換熱器在工 、農業的 各領域 應用十分 廣泛 ， 在 H 常生活中傳熱設備也隨處可見，是不可缺少的工藝設  備之一。因此換熱設備的研究備受世界各國政府及研  究機構的高度重視，在全世界第一次能源危機爆發以  來，各國都在下大力拉尋找新的能源及在節約能源上  研究新途徑。在研究投人大、人力資源配備足的情況下，一批具有代表性的高效換熱器和強化傳熱元件誕  生。隨 著研究 的深入 ， 上業應 用取得 r 令人矚目的成果，得到了大量的回報，如板翅式換熱器、大型板殼  式換熱器和強 化沸騰的 表 面多孔 管、T 形翅片管 、強化冷凝的螺紋管、鋸齒管等都得到了國際傳熱界專家  的首肯，社會效益非常顯著，大大緩解了能源的緊張  狀況。國內各研究機構、高等院校對傳熱理論及高效換  熱器的研究一直非常重視，走過了從引進、消化、吸  收、發展到自主開發的 歷程。從 20 世紀 50 - 60 年八的照搬發展 到 70 年代 悄化和吸收 ， 進入 80 年代以 來國內又出現了自主開發傳熱技術的新趨勢，大抵的強  化傳熱元件被推向市場，形成第一次傳熱開發浪潮。  到 90 年代中 期， 大量的強化傳熱技術應用于工業 裝置中，帶來了良好的社會效益和經濟效益。近幾年國  內應用的強化傳熱技 術基本上是 80 年代中期 開發的， 由于國內市場較大，使用者多不了解，認為很多技術  都是新開發的。在 90 年代大量應用的基礎上， 積累了很多經驗， 預計在 2005 年以 后將會再掀起一次傳熱技術開發的 新高潮。國內 80 年代傳熱技術高潮時期的代表杰作有折流桿換熱器、新結構高效換熱器、  高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、板殼式換  熱器、表面蒸發式空冷器等一批優良的高效換熱器。

計算機應用的普及大大提高了工作效率，工藝設    計技術水平隨之提高， HTFS、HTRJ 軟件技術的引進， 縮短了國際間傳熱技術水平的差距。換熱流程優化軟     件和物性模擬軟件的引進使得裝置的熱強度有了飛躍性的提高， 已從單套裝置的 熱強度5000kcal/ m2  · h提高到 6000kcal/ m2  · h 以 上， 個別 已達到 7000kcal/ m2  · h 以 上。國內像 SW6、Lans沁 強度 軟件及新 的強化傳熱技術軟件包的開發為上述提供［可靠的保證，目前國內     已基本形成自己獨特的傳熱技術軟件包并具有開發能     力 ， 這些將在未來的 十年內 使中國步入 HTFS、HTRI 等具有國際公認水平的技術領域。

換熱器是一種實現物料之間熱量傳遞的節能設    備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕     工、食品等行業普遍應用的一種工藝設備。在煉油、   化工裝置中 換熱器占總設備數鼠 的 40 % 左 右，占 總投資的 30% - 45 % 。 近 年來隨著節能技術的發 展， 應用領域不斷擴大，利用換熱器進行高溫和低溫熱能   回收帶來了顯著的經濟效益。目前，在換熱設備中，   使用量最大的是管殼式換熱器。管殼式換熱錦按用途   分為尤相變傳熱的換熱器和有相變傳熱的冷凝器和重   沸器。

隨著環境保護要求的提高，近年來加氫裝置的需  求越來越多，如加氫裂化，煤油加氫，汽油、柴油加  氫和潤滑油加氫裝置等建設量增加，所需的高溫、高  壓換熱器數植隨之 加大。螺紋鎖緊環換 熱器、Q 密封環換熱器、金屬墊圈式換熱器、密封蓋板式換熱器技  術發展越來越快，不僅在承溫、承壓上滿足裝置運行  要求，而且在傳熱與動力消耗上發展較快，同時亦適  用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然氣等場    合， 可滿 足承壓高 達 35 MPa , 承溫達 700 'C 的使用要求。 在這些 場合 ， 換熱器占有的投 資占 50 % 以 上。

在 500 - 1200'C 燃 氣、合成氣、煙 氣使用的石油、化工、乙烯、原子能、航天、化肥等領域使用的  換熱器主要是用特殊材料制造的廢熱鍋爐，各種結構  和用途 的廢熱鍋爐的應用 回收了大址的 熱能Q 如溫度高達 550- 780'C 煉油裝置燃 氣系統 ， 450 - l 200'C 的航天發 動機燃 氣系統， 68 0 - ll OO'C 化肥中合成氣系統 ， 650 - 900'C 乙烯裂解 氣系統都 采用具有特殊結構的一種管殼式換熱器Q

