有管束振動小、殼程壓降明顯降低、總傳熱效率高、結垢速率低等優(yōu)點。該公司通過大膽實施了技術創(chuàng)新和工藝改進，掌握了折流桿式換熱器管束的制作技術，在保證質(zhì)量的同時，還改進了該換熱器管束的外觀。

　　2011年11月22日，天津渤化石化有限公司與大慶石化公司簽訂合同，采購大慶石化機械廠9臺高效螺旋折流板換熱器。這些設備用于目前世界單套能力*大、國內(nèi)首套年60萬噸丙烷脫氫制丙烯化工裝置。這個廠與美國魯姆斯熱傳遞公司已有長達9年的合作，是美國魯姆斯熱傳遞公司授權的螺旋折流板換熱器專利制造廠。這個廠致力于高效換熱器的制造與銷售，成功打開國內(nèi)外市場，訂單以每年20%的速度穩(wěn)步遞增。今年年初至今，這個廠螺旋折流板換熱器銷量增長33%。

　　8. 節(jié)能蒸發(fā)式冷凝器

　　洛陽隆華制冷設備有限公司開發(fā)出節(jié)能新設備———蒸發(fā)式冷凝器。該產(chǎn)品經(jīng)唐山三友化工集團、河北寶碩化工公司、山東?；瘓F、山西蘭花化工公司等化工企業(yè)使用后，節(jié)能效果明顯。

　　蒸發(fā)式冷凝器是按*優(yōu)化的換熱機理設計，中心部件———冷凝盤管組選用高傳導材料08AL的異性橢圓形管制成，提高了介質(zhì)的換熱系數(shù)。該產(chǎn)品利用管子外表的水膜蒸發(fā)，通過傳質(zhì)和傳熱使管內(nèi)工質(zhì)降溫冷凝，每千克水蒸發(fā)吸收680W的熱量，同時還不用再設置冷卻設備，由于其工作原理和濕球溫度有關，夏季冷凝溫度也不會升高，既提高了設備效能，又達到節(jié)水、節(jié)電，節(jié)約能源的目的。

　　而傳統(tǒng)的水冷冷凝器是利用大量的冷卻水的溫升來提取管內(nèi)工質(zhì)的熱量，每千克水每降低1度只能帶走1.16W的熱量，而且需要大量的冷卻水，即使采用循環(huán)水，還需配置冷卻塔和水泵、水池等，特別是在夏季，隨著環(huán)境溫度的升高使冷卻水溫高，導致冷凝溫度升高，消耗功率增加。

　　蒸發(fā)式冷凝器與水冷冷凝器相比平均流速提高15%～18%，性能提高25%，設備體積縮小，配機動力降低，降低制冷裝置能耗10%。整機采用二次布水器、預冷翅片管、高效內(nèi)肋異性管等3項國家專利技術，增大了換熱面積，降低了引風機的能耗，避免了圓管易出現(xiàn)的水膜干點和水在高結垢溫度段的嚴重結垢現(xiàn)象。冬季干運行時，不啟動水泵同樣能保持設備的性能不受影響，運行費用降低，達到節(jié)能效果。

　　具有自主知識產(chǎn)權的甲醇、合成氨用新型高效節(jié)能成套裝置——變頻蒸發(fā)式空冷器由洛陽隆華制冷設備有限公司開發(fā)成功。該裝置具有節(jié)能降耗和節(jié)約資源的特點，一套10萬噸/年甲醇裝置采用變頻蒸發(fā)式空冷器成套節(jié)能裝置，年節(jié)電節(jié)水率至少可達10%。

　　據(jù)介紹，該成套裝置設備主要應用于甲醇、合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)的合成、精餾、壓縮、冰機冷凝等關鍵工藝過程。它的主要創(chuàng)新之處在于：換熱機理**，將水的蒸發(fā)與空氣冷卻、傳熱、傳質(zhì)過程融為一體;利用空氣冷卻的翅片預冷段和水膜減壓蒸發(fā)段相結合，強化換熱，熱效率高，預冷后流體進入蒸發(fā)段的溫度低，不易結垢;將空冷的通風機和蒸發(fā)的陰風機合為一體，能效比高。

　　與傳統(tǒng)水冷器相比，變頻蒸發(fā)式空冷器冷卻冷凝的工藝流體溫度更低，節(jié)水和節(jié)能可達到更高工藝參數(shù)要求，產(chǎn)品質(zhì)量高成本低，從而提高產(chǎn)品的市場競爭能力。

　　該成套裝置產(chǎn)品已成功應用于山東紅日阿康化工股份有限公司10萬噸/年甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)。運行證明，變頻蒸發(fā)式空冷器成套節(jié)能裝置達到了設計要求和預期的目的，取得了顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。與裝置過去采用的傳統(tǒng)水冷器相比，節(jié)水67%，節(jié)電58%，綜合節(jié)能率達60%以上。

　　河北威力制冷設備有限公司研發(fā)的高效節(jié)能專利產(chǎn)品ZNX型蒸發(fā)式冷凝器，在石家莊元氏宏升化工有限公司得到成功應用。使用該設備，可使氨基乙酸產(chǎn)出率提高4%，原料甲醇用量降低6%，還有效解決了傳統(tǒng)換熱設備高耗水、高耗電、高運行成本，使用壽命短的“三高一短”問題。據(jù)介紹，氨基乙酸為精細化工產(chǎn)品，其*大的用途是合成除草劑草甘膦。氨基乙酸生產(chǎn)節(jié)能降耗的關鍵，在于提高甲醇降溫效果，減少甲醇用量，降低水、電消耗。新型冷凝器采用了**的熱傳導技術，利用水膜蒸發(fā)帶走潛熱，與傳統(tǒng)的空冷式、水冷式冷凝器相比，換熱能力提高幾十倍;用不銹鋼波節(jié)管代替普通光管，增大了傳熱系數(shù)，提高了冷凝效果;設備結構由原來的管殼式或列管式結構，改為集水池、冷卻塔、冷卻器、泵、管、閥于一體的組合結構，不僅在生產(chǎn)中節(jié)水80%、節(jié)電25%，還節(jié)約設備占地40%、節(jié)省鋼材50%以上。據(jù)了解，繼2008年初該設備在元氏宏升化工有限公司運用并取得成功后，又有21臺設備先后在河北、山東等地的15家氨基乙酸生產(chǎn)廠家推廣應用，均取得了較好的節(jié)能效果，受到氨基乙酸企業(yè)的青睞。

