工業(yè)余熱利用技術(shù)研究進(jìn)展-華南理工大學(xué)汪雙鳳

1、教育部直屬教育部直屬”985”、”211”工程重點(diǎn)建設(shè)工程重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)。是華南地區(qū)工科龍頭。大學(xué)。是華南地區(qū)工科龍頭。創(chuàng)立于創(chuàng)立于1932年取名中山大學(xué)。年取名中山大學(xué)。1952年，成立華南工學(xué)院。年，成立華南工學(xué)院。世界各地區(qū)能源消耗逐年增長情況世界各地區(qū)能源消耗逐年增長情況2003-20072003-2007年中國能源消費(fèi)年中國能源消費(fèi)總量及其增長速度總量及其增長速度能源消耗增長速度快能源消耗增長速度快無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，源都是很有限的，中國的一次能源儲(chǔ)量中國的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，

2、大約只有世界總儲(chǔ)量的界總儲(chǔ)量的1010。開發(fā)低碳能源技術(shù)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)低碳能源技術(shù)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決能源供需矛盾解決能源供需矛盾能源需求狀況能源需求狀況能源供給狀況能源供給狀況根據(jù)根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)世界能源統(tǒng)計(jì)，全球化石燃料可用情況如下，全球化石燃料可用情況如下：40.6年年164年年65.1年年1636億噸億噸 179.8萬億立方米萬億立方米 9091億噸億噸 儲(chǔ)量儲(chǔ)量儲(chǔ)采比儲(chǔ)采比BP世界能源統(tǒng)計(jì)世界能源統(tǒng)計(jì)2006石油石油天然氣天然氣煤炭煤炭中國堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的四大戰(zhàn)略措施中國堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的四大戰(zhàn)略措施建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展

3、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工業(yè)余熱利用方面的主要技術(shù)產(chǎn)品工業(yè)余熱利用方面的主要技術(shù)產(chǎn)品（1）高效換熱器）高效換熱器（2）強(qiáng)化換熱管）強(qiáng)化換熱管（3）熱管技術(shù)）熱管技術(shù)換熱器換熱器是量大面廣的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備是量大面廣的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備電力電力冶金冶金運(yùn)輸運(yùn)輸制藥制藥化工化工換熱器換熱器石化石化太陽能太陽能制冷制冷 以以石化工業(yè)為例，換熱器投資占總設(shè)備投資的石化工業(yè)為例，換熱器投資占總設(shè)備投資的30-40%30-40%； 傳熱效率的高低直接影響到過程或系統(tǒng)的能耗水平。傳熱效率的高低直接影響到過程或系統(tǒng)的能耗水平。85%85%以上以上為殼管為殼管式換熱式換熱器結(jié)構(gòu)器結(jié)

4、構(gòu)螺旋槽管橫紋管縮放管螺旋扁管不同類型強(qiáng)化管內(nèi)螺紋管低肋管T型翅片管花瓣型翅片管三維內(nèi)肋片管三維外肋片管內(nèi)外復(fù)合強(qiáng)化管螺旋隔板強(qiáng)化管換熱器螺旋隔板強(qiáng)化管換熱器1 1、一種螺旋流花瓣管殼管式換熱器，實(shí)用新、一種螺旋流花瓣管殼管式換熱器，實(shí)用新型專利：型專利：ZL99236801.4ZL99236801.42 2、殼管式同軸雙重旋流換熱裝置，實(shí)用新型、殼管式同軸雙重旋流換熱裝置，實(shí)用新型專利，專利，ZL 200420083360.4ZL 200420083360.43 3、殼管式壓縮氣體內(nèi)導(dǎo)筒旋流裝置，實(shí)用新、殼管式壓縮氣體內(nèi)導(dǎo)筒旋流裝置，實(shí)用新型專利，型專利，ZL 200420083356.8Z

5、L 200420083356.84 4、一種連續(xù)螺旋折流板雙殼程組合異形管管、一種連續(xù)螺旋折流板雙殼程組合異形管管束換熱器，發(fā)明專利：束換熱器，發(fā)明專利：ZL 200810025632.8ZL 200810025632.85 5、螺旋折流板支撐異形管重沸器，實(shí)用新型、螺旋折流板支撐異形管重沸器，實(shí)用新型專利：專利：ZL 200720057747.6ZL 200720057747.66 6、螺旋折流板支撐異形管管束冷凝器，實(shí)用、螺旋折流板支撐異形管管束冷凝器，實(shí)用新型專利：新型專利：ZL 200720057746.1 ZL 200720057746.1 強(qiáng)化管作為傳熱元件 螺旋隔板作為支撐結(jié)構(gòu)

6、流體螺旋流動(dòng)與強(qiáng)化傳熱表面結(jié)構(gòu)協(xié)同強(qiáng)化傳熱不同類型螺旋隔板強(qiáng)化管換熱器總傳熱系數(shù)比普通換熱器提高40%以上！空心環(huán)管殼式換熱器技術(shù)自空心環(huán)管殼式換熱器技術(shù)自1990年開始在硫酸工業(yè)系年開始在硫酸工業(yè)系統(tǒng)投入使用統(tǒng)投入使用,1996年由國家科委列入年由國家科委列入“九五九五”國家級(jí)科技成國家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)為果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)為96010301A）以來，在國內(nèi)）以來，在國內(nèi)硫酸工業(yè)中已廣泛推廣應(yīng)用。這種高效節(jié)能型換熱器目前硫酸工業(yè)中已廣泛推廣應(yīng)用。這種高效節(jié)能型換熱器目前已應(yīng)用在全國已應(yīng)用在全國29個(gè)省份、個(gè)省份、400多家硫酸生產(chǎn)企業(yè)、多家硫酸生產(chǎn)企業(yè)、600多套多套換熱