進人 20 世紀 90 年代以 來， 隨著裝置大型 化的發展要求，大型換熱器的使用需求增加，乙烯換熱器就是一個例 子： 換熱器直徑達 2. 4m , 煉油重整裝置進料換熱器直徑 達 2 . 4m ,  重量達 l 20t ,  傳熱面積已達3300m2,  高度達 30m。 如何提高 傳熱效率， 減少振動損失，是兩項十分重要的課題。大型化使得換熱面積要達到 5000m2   ,   國 外已達到 8000m2   , 這樣大面積 的換熱器制造難度大，使用要求高，安裝難度更大。    如何解決 大型化的難題， 經過 20 年的 努力 ， 在傳熱技術上國內已研制成功的雙殼程換熱器、大型板殼式    換熱器，具有強化傳熱的高效換熱器，有效地解決了    傳熱效率低的問題；折流桿換熱器的應用有效地克服    了管束的保動，延長了管子的壽命，解決了振動損      壞，提高了工藝性能，降低了動力消耗，且宜用于較臟的場合。

板翅式換熱器的發展．使換熱器的效率提高到新    的水平，結構更緊湊。這種換熱器的采用，滿足了飛    機發動機中間冷卻和內燃機介發動機、汽車發動機冷    卻的需要Q  由 于具 有體積小、重量 輕、效率高 、 可處理兩種以上介質的優點．這種換熱器迅速在石油化      工、乙烯裝置中得到推(應用。在低溫場合(-      185'(' 的氮氣冷卻、- l 77t'  液 念空 氣冷 卻、 - 130- 150'(' 的乙烯冷卻、   16 5t 飛的大然氣冷卻和寧 分裝 置的 冷卻）， 采用 板翅式 換熱器可 減小體積 5 - 15 倍， 節約重量 20- 30 倍以 上丿 隨 右鋁 及 鋁 合金針焊技術的 H 趨發展，應用場合及范圍將越來越廣泛。

新型高效、緊湊式換熱器的另一個結構形式一      板式換熱器及板殼式換熱器的應用亦不斷得到拓展．    由于城市集中供熱的需求．越來越多的板式換熱器得    到使用，節省了占地面積．節約了金屬耗械。隨著城市中集中 供熱規模越來越 人， 面積小于 1000m2 、使用溫度小 于 200'C 、壓 力小 于 2 . O MPa 的板式換熱器已不能適應工況的需要 如山西某城市供熱系統

200MW 的場合， 換熱面積單 臺需 要 3600m2   , 這無疑需要大型 板殼式換熱器 ， 單板 面積可達 12m2    (板式換熱器單板面積國外 2 . 4n i2,   國內 l .8m2),   單臺傳

熱面積 可達 5000 m2   , 板殼 式換熱器承溫可 達 700'C .承壓可達 20MPa。用板亢式換熱器 取代管殼式換熱器， 重晟 可 節 省 1 倍 左 ti '  占 地 面 積可 節 省 60 % , 多回收熱 量可 達總熱負仙 10 % 以上 ， 節省設 備長 度近 2 倍， 節約投資 10 % /r 右 Q  單套 60 萬噸／年重 整裝置的立式換熱器采用管殼式換熱器，換熱面積約需3350m2, 重址 125t , 高 度 30m 。 而 采用板殼式 換熱器， 換熱面積約需 }800m2   , 重量 55t ,   高度 13m ,   每 年可節省燃料 油 600t .  節省 操作費用 125 萬元。國 產第一臺 350礦 板殼式換熱器， 已 在中國石油克拉瑪依分公司運行 1  年零 2  個月 ；國 產 3000m2 板殼 式換  熱器亦即 將在中 國石油烏件 木齊石 化分公司 40 萬噸／ 年重整裝置中應用，結束了我國大型板殼式換熱器依     賴進口的局面，這一領域技術已達到國際先進水平。

螺旋板式換熱器目前在石油、化工、冶金、電力    中的應用較普遇，結構」已開發出可拆和不可拆兩      種。作為緊湊式換熱器品種之一，它的主要優點是：    占地面積較小，安裝方使。材料主要有碳鋼、不銹      鋼、欽 及其合金， 主要用 f 設計壓 力小于 2. 5MPa, 溫度小 于 300'C 的中、低溫 位的 冷卻， 化l   裝置中采用較多，食品、醫藥中較干凈的介質多使用這種換熱