　　河北威力制冷設備有限公司研制開發(fā)的蒸發(fā)式水冷器**成功應用在焦化行業(yè)，解決了長期困擾焦化行業(yè)的高能耗難題。這種蒸發(fā)式水冷器以節(jié)水90%、節(jié)電50%、降低運行成本40%~60%等優(yōu)勢，將在焦化行業(yè)節(jié)能減排、降耗增效中發(fā)揮作用。據(jù)介紹，焦化行業(yè)在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的過程中，用初冷器水冷卻焦爐煤氣，冷卻效果直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量及效益。傳統(tǒng)初冷器冷卻一般都采用水池、冷卻塔、水泵及連接管道組成的敞開式冷卻系統(tǒng)，冷卻效果差、能耗高、焦油產(chǎn)量低。為改變這一局面，河北威力制冷設備有限公司經(jīng)過攻關，為焦化行業(yè)量身定制了蒸發(fā)式水冷器。這種水冷器采用**的水膜蒸發(fā)傳熱技術，將水冷與空冷、傳熱與傳質(zhì)融為一體，通過管外水膜的蒸發(fā)，強化管外傳熱。在材料選用上，威力公司采用了橢圓管、不銹鋼波節(jié)管、銅內(nèi)外翅片管、ACC管等**的高科技碳鋼新材料，增大了傳熱面積，從而提高了導熱系數(shù)及熱交換效率。另外，與傳統(tǒng)初冷器不同的是，蒸發(fā)式水冷器是工藝介質(zhì)走管內(nèi)，水和空氣走管外，運行水溫低，所以不易堵塞、結垢，保證了設備的平穩(wěn)安全運行。河北金鑫焦化公司在新上的焦化項目中，使用了8臺威力公司新開發(fā)的2250型蒸發(fā)式水冷器。經(jīng)對比，系統(tǒng)用水量由原來的1000立方米降至100立方米，年運行費用由原來的209萬元降為92萬元，而且由于制造管材采用了碳鋼管，整體采用了熱浸鋅工藝，還提高了設備的使用壽命。

　　山東飛達化工科技有限公司針對冰機出口氨冷凝器冷卻效果差的實際情況，在合成氨系統(tǒng)新增氨蒸發(fā)式冷凝器。據(jù)介紹，設備投資30萬元、基建投資0.5萬元、設備平臺和管道等投資4.5萬元，合計項目投資35萬元。在保持冰機電流不變的情況下，合成系統(tǒng)氨冷凝器溫度降低，使合成氨凈值提高，在同等消耗的情況下每天增加4噸氨產(chǎn)量，按夏季運行情況計算，則增加利潤112萬元。

　　9. 節(jié)能的全焊型換熱器

　　由上海滬星化工設備有限公司研制的全焊型板式換熱器，因具節(jié)能增效功能突出，成為雙氧水、甲醇制備過程中加熱、冷卻工藝的**設備。

　　通常雙氧水在氫化、氧化等過程中，需要加熱或冷卻的溫度范圍多數(shù)在150℃以下，過去我國雙氧水企業(yè)選用換熱設備時大都采用可拆型板式換熱器。這種換熱器的密封墊必須使用耐腐蝕的氟橡膠，一次性投資大、維修成本高。上海一家從事化工工程設計的公司，根據(jù)雙氧水制備工藝特點，對不同種類換熱器的性能和特點進行比較后，提出以全焊型板式換熱器替代可拆型板式換熱器方案，大大降低了初期資金投入。同時全焊型板式換熱器在滿足工藝要求的情況下，既節(jié)能降耗，又減少了日常維護和維修成本。

　　目前，全焊型板式換熱器已成功應用于山東博匯海力化工4萬噸/年雙氧水工程、四川川化4萬噸/年雙氧水工程、貴州赤天化6萬噸/年雙氧水工程、四川金圣賽瑞化工6萬噸/年雙氧水工程、援助緬甸2萬噸/年雙氧水工程以及中國石化10萬噸/年雙氧水擴建工程等，發(fā)揮了獨特的節(jié)能增效作用。

　　目前該設備正在甲醇精餾系統(tǒng)的予精餾塔后的冷卻、主精餾塔后的冷卻、精醇冷卻中發(fā)揮作用。福建順昌富寶實業(yè)有限公司新增加一套4萬噸甲醇精餾裝置，其中冷卻器使用了上海滬星化工設備有限公司生產(chǎn)的全焊型板式換熱器后，一次性投資相比其他傳統(tǒng)的換熱器節(jié)省了20%，同時年可減少停機時間50小時，增加產(chǎn)量270噸，增效50多萬元。

　　10. 高效節(jié)能板殼式換熱器

　　由甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司自主設計制造的重大石化裝備——平方米高效節(jié)能板殼式換熱器，于2009年7月5日通過驗收。這臺國內(nèi)單臺換熱面積*大的國產(chǎn)板殼式換熱器，應用于中國石油烏魯木齊石化分公司100萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置。

　　藍科石化高新公司在研制該裝備的過程中，成功攻克了超大型化的難題，作為一個重要里程碑，它標志著國產(chǎn)板殼式換熱器已跨入國際**行列。

　　平方米大型板殼式換熱器是當今石油化工企業(yè)連續(xù)重整裝置中的關鍵設備。該裝備節(jié)能、降耗、減排效果優(yōu)異，按設計熱負荷116MW、年操作時間8000小時計算，每年可節(jié)約燃料油7.98萬噸、燃料費2.47億元，減少二氧化碳排放量約24.74萬噸。該裝備先后被列入科技部“十一五”國家科技支撐計劃項目、國家發(fā)改委“十一五”重大技術裝備研制和重大產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)專項規(guī)劃及重大技術裝備研制專項。

　　據(jù)介紹，平方米高效節(jié)能板殼式換熱器的研制成功，為國內(nèi)煉油、化工行業(yè)的發(fā)展提供了有力的設備保障，打破了國外技術壟斷，提高了我國石化行業(yè)裝備研發(fā)制造能力。由于產(chǎn)品的換熱效率高，設備每年可降低能耗MW，年均節(jié)能收入為7980萬元。

　　據(jù)了解，該板殼式換熱器以板為傳熱面,傳熱效能好，傳熱系數(shù)約為管殼式換熱器的兩倍。其結構緊湊，體積小;耐溫、抗壓，*高工作溫度可達800℃，*高工作壓力達6.3兆帕。該換熱器扁平流道中的流體高速流動，且板面平滑、不易結垢。板束可拆出，清洗也方便。

　　板殼式換熱器已廣泛應用于石油化工、造紙、制藥和食品等行業(yè)。甘肅藍科石化高新公司是目前國內(nèi)**一家可以制造大型板殼式換熱器的企業(yè)，其設計及制造水平均已達到國際**水平，所生產(chǎn)的產(chǎn)品可完全取代國外同類產(chǎn)品。

　　11. 阿法拉伐公司供應節(jié)能的Packinox緊湊型換熱器

　　瑞典阿法拉伐(Alfa Laval)公司是傳熱、離心分離和流體處理的****者，該公司宣布，獲得哈薩克斯坦一座煉油廠合同，供應阿法拉伐Packinox熱交換器，訂單價值約為5500萬瑞典克朗，于2012年交付。阿法拉伐Packinox熱交換器將被用在生產(chǎn)混合二甲苯的催化處理部分，混合二甲苯用于合成尼龍作原料。

　　阿法拉伐(Alfa Laval)公司于2011年8月24日宣布，承攬為中國的石化裝置提供Packinox緊湊型熱交換器合同，該合同價值約5000萬瑞典克朗，并于2012年交付。阿法拉伐換熱器被用于苯酚生產(chǎn)中的縮合階段，苯酚主要用于生產(chǎn)塑料和相關材料。這是該公司近期內(nèi)在亞洲流程工業(yè)獲得的第二份合同。該公司的緊湊型換熱器應用于煉油和石化行業(yè)作為高效節(jié)能解決方案具有**地位。

