新型換熱設(shè)備及應(yīng)用

1、化工機械專題新型換熱設(shè)備及應(yīng)用一、簡述二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、換熱器分類四、幾種換熱設(shè)備的介紹五、新型換熱設(shè)備面臨的問題六、強化傳熱技術(shù)一、簡述熱設(shè)備是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換設(shè)備。換熱設(shè)備是化工,石油,動力,食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位.在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r目前，我國換熱器產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模大概為420億人民幣?；谑?、化工、電力、冶金、船舶、機械、食品、制藥等行業(yè)對換熱器穩(wěn)定的需求增長，我國換熱器產(chǎn)業(yè)在未來一段時期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長。2010-2012年期間，保持10%

2、-15%勻速增長到2015年，我國換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破880億元；到2020年我國換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達到1500億元。板式換熱器：四平巨元瀚洋、蘭石換熱設(shè)備公司、四平維克斯是我國板式換熱器領(lǐng)域內(nèi)資企業(yè)中的龍頭企業(yè)，產(chǎn)值都在2億以上。管殼式換熱器：生產(chǎn)企業(yè)眾多，規(guī)模較小。撫順機械設(shè)備制造有限公司、蘭石集團煉化設(shè)備公司、中石化南京化工機械是我國內(nèi)資管殼式換熱器的龍頭企業(yè)?？绽涫綋Q熱器：哈空調(diào)是我國最大的空冷式換熱器生產(chǎn)企業(yè)。此外，江蘇雙良股份、國電集團北京龍源冷卻技術(shù)有限公司、四川簡陽空冷器、藍科高新（原蘭石所）、蘭州蘭石集團長征機械、西安大秦化工機械（原西安化工機械廠）、湖北長江石化設(shè)備、江陰電

3、力設(shè)備冷卻器公司等企業(yè)也具有一定的競爭力。板翅式換熱器：杭州杭氧股份和開封空分集團是我國石油化工領(lǐng)域著名的板翅式換熱器企業(yè)產(chǎn)品類別主要競爭企業(yè)板式換熱器內(nèi)資龍頭企業(yè)：四平巨元瀚洋、蘭石換熱設(shè)備、四平維克斯外資企業(yè)：阿法拉伐（江陰）、舒瑞普（北京、蘇州）、APV（上海、北京）、丹佛斯（天津）、傳特（北京）、桑德克斯（上海、寧波）、風(fēng)凱（常州）其它主要企業(yè)：沈陽太宇、上海艾克森、藍科高新、湖北登峰、山東北辰、上海南華、佛山瀾石管殼式換熱器內(nèi)資龍頭企業(yè)：蘭石煉化設(shè)備、撫順機械、中石化南京化工機械外資企業(yè)：森松（上海）、林德工程（大連）、艾普爾（蘇州）、風(fēng)凱（常州）其它主要企業(yè)：張家港化工機械、大連金

4、重、鎮(zhèn)海石化建安工程、湖北長江石化設(shè)備、西安大秦化工機械、天津國際機械、大連東方億鵬空冷式換熱器內(nèi)資龍頭企業(yè)：哈空調(diào)外資企業(yè)：基伊埃（蕪湖、廊坊）、斯必克（張家口）其它主要企業(yè)：江蘇雙良、國電龍源冷卻、四川簡陽空冷器、藍科高新、蘭石集團長征機械、西安大秦化工機械、湖北長江石化設(shè)備、江陰電力設(shè)備冷卻器板翅式換熱器龍頭企業(yè)：杭州杭氧股份、浙江銀輪股份外資企業(yè)：艾普爾（蘇州）其它主要企業(yè)：貴州永紅航空機械、無錫馬山永紅換熱器、開封空分集團、山東茌平吉星三、換熱器分類換熱器分類1）按傳熱原理分為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器2）按用途分為加熱器、預(yù)熱器、過熱器、蒸發(fā)

5、器3）按結(jié)構(gòu)分為管殼式和板式換熱器 汽化器分類1）按直接加熱方式分為浸沒燃燒式汽化器和固體導(dǎo)熱式汽化器2）按間接加熱方式分為空溫式、強制通風(fēng)式、循環(huán)熱水水浴式、蒸汽加熱水浴式、電加熱水浴式汽化器3）按熱交換介質(zhì)分為空浴式、水浴式、海水浴開架式汽化器四、幾種常用換熱設(shè)備管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。管板式換熱器在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設(shè)置了若干塊折流板。特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；管

6、程清洗方便；管程可以分成多程，殼程也可以分成雙程；規(guī)格范圍廣，故在工程上廣泛應(yīng)用。缺點有：殼體和管壁的溫差較大，易產(chǎn)生溫差力；殼程無法清洗，管子腐蝕后連同殼體報廢，設(shè)備壽命較低，不適用于殼程易結(jié)垢場合；殼程清洗困難，對于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。板翅式換熱器基本結(jié)構(gòu)是由翅片、隔板、封條和導(dǎo)流片組成，在金屬平板上放一翅片，再在其上放一金屬平板，兩邊以邊緣封條密封而組成一個基本單元，若干基本單元組成內(nèi)部芯體。對各個通道進行不同方式的疊置和排列就得到逆流、錯流、錯逆流板翅式換熱器板束。錯流逆流錯逆流其優(yōu)點有：傳熱效率高；輕巧且牢固；結(jié)構(gòu)緊湊；適應(yīng)性好。缺點有：流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；易