器 u 如山東 鋁廠使用 6 臺 90而 的螺旋板換熱器取代列管式換熱器， 節省 傳熱 面積 390m2   , 節省鋼材 55t 、節省占 地面積 2 倍， 使用溫 度小 于 200'C O f J'l螺旋板換熱器在有應力腐蝕的場合應慎重使用。某廠使用的不銹鋼螺旋板用 千有 45μL /L 氯離 子 含 散的 介質中， 使用 20 多天即 腐蝕開裂 ， 主要 是螺旋 板焊縫比例大， 無法進行整體固熔處理。另外，在介質較臟的場合亦   應慎重使用不可拆式螺旋板換熱器。

隨若人民生活水平的提高，牛奶、果汁、明膠用   量越來越大．大型多效板式蒸發器的開發適應了食品   加工業的發展。板式蒸發器國內技術已達到國際先進   水平，板間大蜇蒸發降溫既要滿足殺菌作用，同時要   達到濃縮和保證蛋白質的營養。它的板片形狀較為特   殊．結構上與普通板式換熱器不同，帶有很大的蒸發空間 ．單臺 面 積可 達 50m2   ,  可 處 理 20t /h  的牛 奶、果汁等介質(在化肥、天然氣液化、乙烯、煤氣化裝置中，螺    旋繞管式換熱器開發千 70  年代， 應用于制氧等低溫過程中。螺紋繞管式換熱器結構是芯筒與外筒之間的     空間內將傳熱管按螺旋線形狀交替纏繞而成，屬盤管     換熱器之 列 C 相鄰 兩層螺旋狀傳熱 的螺旋方向相反， 一般分為單層和多層．可同時處理兩種以上介質。傳     熱管管程一 般采用 ￠8 -   ￠12 的傳熱管， 所以 傳熱面積相對較 大．結 構緊湊 ．可達 100 - 170m 勺礦 。該換熱器承壓,s;; 2 . 2MPa ,     有自行補償熱膨脹性能，單臺傳熱 面積 可達 25 000m2 。 由于管徑較小， 在用于結垢較重的場合易發生堵塞現象，而且無法機械清洗。

在氯堿行業及化工行業中強酸、強堿的強腐蝕場合較多．為了有效解決強腐蝕的問題，近年來研制成功的列管式石墨換熱器、板式石墨換熱器、玻璃鋼換熱器、氪塑料換熱器、陶瓷纖維復合換熱器等非金屬換熱器已在耐溫、耐壓上有所突破，在上述工業裝置中得到推廣 使用 Q 可處理的 介質有鹽酸、硫酸、 醋酸和磷 酸等強 腐蝕介 質， 其傳熱面積最大可達 1000m氣使用 溫度 可達 SOO'C 以內 ， 重量節約 2 倍， 耐壓可達2.0MPa, 占地面積節�。ァ�％。

在低溫余熱回收系統，熱管的應用帶來了巨大的    社會效率，在煙氣余熱回收系統，國內普遍采用熱管    來回收低溫熱源，達到節能的目的。目前開發的無機    熱管不僅在工業裝置中應用，而且適用于家庭熱水系    統，既方便又節約能源。熱管主要是利用小的表面積    來傳遞 較大的熱量， 是 20 世紀 60 年代中期發展 起來的傳熱元件。國 外 50 年代進人民用工業， 具有效率高、壓降 低、結構緊湊 等優點。如某廠在一 座190 X104 kcal /h  的 加 熱 爐 回 收 余 熱， 煙 氣 從 399'C  降 到168'C , 使 空 氣溫 度 提 高 230'C , 每小時回收余熱25.2 x 104kcal, 使加熱爐燃料減少 15 % ,  獲得顯著的經濟效益。

由于我國目前油田多進人中、后期開采，原油中鹽、硫含植升高，常減壓裝置常壓塔頂及減壓塔頂的腐蝕越來越嚴重。在這些場合，碳鋼換熱器的壽命僅為 4 - 18 個月左 右， 防腐已從單 純的涂層發展 到采用欽材料的防腐，使欽換熱器已從原來化工裝置的應用  發展到煉油裝置。國內早期用于煉油常壓塔頂的是齊  魯石化公司煉油廠，目前國內多數煉廠已在此場合應  用欽換熱器來提高換 熱器的 壽命 ， 一般壽命 可達 5 -10 年左右， 對長周期運 行起到了重 大作用。鉅和鉛換熱器近年來發展也較為迅速，在化工工業中得到應    用。雖然這些稀有金屬價格昂貴，但由于具有特殊的    優良性能如耐溫、耐蝕等而應用較廣，現已開始制定    鉅和鉛壓力容器的行業杯準，在化工深加工裝置中將    得到進一步的應用。