　　阿法拉伐公司于2012年6月18日宣布，為韓國煉油廠用于合成尼龍和聚酯瓶用混合二甲苯生產(chǎn)中的催化處理部分提供其Packinox換熱器。該公司表示，韓國現(xiàn)在是阿法拉伐公司的第四大市場，僅次于美國、中國和北歐地區(qū)。訂單價值約1.2億瑞士克朗(約合1710萬美元)，換熱器設備定于2013年交付。

　　阿法拉伐(Alfa Laval)公司于2014年9月12日宣布，承攬了一項合同，為韓國石化裝置提供了阿法拉伐的Packinox換熱器。這一合同價值約為8500萬瑞典克朗，換熱器定于2015年交付。阿法拉伐Packinox換熱器將用于制造合成尼龍和PET瓶生產(chǎn)中使用的混合二甲苯的生產(chǎn)過程中。

　　12. 阿法拉伐公司推出新的節(jié)能板式換熱器

　　阿法拉伐(Alfa Laval)公司于2011年12月宣布，推出新的節(jié)能板式換熱器(圖1)，它使能源效率、可達到性和板式技術的模塊化與管技術的粘性和顆粒處理能力相結合。稱之謂FusionLine的節(jié)能板式換熱器產(chǎn)品特征是，在產(chǎn)品側擁有4- 6毫米的開式通道(圖17中，紅色)，這使之易于清洗，并且具有完全可達到性。該開式通道設計，無接觸點，在媒體側(圖中，藍色)由板粘合而成，媒體側采用了該公司的專利AlfaFusion技術，這一技術可使兩個不銹鋼板粘合在一起，成為無接頭的一片。

　　AlfaFusion技術允許使用*佳傳熱的薄板，也保持了對產(chǎn)品壓力的高阻抗。通道的幾何形狀，確保了良好的產(chǎn)品處理，板可以很容易地被添加和去除，使快速反應可隨生產(chǎn)量而變化。其大小也比管式換熱器小30%-40%。

　　圖17-1. 傳統(tǒng)的PHE(板式換熱器)

　　圖17-2. FusionLine新的節(jié)能板式換熱器

　　阿法拉伐(Alfalaval)公司于2013年12月研發(fā)成功增強型Pharma-line無菌管式換熱器。這種換熱器專為生物科技與制藥行業(yè)設計，主要用于制藥用水、注射用水、純水、CIP清洗系統(tǒng)以及制熱與冷卻工況，在安裝靈活性、可排凈性和進一步減少設計誤差和降低交叉污染風險等諸多方面有了很大的提升。增強型Pharma-line可在任意位置進行靈活的放置和安裝，不僅可安裝于地面，還可固定在墻面或懸掛于屋頂。*可貴之處在于，無需在制藥流程設計早期確定確切位置，這不僅使得廠房設計人員有更多時間考慮所有設計要求，而且在*終確定換熱器位置前具有更大的靈活性。Pharma-line依舊采用無縫管設計，表面粗糙度可控，而雙管板設計則可防止換熱介質(zhì)泄露進入產(chǎn)品且無死角出現(xiàn)。但與之前不同的是，除管層產(chǎn)品可完全排空外，Pharma-line現(xiàn)在還可在其殼側對換熱器進行通風和排水。Pharma-line另一項優(yōu)勢在于，可在提交訂單前通過阿法拉伐的CAD端口，針對特定安裝下載定制的CAD圖紙。通過在設計流程早期提供數(shù)字化圖紙，制藥廠設計人員能充分評估各種設計方案，適時對設計進行修改。這將有助于節(jié)約開發(fā)時間、降低開發(fā)成本并加快產(chǎn)品上市速度。

　　阿法拉伐公司于2014年2月底宣布，贏得了中東地區(qū)煉油和石化聯(lián)合裝置訂購其Packinox換熱器的合同。該訂單價值約6500萬瑞典克朗(合1000萬美元)。交付日期定于2014年和2015年。該Packinox換熱器包括用在過程中可從原料中去除不需要的物質(zhì), 如硫等。該Packinox換熱器可以處理溫度高達550攝氏度, 可達25米高, 比競爭對手的管殼式換熱器產(chǎn)品更為緊湊。

　　13. 信一換熱器公司的高端換熱管行

　　雖然只成立了兩年，企業(yè)規(guī)模并不大，但江蘇信一換熱器科技有限公司卻迅速成長為了國內(nèi)高端換熱管行業(yè)的**羊。目前，他們是國內(nèi)生產(chǎn)高通量管和螺旋扁管各項性能達國際水準的**家企業(yè)，占據(jù)了國內(nèi)該領域80%的市場份額，并以其技術和價格優(yōu)勢在國際上具備了一定的競爭實力。

　　信一公司是一家專業(yè)從事新型高效換熱管研發(fā)與生產(chǎn)的民營企業(yè)。據(jù)介紹，高通量管是一種在盡量小溫差和盡量少傳熱面積下可以傳輸更多熱量的高效換熱器關鍵設備，是一種將燒結方法和縱槽機加工技術有機結合的高科技新產(chǎn)品。該產(chǎn)品能同時提高換熱管內(nèi)側和外側傳熱系數(shù)，解決了目前困擾強化傳熱過程中只能提高單側傳熱系數(shù)，而總換熱效率低下的瓶頸問題，因此可大幅提高換熱管和換熱器的換熱效率。

　　高通量管不但可以提高傳熱能力，而且能減少蒸汽需求量。在大型換熱系統(tǒng)中，因為小溫差的需求，重沸器的需求數(shù)量非常大。若使用高通量管可以減少3/4的重沸器數(shù)量，而溫差僅為5℃。因此，使用高通量管替代傳統(tǒng)光管，可以消除換熱瓶頸，滿足更大換熱負荷的需求，顯著提高產(chǎn)品產(chǎn)量。同時，在保持設計效率情況下，可以采用更低的蒸汽壓力，因而可減少成本支出。

　　我國能源利用效率僅為34%，比發(fā)達國家低10個百分點，只相當于發(fā)達國家20年前的水平。因此，外表面縱槽/內(nèi)表面燒結多孔層高通量管的開發(fā)成功，為石油和化工等相關產(chǎn)業(yè)在能源利用效率上趕上發(fā)達國家水平提供了一種可能。

　　據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代化工中所用的換熱器設備投資占總投資的30%，部分石化項目換熱器投資甚至占到了全部設備投資的40%左右。譬如，建設1套百萬噸級大型乙烯成套設備，總投資一般在200億元以上，而換熱設備費用占總投資的30%左右。目前，高通量和螺旋扁管的國內(nèi)市場容量約3億~5億元，國外市場每年也有十幾億元，發(fā)展空間巨大。信一公司要想保持高效換熱管市場的領軍地位，需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品、新技術，拓展海外市場。因此，做大做強是目前信一公司正在努力的方向。

　　14. 管殼式換熱器強化傳熱與自清潔技術

　　北京化工大學開發(fā)成功一項可在我國高耗能行業(yè)推廣的節(jié)能減排新技術——“管殼式換熱器強化傳熱與自清潔技術”。中國石油和化學工業(yè)協(xié)會對該項技術進行了鑒定，認為這是一項具有我國自主知識產(chǎn)權的高效強化傳熱新技術，這一成果達到世界**水平，可以幫助石油化工、電力及冶金等高能耗行業(yè)在傳熱過程中實現(xiàn)節(jié)能減排。