7、結(jié)垢。板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖空溫式氣化器空溫式氣化器包含蒸發(fā)部與加熱部,蒸發(fā)部由端板管連接并排的導(dǎo)熱管構(gòu)成,加熱部由用彎管接頭串聯(lián)成一體的導(dǎo)熱管組成。導(dǎo)熱管是將散熱片和管材擠壓成型,其橫截面一般為星形翅片,翅片材質(zhì)采用鋁合金。LNG空溫式氣化器的安裝形式為立式、露天。特點：零能耗、節(jié)約能源、低碳環(huán)保、運行成本極地；基本免日常維修保養(yǎng)，不產(chǎn)生維修費用和管理成本；安全系數(shù)高、運行穩(wěn)定性好、管理簡單。開架式氣化器是以海水為熱源用來使液態(tài)天然氣氣化的換熱器。其基本組成單元為換熱管，一塊面板由平行分布的約80根連接上下總管的換熱管組成，換熱管兩端由集氣管或集液管焊接形成一個板型管束，5-6 塊面板組合在一起

8、形成一個模塊，組成面板的翅片管為星狀翅型。特點：工藝簡單，運行可靠，耐用性和安全性高，運行和維護方便；應(yīng)用廣泛，海水、河水、鍋爐和工藝廢熱都可以利用，尤其是海水。對海水有要求：防腐蝕；操作成本大，運行費用低，成本效益明顯；氣化器設(shè)備比較大，投資較高；受氣候等因素影響較大；管外易結(jié)冰，降低氣化能力。五、新型換熱設(shè)備面臨的問題1）設(shè)備堵塞 最典型為板式換熱器，板式換熱器的流道間隙較?。?.5-6mm），直徑大于1.5-3mm的顆粒雜物容易阻塞板片通道，使設(shè)備的壓力降急劇惡化，導(dǎo)致設(shè)備因堵塞而換熱能力大幅降低，嚴重的造成裝置連續(xù)生產(chǎn)中斷。2）結(jié)垢 可導(dǎo)致傳熱設(shè)備的傳熱系數(shù)降低，嚴重時還會堵塞通道。措

9、施：換熱器不宜用在較臟或易結(jié)垢的環(huán)境（除非增設(shè)有效的其他措施）；使用未經(jīng)軟化的冷卻水作冷卻介質(zhì)時，操作溫度應(yīng)控制在50左右或者更低，以避開介質(zhì)中鈣鎂離子析出的敏感溫度。3）密封失效 壓力影響、溫度影響、事件影響4）腐蝕 腐蝕是復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象，材料為奧氏體不銹鋼的換熱器表現(xiàn)出的腐蝕現(xiàn)象大多是 Cl-引起的應(yīng)力腐蝕11，常發(fā)生在密封槽底部以及有污垢形成后的垢底部位5）其它問題管板復(fù)合折流板不規(guī)范管子截取不規(guī)范換熱管底部結(jié)霜（冰）六、 強化傳熱1）強化傳熱技術(shù)的出現(xiàn)隨著能源危機日益嚴重，節(jié)能和能源的合理利用顯得尤為重要。在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位的換熱器作為能量傳遞的基礎(chǔ)設(shè)備，其傳熱性能好壞對節(jié)能有很

10、大的影響。20世紀70年代初發(fā)生的世界性能源危機，有力地促進了強化傳熱技術(shù)的迅猛發(fā)展。要節(jié)能降耗，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，必須研究各種傳熱過程的強化問題，開發(fā)適用不同過程工業(yè)要求的強化傳熱結(jié)構(gòu)及高效換熱設(shè)備，這是開發(fā)新能源和開展節(jié)能工作的迫切任務(wù)2）強化傳熱技術(shù)及應(yīng)用換熱器的強化傳熱就是力求使單位面積在單位時間內(nèi)，換熱單位傳熱面積傳遞的熱量達到最多。強化傳熱主要有三種途徑：提高傳熱系數(shù)、擴大傳熱面積和增大傳熱溫差。強化傳熱技術(shù)分為被動式強化技術(shù)(亦稱為無功技術(shù)或無源強化技術(shù))和主動式強化技術(shù)(亦稱為有功技術(shù)或有源強化技術(shù))。被動式強化傳熱處理表面：表面粗糙度的小尺度的改變和對表面涂層。粗糙表面：機械加工、碾軋、電化學(xué)腐蝕等方法制作粗糙表面。擴展表面：管內(nèi)外翅片，如平直翅片、齒輪形翅片和橢圓形翅片。擾流裝置：增強湍動，破壞層流底層，如管內(nèi)裝入麻花鐵、螺旋圈或金屬絲片。漩渦流裝置:包括很多不同的幾何布置和管內(nèi)插入物。螺旋盤管：提高換熱器的緊湊度。表面張力裝置：利用相對較厚的芯吸材料或開槽表面來引導(dǎo)流體流動。添加物：添加劑（液體和氣體）。殼程強化：改變管外形或加翅片;改變殼程擋板或關(guān)鍵支撐物的形式。波紋管式傳熱管縱向翅片管橫向翅片管螺旋槽紋管 縮放管 主動式強化傳熱機械攪動：包括用