防腐涂層換熱器的 發展也較 為迅 速， 從 20 世紀80 年代中 期投資低、防 啊效果好的 847 防腐涂 料 開始， 發展 到 90  年代的 901 ,   不僅在冷卻水系統成功防腐 ， 而且 還具有抗垢性能， Ni- P 非金屬 化學 鍛層在 60 'C 以下海水 和氯離 子的 防腐方面也起到了重要的作用 ， 在 l l O'C 以下對硫的 防腐也 發揮了較大的作用， 不僅防腐而且 起到 f 耐沖蝕 、耐 磨作用。

隨著裝 置大型化的發 展， 在 66 萬噸／年乙烯裝置、800 萬噸／年常減壓裝省、350 萬噸／年重催裝置 、計劃新建的 240 萬噸／年重整 裝 置中 換熱器也隨之 大型化。在國外，管殼式換熱器最大直徑已達到4650,   國內 已達到 伈200 ,   面積達到 7000m2   , 重扯達到 260t。在換熱器人型 化過程中 ， 管束的 振動是不可忽視的問題，由于核電站換熱器的振動破壞的出      現，振動損失因此而被重視起來，振動使管子破裂，    產生噪聲， 破壞環境， 損壞設備基礎 和管路。90 年代中期以前，國 內 換熱器應用直徑普遍小于 1500 ,90  年代中后期直徑超過 1500  的換熱器應用 日增u 如燕山乙 烯一臺直徑 2000 的水冷器， 如按常規設計， 殼程介質進口處管束誘 導振動指數達到 7 , 大大超過標準規定，如不采取措施將在很短的時間內生產振動損失。 美國菲 利普斯公 司于 20 世紀 70 年代 開發了折流桿換熱器用于換熱器大型化，有效地克服了管束的振動， 延長了 管子的 壽命。 國內 90 年代初期已成功用于大型化裝置中，結果表明，不僅克服了振動損失，而且殼程壓降降低了％～％。目前該換熱器已在冷凝、沸騰介質的換熱器中應用，在壓縮機級間冷卻場合也得到普遍應用，效果非常明顯。

隨著全球水資源日益緊張，空冷式換熱器已在石油、化工、冶金、核能、電力行業得到大量的應用�？绽涫綋Q熱器利用空氣仵為冷卻介質，替代了循環水系統對環境的污染，節能效果非常明顯。常用的空冷式換熱器有干式空冷器和濕式空冷器，干式空冷器介質溫度一般可 冷卻到高 十環境溫度 15 - 20'C , 濕空冷介質 溫度一 般可冷卻 到高于環境溫度 5 - lO'C,  90 年代中期以后國內蘭州石油機械研究所針對全球氣溫   變暖，環境溫度增高，常規空氣冷卻能力下降的現     實，根據涼水塔的原理，開發了表面蒸發式空冷器用   于煉油、化工、乙烯、天然氣、冶金裝置中，可使介   質溫度冷 卻至高 千環境 濕球溫度 S'C ,  既節省占地面積 1 / 2 ,  又節省操 作費用 67 % ,  目前已在工業中大扯推廣使用，一年內收回全部投資。新世紀開始后，代   表國際領先技術水平的板式空冷器研制成功，它結構   緊湊 、占地面積小 （僅為 l / 4 ) 、重量 輕（僅為 I / 3 ) 、換熱面積 大 （單臺 3 X 3,   可達 860 m勹、壓降 低（用于減 頂 空 冷 壓 降 3 . 23mmHg8  、投 資 低 （ 可 節 省10 % )' 將在上業 裝置中 起到巨 大的 作用。

近年來國內在節能、增效等方面改進換熱器性      能，在提高傳熱效率，減少傳熱面積，降低壓降，提    高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著成績。流程優    化軟件技 術的 發展帶來了換熱器應用的增多。20 世紀 80 年代常減 壓裝置的換 熱器用悵在 70 臺左右， 90 年代換 熱器用植 達 90 - 100 臺， 90  年代末 至今已超過 140 臺。換 熱器的 大址使 用有效 地提高了 能源的 利用率， 使企 業成本降 低， 效益提高。