　　傳熱效率低下和傳熱表面積污結垢造成的傳熱劣化問題，是國際上多年來一直未解決的熱傳遞過程中的難題，也是制約化工等高能耗行業(yè)提高能源利用率的瓶頸問題。北京化工大學創(chuàng)新團隊，以場協(xié)同理論為基礎，以量大面廣的管殼式換熱器為對象，通過多學科前沿技術的綜合集成，在國際上首創(chuàng)一項節(jié)能降耗效益顯著的高新技術產(chǎn)品——“潔能芯”，解決了上述難題。

　　據(jù)介紹，“潔能芯”可應用于各種管殼式換熱器，如：凝汽器、冷卻器、蒸發(fā)器等，無須改變換熱設備結構，直接安裝于傳熱管內(nèi)，即可有效地解決管殼式換熱器效率低下的問題。“潔能芯”中的管端濾網(wǎng)罩殼能夠進一步提高管殼式換熱器的工作可靠性，并使其更加方便于工程應用。該產(chǎn)品具有強化傳熱和在線自動清洗的雙重功效，節(jié)能降耗效果明顯，可望推動管殼式換熱器節(jié)能技術領域的跨越式發(fā)展。

　　據(jù)介紹，“潔能芯”可廣泛應用于石油化工、火電、核電、食品、輕工、船舶、冶金等領域的各種管殼式換熱器，在節(jié)能減排方面具有十分廣闊的應用前景。如果全國燃煤火力發(fā)電機組大部分都采用“潔能芯”技術，每年可節(jié)約2000萬～3200萬噸標準煤，節(jié)水10%以上，減少向空氣中排放二氧化碳溫室氣體5000萬噸以上。若將該技術進一步推廣至化工、冶金等高耗能行業(yè)，宏觀經(jīng)濟效益將更顯著。

　　15. 換熱器在線清洗技術

　　為確保換熱器在良好的傳熱條件下運行，已發(fā)展了多種在線清洗技術。在線機械清洗方法如美國海灣石油公司費城煉油廠表面冷凝器管束中安置的尼龍刷式自動刷洗系流;菲利浦斯石油公司某煉廠FCC裝置主風機驅動用蒸汽透平表面冷凝器的海綿球清洗系統(tǒng)，我國荊門煉油廠FCC裝置氣壓機表面冷凝器在線清洗也有應用，我國電廠己多有應用;法國道達爾公司瓦朗西斯安煉廠、卡爾根維爾煉廠、東日煉廠等使用了稱為Spirelf的螺旋形彈簧在線清洗系統(tǒng)，在原油預熱換熱器中使用8個月就多回收14℃溫度的熱量。

　　各種有機和無機沉積物，大多由污垢和其他腐蝕產(chǎn)物形成，會引起換熱器管束內(nèi)外表面嚴重的結垢。這種狀況在用冷卻水冷卻情況下尤為普遍。管子表面加快腐蝕，使傳熱效率快速惡化。由于結垢，傳熱效果可能下降到只有20%。德國Sakaphen公司推出減少管子表面結垢的技術方案：將換熱器管束涂以熱法涂料，可長期解決管束結垢問題。某些情況下，殼程也可涂層。新的熱法涂料不影響流速、壓降、管子表面溫度和材質(zhì)。碳鋼材質(zhì)涂層*好。這仲熱硫化涂料可涂6~8層，涂料在特定聚合爐中于120~150℃下硫化，*后一層硫化溫度為220℃。該涂料可形成均一、疏水、有彈性和無孔的表面，總厚度180~200μm，因涂層厚度薄，對傳熱系數(shù)影響極小。涂料組成為Si14E和Si57E，為聚氯乙烯-酚醛樹脂縮聚物，這種材料高度抗腐蝕，可用于所有的冷卻水介質(zhì)包括海水和咸水，以及化學介質(zhì)。耐溫可高達200℃。這一技術己在石油化工廠推廣應用。

　　16. 超聲波在線除垢技術節(jié)能降耗

　　我國石化行業(yè)現(xiàn)存的換熱設備超過30萬臺，長期以來這些設備的防垢、除垢問題一直缺乏理想的解決之道，換熱設備普遍在帶垢運行，而垢的導熱系數(shù)僅為換熱器金屬管壁的幾十分之一。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，垢質(zhì)每年在換熱設備和管道中的沉積厚度約為4毫米，換熱設備積垢每增加1毫米，傳熱系數(shù)下降9%～9.6%，能耗和排放將增加10%以上，同時帶來生產(chǎn)效率下降、腐蝕縮短設備壽命、安全隱患等一系列問題。

　　換熱設備超聲波在線防垢技術其主要特點是超聲脈沖振蕩波在換熱器管、板壁傳播，在金屬管、板壁和附近的液態(tài)介質(zhì)之間產(chǎn)生效應，破壞污垢的附著條件，防止換熱設備在運行過程中結垢，提高換熱設備傳熱能力，降低達到同樣工藝要求所需的能耗量，實現(xiàn)節(jié)能目的。

　　由于超聲波頻率很高，在管、板壁傳播時形成很高的加速度，作用于與管、板壁直接接觸的流體介質(zhì)時，會出現(xiàn)一個微小的真空區(qū)域。真空區(qū)域剛一形成，附近介質(zhì)在壓力的作用下就會迅速涌向這一區(qū)域來填補真空，形成許多微小的渦流，這些渦流與生產(chǎn)同時進行，對壁面形成不間斷的沖刷，這就是高速微渦效應。這一效應相當于介質(zhì)隨時都在對壁面進行清洗，可有效防止污垢的黏附。

　　壁面振動會帶動其上的垢層一起振動，從而在壁面和垢層之間產(chǎn)生剪切力和推斥力，對于已有垢層，剪切力和推斥力會使其疲勞、裂紋、疏松、破碎而脫落;對于即將黏附的污垢成分，剛一接觸壁面即被排開，無法穩(wěn)定停留在壁面上。無論哪種情況，污垢都會隨著介質(zhì)的流動被帶走，起到了除垢作用。

　　此外，介質(zhì)流動時，由于與固體壁面有摩擦力，會在近壁區(qū)域而形成滯流層。這一區(qū)域的傳熱過程為滯流介質(zhì)的導熱過程而不是對流換熱過程，而介質(zhì)的導熱系數(shù)較對流換熱系數(shù)要低得多，因此滯流層的存在會降低傳熱系數(shù)。當有超聲波作用時，超聲波引起的高速微渦可有效破壞滯流層，起到強化傳熱的作用。

　　目前，該技術于2010年通過中國石油化工集團公司科學技術成果鑒定，其在不同應用環(huán)境聲學參數(shù)定向設計、減少超聲波衰減和抗畸變方面具有新穎性，已在石油、石化、化工行業(yè)眾多企業(yè)應用。中國石化上海高橋分公司煉油3部3#常減壓蒸餾裝置換熱網(wǎng)絡21臺換熱器上已安裝超聲波防、除垢裝置，此項技改年可節(jié)能7272噸標煤，年節(jié)能效益為582萬元。中國石化四川維尼綸廠在乙炔車間提濃裝置8臺換熱器，聚乙烯醇車間5臺換熱器，發(fā)電車間1#機組凝汽器，合計14臺換熱器上安裝超聲波防、除垢裝置，此項技改投資了210萬元，年節(jié)能2396噸標煤，年節(jié)能效益為192萬元。