7、器；包括硫鐵礦制酸、硫磺制酸及冶煉煙氣制酸等多換熱器；包括硫鐵礦制酸、硫磺制酸及冶煉煙氣制酸等多種制酸工況。年產(chǎn)種制酸工況。年產(chǎn)20kt、40kt、60kt、100kt、300kt、500 kt ，600kt等多種生產(chǎn)規(guī)模上應(yīng)用等多種生產(chǎn)規(guī)模上應(yīng)用,均取得良好的效果均取得良好的效果。空心環(huán)管殼式換熱器整體結(jié)構(gòu)簡圖空心環(huán)管殼式換熱器整體結(jié)構(gòu)簡圖空心環(huán)網(wǎng)板結(jié)構(gòu)簡圖空心環(huán)網(wǎng)板結(jié)構(gòu)簡圖p15mme51x3.5p1e5mm p2513.5傳熱管采用光滑管強(qiáng)化傳熱能耗代價(jià)高傳熱管采用光滑管強(qiáng)化傳熱能耗代價(jià)高 huhu0.80.8PuPu2.02.0u u2 2/u/u1 1=2, h=2, h2 2/h/

8、h1 1=1.74, =1.74, P P2 2/ /P P1 1=4=4 折流隔板流體阻力大，操作能耗高折流隔板流體阻力大，操作能耗高 1 流體折流阻力損失大；流體折流阻力損失大；2 折流板迎風(fēng)和背風(fēng)流動(dòng)死角大，傳熱性能差折流板迎風(fēng)和背風(fēng)流動(dòng)死角大，傳熱性能差。 光滑管換熱器是采用了目前國內(nèi)較先進(jìn)的雙圓缺光滑管換熱器是采用了目前國內(nèi)較先進(jìn)的雙圓缺不布管的殼程結(jié)構(gòu)，急擴(kuò)加速流縮放管換熱器是采不布管的殼程結(jié)構(gòu)，急擴(kuò)加速流縮放管換熱器是采用旋流網(wǎng)板支承的殼程軸流式換熱器。用旋流網(wǎng)板支承的殼程軸流式換熱器。 急擴(kuò)急速流縮放管換熱器可節(jié)省傳熱面積約急擴(kuò)急速流縮放管換熱器可節(jié)省傳熱面積約35，降低設(shè)備總

9、重量約，降低設(shè)備總重量約45。光滑管換熱器共需。光滑管換熱器共需5臺(tái)換熱器，其總壓降約臺(tái)換熱器，其總壓降約9000Pa，而急擴(kuò)加速流縮，而急擴(kuò)加速流縮放管換熱器僅需放管換熱器僅需4臺(tái)，其總壓降僅臺(tái)，其總壓降僅6200Pa，比光滑，比光滑管換熱器低約管換熱器低約30。 設(shè)計(jì)方案比較結(jié)果設(shè)計(jì)方案比較結(jié)果廣州石化乙烯裝置中采用的空心環(huán)支承縮放管壓縮機(jī)段間冷卻器廣州石化乙烯裝置中采用的空心環(huán)支承縮放管壓縮機(jī)段間冷卻器21圖3 菱形翅片管示意圖 1 管基體；2 翅片 螺旋折流板是強(qiáng)化管殼式換熱器殼程傳熱的一種十分有效的殼程支撐結(jié)構(gòu)形式，既適用于低粘度流體，又適合高粘度流體；既適合單相流，又適合多相流yx

10、振蕩流振蕩流熱管工作基理熱管工作基理 將蛇形密閉空間抽真空真空并填充一定一定量的工質(zhì)量的工質(zhì)（使得工質(zhì)在低于常壓沸點(diǎn)的情況下蒸發(fā)），在管徑足夠小管徑足夠小的情況下，管內(nèi)將形成汽泡柱和液體柱間隔并呈隨機(jī)分布的狀態(tài)。工作過程中，在蒸發(fā)端，工質(zhì)吸熱產(chǎn)生汽泡，迅速膨脹同時(shí)壓力升高，由于壓力差的存在，氣泡推動(dòng)工質(zhì)流向低溫冷凝端。在冷凝端，由于溫度下降氣泡收縮并破裂，壓力隨之下降。這樣，由于兩端間存在壓差、相鄰管子兩端間存在壓差、相鄰管子之間存在的壓力不平衡以及蛇形結(jié)構(gòu)的之間存在的壓力不平衡以及蛇形結(jié)構(gòu)的彎曲推動(dòng)力彎曲推動(dòng)力，使得工質(zhì)在蒸發(fā)端和冷凝端之間振蕩流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。在整個(gè)過程中，無需輸入任何外部動(dòng)力，完全是在熱驅(qū)動(dòng)下的自我振蕩。干燥行業(yè)的余熱回收干燥行業(yè)的余熱回收傳熱強(qiáng)化與過程傳熱強(qiáng)化與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室我國目前唯一從事傳熱強(qiáng)化與節(jié)能我國目前唯一從事傳熱強(qiáng)化與節(jié)能研究的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室先后研究開發(fā)出十多種強(qiáng)化傳熱元件在工業(yè)中推廣應(yīng)用先后研究開發(fā)出十多種強(qiáng)化傳熱元件在工業(yè)中推廣應(yīng)用持續(xù)主持召開了四屆持續(xù)主持召開了四屆傳熱與節(jié)能國際會(huì)議傳熱與節(jié)能國際會(huì)議“973”項(xiàng)目項(xiàng)目“973”前期預(yù)研前期預(yù)研國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、重大國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、重大國家科技進(jìn)