　　石化行業(yè)如果采用超聲波防垢技術解決污垢問題，可降低全行業(yè)換熱設備能耗約9%。2010年，石化(含煉油)行業(yè)消耗能源約1.3億噸標煤，其中換熱設備的相關能耗約占12%。如果在石化行業(yè)推廣使用該技術，其節(jié)能潛力為139萬噸標煤。預計“十二五”期間此項技術的推廣比例可達40%，年可產(chǎn)生約55萬噸標煤的節(jié)能能力。

　　17. 換熱網(wǎng)絡優(yōu)化

　　運用窄點技術對換熱流程進行優(yōu)化節(jié)能在國內(nèi)外得到普遍應用。巴陵石化公司ARGG裝置(常壓渣油生產(chǎn)LPG、丙烯和汽油)運用窄點技術對換熱流程進行優(yōu)化，原油換熱流程由一路改為二路，多換熱少產(chǎn)汽，提高了熱利用效率，原油換熱終溫由改造前不到285℃提高到305℃。

　　吉林化工學院化工分離技術研究開發(fā)中心開發(fā)成功“石油化工系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術”和“石油化工裝置換熱網(wǎng)絡優(yōu)化及*優(yōu)控制技術”?！笆突は到y(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術”是將各單元操作所組成的化工系統(tǒng)作為一個整體，用系統(tǒng)工程方法進行“系統(tǒng)的模擬與分析研究其整體特征”，以實現(xiàn)系統(tǒng)的*優(yōu)化設計和操作。該技術運用化工熱力學、系統(tǒng)工程學、化學工程學和計算數(shù)學等學科知識，通過數(shù)據(jù)庫、過程模擬和專家系統(tǒng)等現(xiàn)代技術，開發(fā)成功石油化工系統(tǒng)優(yōu)化的成套軟件。吉化公司煉油廠氣分裝置利用該技術進行優(yōu)化擴產(chǎn)及節(jié)能技術改造，據(jù)報道，僅2004年就增加產(chǎn)值 9200 多萬元，增加利稅 153余萬元?！皳Q熱網(wǎng)絡優(yōu)化節(jié)能及*優(yōu)控制技術”集換熱網(wǎng)絡的優(yōu)化合成技術、換熱網(wǎng)絡分析技術、換熱網(wǎng)絡優(yōu)化設計技術和換熱網(wǎng)絡流程模擬技術為一體，可為擬建和現(xiàn)有石油化工裝置的換熱流程進行優(yōu)化計算，提出換熱流程優(yōu)化設計方案和優(yōu)化節(jié)能技術改造方案，達到合理用能和優(yōu)化節(jié)能。僅吉化煉油廠二常壓換熱網(wǎng)絡優(yōu)化節(jié)能改造，經(jīng)廠標定，年節(jié)能效益就達 830萬元。

　　18. 高效節(jié)能毛細管網(wǎng)換熱器

　　北京化工大學機電工程學院與北京普來福環(huán)境計數(shù)有限公司研制成功PP-R毛細管網(wǎng)換熱器，打破了德國長達20年的技術壟斷，使中國成為**第二個能夠生產(chǎn)該產(chǎn)品的國家。該項目通過建設部組織的科技成果評估。

　　毛細管網(wǎng)換熱器系統(tǒng)模擬人體的毛細血管系統(tǒng)，對建筑物的內(nèi)環(huán)境進行恒溫控制，可高效利用低品位的可再生能源，替代傳統(tǒng)的采暖、空調(diào)系統(tǒng)。據(jù)介紹，毛細管網(wǎng)換熱器具有水流阻力小、流量分配均勻、散熱表面積大、耐高溫高壓、耐腐蝕等特點，是一種理想的高效換熱器，可廣泛應用于建筑、工業(yè)換熱、能源的采集與釋放、要求高的恒溫恒濕等領域，其使用壽命可達50年以上，合理使用可免于維修和清洗。

　　專家認為，如果將毛細管網(wǎng)換熱器與地源熱泵或空氣源熱泵結合，加上合理的控制組成一個節(jié)能系統(tǒng)，可節(jié)能70%;如果再配套太陽能和冷熱儲能系統(tǒng)，節(jié)能可達90%左右。

　　19. 五管板組合氨冷器

　　我國自行設計研制的**套五管板組合氨冷器，在四川藍星機械有限公司啟運。這標志著該設備長期依賴進口的局面被打破，并填補了國內(nèi)空白。

　　據(jù)了解，該設備是四川眉山金象化工20萬噸/年合成氨裝置的關鍵設備，直徑2.4米，長22.72米，重55噸。它將1號氨冷、2號氨冷和冷交換器三臺設備組合在一起，既節(jié)約了投資，又節(jié)省了場地，而且節(jié)水、節(jié)能。

　　該設備結構復雜，管板多，同心度、平行度和垂直度都要求非常高，所有管板中心連線與設備軸線的平行度及管板端面與設備軸線的垂直度偏差均要求≤1毫米，不易控制。此外，該設備5個管板間隔總長15.31米，每個管板上有267個孔，管套管，管板的同心度和平行度等均要**到≤1毫米，制造難度很大; 為使管子與管孔緊密配合，不僅對加工精度要求很高，而且200多根管子的光潔度要達到不銹鋼的光亮度，設計、制造具有相當高的難度。因此，該設備長期未能實現(xiàn)國產(chǎn)化。

　　20. 新型石墨蒸發(fā)器

　　一種應用于化工生產(chǎn)節(jié)能減排的關鍵設備——超大型圓塊孔式石墨蒸發(fā)器，在河北深州市天承石墨制品有限公司開發(fā)成功，并投放市場。

　　據(jù)了解，這種蒸發(fā)器換熱面積達340立方米，是目前化工、醫(yī)藥、染料等行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中廢液處理和再利用的關鍵設備。如安裝在化工氯乙酸生產(chǎn)線上，可將生產(chǎn)中的廢液進行有效吸收進而生產(chǎn)出高品質(zhì)的氯化銨、氯化亞鐵等產(chǎn)品，實現(xiàn)變廢為寶。該設備具有抗壓強度高、傳熱效果好、防腐性能強等特點，是當前化工等行業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)中節(jié)能減排的理想設備。

　　據(jù)介紹，這種設備實現(xiàn)了四大技術創(chuàng)新：一是在工藝上通過采用壓力彈簧作為熱脹冷縮自動補償裝置,使設備結構強度更趨加強，保證了傳熱效率;二是通過對設備采用1∶1換熱加工工藝，大大提高了熱導率和抗沖擊性能，其熱導系數(shù)達到95%以上，耐高溫達165℃，抗壓強度達到0.6MPa;三是通過對換熱塊采用“積木式”可拆卸組合結構，對設備清洗、維修更加方便;四是采用了一效、二效、三效工藝蒸發(fā)濃縮技術，進一步降低了蒸氣消耗，比同類設備降低30%以上。

　　21. 水平管降膜蒸發(fā)器

　　石家莊工大化工設備有限公司承擔的水平管降膜蒸發(fā)器的研究項目通過鑒定。該水平管降膜蒸發(fā)器的核心部分——液體分布器采用了分配管底部與布液管連接的結構形式，屬國內(nèi)首創(chuàng)，與國內(nèi)普遍使用的豎管降膜蒸發(fā)器相比，極大提高了換熱效率。

　　水平管降膜蒸發(fā)器與目前國內(nèi)普遍使用的豎管降膜蒸發(fā)器不同，其被蒸發(fā)溶液是在換熱管外表面成膜狀分布，而在加熱蒸氣走管內(nèi)，傳熱系數(shù)是豎管降膜蒸發(fā)器的兩倍。水平管降膜蒸發(fā)器除具備豎管降膜蒸發(fā)器傳熱系較高、適合處理熱敏性物料、傳熱溫差損失小，易于實現(xiàn)多效蒸發(fā)等優(yōu)點外，由于料液在換熱管外成膜，還具備成膜情況、結構情況較易觀察等特點。

　　據(jù)介紹，水平管降膜蒸發(fā)器正常運行的條件之一是液體沿換熱管均勻分布。在蒸發(fā)過程中，在相同熱負荷作用下，給液不足的管子可能會結垢、燒焦、甚至出現(xiàn) “干壁”或燒毀現(xiàn)象，而液膜過厚的管子因傳熱量不足不能充分傳熱，從而導致傳熱情況的惡化。為解決液體均勻分布難題，該公司課題組開發(fā)出了獨特的液體分布裝置。經(jīng)測試，裝置液體分布不均勻度低于5%，提高了液體分布的均勻性和蒸發(fā)強度。

　　據(jù)了解，水平管降膜蒸發(fā)器是美國Aqua-chem公司在20世紀60年代中后期研究開發(fā)的高效換熱裝置。石家莊工大化工設備有限公司于2007年10月開始進行水平管降膜蒸發(fā)器研發(fā)項目立項，已完成調(diào)研、設計、實驗設備安裝、試驗、成果鑒定等全部工作。

　　該公司已著手將此研究成果轉化用于工業(yè)生產(chǎn)。由于水平管降膜蒸發(fā)器具有較高的傳熱系數(shù)、適合處理熱敏性物料、傳熱溫差損失小、操作中的問題易于觀察和控制等特點，在海水淡化、造紙工業(yè)、化學工業(yè)、制藥工業(yè)等多方面具有廣闊的應用前景。在水資源短缺地區(qū)及軍工領域可用其制淡水，同時，其優(yōu)越的傳熱性能將在節(jié)能方面發(fā)揮重要作用。

　　22. 雙模蒸發(fā)式空冷器

　　一種具有自主知識產(chǎn)權的合成氨冰機用新型節(jié)能蒸發(fā)式冷凝器——雙模蒸發(fā)式空冷器，已在甘肅劉化集團公司合成氨冰機冷凝器技改項目中成功運用。據(jù)悉，一臺制冷量3000千瓦的冰機技改后，使用一臺換熱量4600千瓦的雙模蒸發(fā)式空冷器，與傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器相比一年可節(jié)水6000立方米，節(jié)水率達15%;節(jié)電100萬千瓦時，節(jié)電率25%;綜合節(jié)能率超過20%。

　　該空冷器由北京和海益制冷科技有限公司研發(fā)制造。據(jù)劉化集團技術中心介紹，該裝置投運以來完全達到了其設計理論值，使用雙模蒸發(fā)式空冷器后，操作壓力由*高1.5兆帕降低到1.3兆帕以下，設備運行更安全可靠，而且產(chǎn)氨量每年增加2000噸。

　　北京和海益制冷科技有限公司是研制制冷換熱設備的創(chuàng)新型企業(yè)，積**力于服務化工制冷等行業(yè)的節(jié)能減排和環(huán)保事業(yè)，主要生產(chǎn)石油和化工行業(yè)專用的AEC系列節(jié)能空冷蒸發(fā)式冷凝器、吊頂節(jié)能型高效空氣冷卻器、節(jié)能高效空冷蒸發(fā)式流體冷卻器、AEC-U系列節(jié)能空冷蒸發(fā)式冷水機組、NAC系列節(jié)能自然空冷器、節(jié)能高效蒸發(fā)式空冷器、制冷空調(diào)設備及裝置、冷換設備等產(chǎn)品。

　　據(jù)介紹，雙模蒸發(fā)式空冷器充分借鑒吸收了現(xiàn)代國內(nèi)外成熟的新技術新材料，采用整體大波紋鋁合金翅片為空冷器模塊，紊流大波節(jié)不銹鋼管為蒸發(fā)式模塊。該產(chǎn)品已申報多項國家專利。據(jù)悉，該公司正加大產(chǎn)品的創(chuàng)新力度，以盡快研制出用于甲醇合成精餾工藝和氨合成工藝的雙模蒸發(fā)式空冷器，并將節(jié)能變頻控制技術引入到產(chǎn)品中，為化工企業(yè)的節(jié)能減排作出新貢獻。

　　23. 復合型蒸發(fā)式冷凝換熱器

　　由洛陽隆華傳熱科技股份有限公司自主研發(fā)的石化用復合型(變頻)蒸發(fā)式冷凝換熱新技術，冷凝效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)冷凝工藝，并使工藝流體直接達到設計溫度，節(jié)水、節(jié)能效果顯著。

　　目前，我國石化行業(yè)主要采用的是空冷器串聯(lián)水冷器的換熱工藝及濕式空冷器串聯(lián)水冷器的換熱工藝，耗電量、耗水量、占地面積大。而隆華的新技術利用潛熱換熱原理和水的相態(tài)變化實現(xiàn)冷凝，換熱效率是傳統(tǒng)技術的117倍，所需水量僅為顯熱換熱的1/117，使得驅動水流揚程的動力也大幅度降低，因此有效實地實現(xiàn)了高效、節(jié)能、節(jié)水的目的。

　　這一新技術在石化常減壓、催化裂化、加氫精制、催化重整、延遲焦化、氣體分餾等應用工位上，不僅有效地解決了傳統(tǒng)工藝無法解決的問題，而且與傳統(tǒng)換熱工藝比較，節(jié)能35%以上，節(jié)水45%以上，減少占地面積70%。尤其在夏季溫度較高的情況下，確保工藝流體的終溫接近濕球溫度10℃，使現(xiàn)有工位達到設計要求。

　　目前，這項新技術已在中國石化長嶺分公司、南充石達化工、江蘇新海石化等石化企業(yè)的氣體分餾裝置的精丙烯塔頂、脫丙烷塔頂，催化裂化裝置的分餾塔頂、常減壓裝置的常壓塔頂?shù)裙の粦?，?jié)能、節(jié)水效果明顯。

　　貴州畢節(jié)東華新能源有限公司年產(chǎn)22萬噸甲醇項目，采用洛陽隆華傳熱科技股份有限公司復合型高效蒸發(fā)式冷凝冷卻技術。與傳統(tǒng)換熱技術相比，該技術節(jié)電20%以上，節(jié)水50%以上。目前，隆華復合型高效蒸發(fā)式冷凝冷卻技術在全國化工行業(yè)的市場占有率在80%以上。

　　2013年1月7日，洛陽隆華傳熱科技股份有限公司自主研發(fā)的高效復合型蒸發(fā)式冷卻(凝)器技術入選了國家發(fā)改委重點節(jié)能技術推廣目錄。據(jù)悉，此前這項節(jié)能、節(jié)水技術已被中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會列為石油和化工行業(yè)環(huán)境保護與清潔生產(chǎn)重點支撐技術。

　　據(jù)了解，這項采用潛熱換熱原理，在節(jié)能、節(jié)水方面效果明顯的技術已經(jīng)得到了化工行業(yè)的廣泛認可，被數(shù)百家化企采用，改變了我國煤化工、鹽化工、石油化工等行業(yè)多年來一直沿用的高耗能、高耗水的換熱工藝，為化企完成“十二五”節(jié)能目標提供了有力的技術支撐。

　　據(jù)隆華介紹，為改變化工行業(yè)采用的淋灑式、套管式、管殼式等水冷器和涼水塔這種大量消耗能源和水資源的落后換熱工藝，隆華傳熱投資數(shù)百萬元，研發(fā)出以潛熱換熱為換熱主體的高效復合型蒸發(fā)式冷凝冷卻新型換熱設備。經(jīng)國家**檢測機構綜合檢測，與傳統(tǒng)換熱技術比較，采用這項新技術可節(jié)能30%~60%，節(jié)水40%~70%。

　　在此基礎上，隆華傳熱進一步拓展了這項技術的應用范圍。他們針對不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)所采用的換熱工藝，研發(fā)出一系列換熱設備，如應用于新型煤化工生產(chǎn)的成套高效復合型蒸發(fā)式換熱設備;應用于甲醇下游產(chǎn)品二甲醚、烯烴等生產(chǎn)的高效復合型蒸發(fā)式換熱設備;以及應用于石油化工常減壓、催化裂化、加氫精制、催化重整、延遲焦化、氣體分餾等的高效冷卻設備。

　　據(jù)介紹，這項技術在實際應用中節(jié)能節(jié)水效果突出。河南金大地化工對其所屬的6個化工項目全部采用這種高效復合型蒸發(fā)式換熱設備進行換熱工藝改造。經(jīng)測算，僅在100萬噸/年燒堿項目中，節(jié)水就達42%，節(jié)電38%。久泰能源甲醇項目均采用這種設備，在投資不增加的前提下，實現(xiàn)設備節(jié)水40%，節(jié)電36%，年減少運行成本200余萬元。

　　由洛陽隆華傳熱科技股份有限公司研制的SYL系列(石化)高效復合型冷卻設備，2013年2月初成功應用于江蘇新海石化有限公司30萬噸/年氣體分離裝置。該設備將蒸發(fā)式、空冷式、水冷式等多種冷卻方式優(yōu)化組合，節(jié)電25%，節(jié)水40%，有效降低了裝置的運行成本。

　　洛陽隆華傳熱科技股份有限公司自主研發(fā)的內(nèi)翅片管蒸發(fā)式中間冷卻器2013年3月獲得國家專利授權。據(jù)悉，這種中冷器與傳統(tǒng)換熱器相比節(jié)電20%以上，節(jié)水30%以上。內(nèi)翅片管蒸發(fā)式中冷器采用潛熱換熱原理，以噴淋水作為冷卻介質(zhì)，依靠水在換熱管外形成水膜蒸發(fā)吸收管內(nèi)工藝流體的熱量，通過軸流風機的強制排風帶走熱量，達到冷卻或冷凝管內(nèi)工藝流體的目的。該中冷器蒸發(fā)換熱部件采用內(nèi)翅片管，增加了管側的換熱面積，有效提高了換熱效率，解決了壓縮機實際運行中存在的冷卻能力不足等問題，節(jié)電、節(jié)水效果顯著。

　　2013年5月22日，第十六屆科博會科技成果推廣與商務合作推介會在中國科技會堂展開，由洛陽隆華傳熱節(jié)能股份有限公司自主研發(fā)的高效節(jié)能復合型蒸發(fā)式冷卻冷凝裝備技術獲重點推廣。

　　據(jù)了解，這種高效節(jié)能復合型蒸發(fā)式冷卻冷凝裝備技術廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、制冷等工業(yè)換熱領域，節(jié)能、節(jié)水效果明顯。經(jīng)國家專業(yè)檢測機構檢測：高效節(jié)能復合型蒸發(fā)式冷卻冷凝換熱裝備，在相同的換熱負荷下，與傳統(tǒng)水冷系統(tǒng)比較可節(jié)水30%~70%，節(jié)電30%~60%，年節(jié)省運行費用50%以上;與普通蒸發(fā)冷卻(凝)器相比，可節(jié)水30%~50%，節(jié)電10%~20%，年節(jié)省運行費用40%以上。

　　據(jù)悉。這一裝備技術在實際應用中效果明顯。中石油、中石化、宜化集團、陽煤集團、平煤集團、大唐電力、神華電力、河北鋼鐵、寶山鋼鐵、鞍山鋼鐵;雨潤集團、雙匯集團、金鑼集團等國內(nèi)各行業(yè)的龍頭企業(yè)，成為其穩(wěn)定的合作伙伴。

　　24. 高效節(jié)能蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器研發(fā)成功

　　2014年6月初，浙江萬享科技有限公司與上海理工大學合作，將板式換熱結構應用于蒸發(fā)式冷卻設備，研制出了高效節(jié)能蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器。應用測試表明，系列新設備比傳統(tǒng)換熱器制冷功效高出1.3倍，綜合節(jié)電節(jié)水和節(jié)材達40%以上，為化工生產(chǎn)過程節(jié)能降耗增添了利器。

　　據(jù)介紹，研發(fā)人員改進了產(chǎn)品結構、換熱形式和控制方式，使其電耗、水耗、材耗、噪音等大幅下降。由于體積小且新式板片不易結垢，運輸、維護等相關費用也大大減少。

　　傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器多是圓管或者橢圓管制成的蛇形盤管換熱器，能耗大，用材多，其噴水空間構成的雨區(qū)要消耗大量的水和電。萬享科技技術研發(fā)人員通過市場調(diào)研和理論分析，認為將液體換熱領域應用的高效板片式換熱結構，應用到蒸發(fā)式冷卻(冷凝)產(chǎn)品上，可以提高換熱效率，減小功耗。自2012年年底至今，他們與上海理工大學合作，通過理論分析計算、樣品生產(chǎn)、樣品測試、產(chǎn)品改進、產(chǎn)品投放等一系列過程，完成了高效板片蒸發(fā)式冷卻(冷凝)器的研發(fā)并投放市場，產(chǎn)品獲得了用戶的一致好評。

　　中國通用機械工業(yè)協(xié)會冷卻設備分會表示，該產(chǎn)品采用新型的板片式換熱器結構和智能控制系統(tǒng)，易將噴淋布水改為定向布水，不僅水膜分布均勻，不易產(chǎn)生飄水，而且減小了空氣流動阻力，有利于減少飄水損失、風機電耗和空氣動力噪聲，可以實現(xiàn)無雨區(qū)設計，還能夠徹底消除淋水噪聲;合理的板片內(nèi)部焊點分布設計，以及對板片內(nèi)外表面的特殊處理，不僅提高了板片強度，其對內(nèi)外流體產(chǎn)生的擾動增加了換熱系數(shù)和表面散質(zhì)系數(shù);針對不同季節(jié)與不同負荷的智能控制，采用變頻調(diào)節(jié)風量實現(xiàn)了節(jié)能，且可分干濕兩種模式運行，干運行模式時實現(xiàn)零水耗，濕運行模式時保證設計工況的冷卻(冷凝)能力。

　　此外，系列設備不需擔心板片淋水側結垢無法處理，只需用鋼絲刷一刷，即可恢復如新，如選擇耐腐蝕不銹鋼板材料可近乎**使用。

　　目前，該項目已申請國家專利8件，產(chǎn)品也批量生產(chǎn)銷售，2014年已有20多臺新式產(chǎn)品出口到美國、日本、澳大利亞、新西蘭以及拉丁美洲、非洲、東南亞等國家和地區(qū)。除化工行業(yè)外，系列設備還可應用于醫(yī)藥、水電、啤酒、煤礦、鋼鐵、水產(chǎn)品及其他行業(yè)，市場前景廣闊。

　　25. 高通量換熱器

　　石油化工等行業(yè)大量使用換熱設備，提高換熱器效率對工業(yè)節(jié)能至關重要。華東理工大學、無錫化工裝備有限公司與揚子石化等單位合作研制的系列高通量換熱器產(chǎn)品達到國外同類產(chǎn)品**水平，不僅大幅提高裝置產(chǎn)能，還明顯降低了石油化工設備的能耗。該項目2013年2月榮獲江蘇省科技獎。

　　據(jù)介紹，該換熱器是至今為止換熱系數(shù)*高的管式傳熱元件，尤其適用于烷烴、烯烴、醇類、氟利昂等介質(zhì)，在大型乙烯和大型芳烴等化工和石化裝置中應用前景廣闊。依據(jù)這一成果，項目組已在無錫建成了國內(nèi)**的高通量換熱器產(chǎn)業(yè)化基地。目前該基地已具備年產(chǎn)1000噸燒結型表面多孔管和制造100臺高通量換熱器的生產(chǎn)能力。

　　高通量換熱器是國際上近年來推廣的高效節(jié)能產(chǎn)品，該技術一直被美國UOP公司所壟斷。在國家“863”計劃、中石化重大裝備國產(chǎn)化研制項目以及江蘇省重大科技成果轉化基金等的支持下，華東理工大學等3家單位自1999年起開始研制該設備。在研制過程中，項目組創(chuàng)新性地提出了成分設計與粉末燒結技術相結合的思路，實現(xiàn)了銅管、銅鎳管、碳鋼管、耐熱鋼管等系列換熱管內(nèi)外表面合金粉末匹配多孔層的可控制造。其采用的粉末冶金方法可顯著強化沸騰傳熱，傳熱效果甚至可提高20倍，所需換熱面積減少一半左右。

　　2007年12月，在中國石油烏魯木齊分公司新建100萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置高通量再沸器競標中，華東理工大學聯(lián)合中國石化工程公司和蘭州石油機械研究所等單位，與美國UOP專利商同臺競爭，一舉贏得該裝置所有高通量再沸器的設計與制造權。2008年，高通量換熱器被中石化列為重大裝備國產(chǎn)化技術成果重點推廣項目，不僅在中石化、中石油、中海油等國內(nèi)企業(yè)得到應用，還出口到歐洲的一些國家。

　　據(jù)悉，揚子石化一大型裝置采用一臺國產(chǎn)高通量換熱器的花費僅比原先使用普通光管換熱器增加了幾十萬元，但每年節(jié)省的高壓蒸汽消耗則達400多萬元。同時，由于高通量換熱器提高了加熱效果，產(chǎn)品的純度也由92%提高到98%，產(chǎn)能提高了7%，一年可新增產(chǎn)值4030多萬元。

　　另外，2010年8月9日，大慶石化公司機械廠經(jīng)過近一年的技術攻關，成功破解UOP高通量換熱器制造難題，并與四川石化公司簽訂年36萬噸乙二醇裝置4臺高通量換熱器制造合同，標志著這個廠國產(chǎn)高效換熱器跨入國內(nèi)**行列，成為中國石油集團**掌握此設備制造核心技術的生產(chǎn)廠家。UOP高通量換熱器是一種大型高效節(jié)能高端設備，在石油化工領域應用廣泛。由于此設備管頭焊接技術含量極高，核心技術多年一直被美國公司壟斷，目前國內(nèi)掌握此項技術的僅有江蘇省一家企業(yè)。高通量換熱器的基管材質(zhì)為鎳銅合金，使用內(nèi)表面燒結，外表面軋制縱向翅片的換熱管，能夠顯著強化傳熱，傳熱系數(shù)可比光管提高一個數(shù)量級，能夠大幅度提高裝置設備運行負荷能力，節(jié)能效果顯著。

　　大慶石化機械廠技術人員經(jīng)過5000多次焊接工藝試驗結果表明，各項性能指標均達到國內(nèi)**水平。近年來，這個廠充分發(fā)揮產(chǎn)、學、研、用相結合的產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新體系，不斷加快科研成果工業(yè)化轉化進程，提升產(chǎn)品研發(fā)的創(chuàng)效能力，并逐步形成以“三高一特”(高效換熱器、高效塔內(nèi)件、高效三旋分離器，特種材料設備制造)，具有專有技術的高新系列產(chǎn)品，高新產(chǎn)品外部市場產(chǎn)值從15%上升到55%，產(chǎn)品遍及國內(nèi)20多個省市地區(qū)。

　　2011年10月10日，經(jīng)專業(yè)部門鑒定，由大慶石化公司機械廠加工制造的高通量換熱器符合各項技術要求，并成功運往四川石化公司。這標志著大慶石化高效換熱器制造跨入國內(nèi)**行列，成為中國石油**掌握此設備制造核心技術的生產(chǎn)廠家。

　　高通量換熱管基管材質(zhì)為鎳銅合金，使用內(nèi)表面燒結，外表面軋制縱向翅片的換熱管，傳熱系數(shù)比光管提高一個數(shù)量級，可大大提高裝置設備運行負荷能力，節(jié)能效果明顯。

　　高通量換熱器的管頭焊接技術含量極高，核心技術多年來被美國公司壟斷，國內(nèi)掌握此項技術的僅有江蘇省一家企業(yè)。大慶石化制造成功高通量換熱器為做精高端裝備、打造中國石油特色煉化裝備制造企業(yè)打下了良好基礎。

　　26. 新型高效節(jié)能多股流纏繞式換熱器國產(chǎn)化

　　2014年7月，從四川川潤動力設備有限公司獲悉，由該公司與大連理工大學、四川理工學院技術合作研發(fā)的高效節(jié)能多股流纏繞式換熱器，打破了該產(chǎn)品長期被國外壟斷的局面。該項目已進入了產(chǎn)業(yè)化階段，實現(xiàn)產(chǎn)值1540萬元，利稅210萬元，預計3年后產(chǎn)值將達萬元以上。

　　此前，高效節(jié)能多股流纏繞式換熱器產(chǎn)品的關鍵技術主要掌握在德國。該項目采用新型繞管工裝繞制管系，對工藝計算技術及換熱技術等關鍵核心技術進行消化吸收和再創(chuàng)新，形成了一種新型高效換熱器產(chǎn)品和一整套成熟的工藝制造技術。該產(chǎn)品具有同等體積換熱面積大、可同時允許多種介質(zhì)進行相互換熱等特點，提高了換熱效率，節(jié)省了空間，降低了成本。該項目已申請3項發(fā)明專利，1項實用新型專利，

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