• <center id="z5net"><em id="z5net"></em></center>
    1. <strike id="z5net"><video id="z5net"></video></strike>
    2. <tr id="z5net"><sup id="z5net"></sup></tr>

      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
      新聞動態

      高通量換熱器研制及在大型石化裝置中的節能應用

      點擊:1962 日期:[ 2014-04-26 21:14:26 ]
                        高通量換熱器研制及在大型石化裝置中的節能應用                    徐 宏1,戴玉林1,2,夏翔鳴1,2,劉京雷1,徐 鵬1     (1.綠色高效與節能教育部工程研究中心,華東理工大學化工機械研究所,上海200237;2.中國石化揚子石油化工有限公司,南京210048)     摘 要:開發了燒結型表面多孔高通量換熱管及其換熱器。以乙醇為介質評價了表面多孔換熱管的沸騰傳熱性能。研究表明,表面多孔換熱管強化傳熱效果顯著,在酒精中的傳熱效果是光管的8.7~12.1倍。以1.8 g/L CaSO4鹽溶液為介質經240 h阻垢性能試驗,結果表明表面多孔換熱管具有良好的抗垢性能,在溶鹽中多孔管沸騰傳熱系數始終大于光管的沸騰傳熱系數。工業化應用考核表明,采用該燒結型表面多孔換熱管設計制造的高通量換熱器,不僅可以大幅度提高相關流程裝置的產能,而且可以明顯降低能耗。     關鍵詞:高通量換熱器;石化裝置;強化傳熱;節能     中圖分類號:TK124   文獻標識碼:A     節能是國家能源戰略的重點,提高換熱設備的效率對化工和石化等行業的工業節能至關重要。另一方面,裝備的高效化進程已經成為制約化工、石油化工裝置大型化發展的瓶頸,發展和應用高效換熱器已到了刻不容緩的程度。     在國家科技部、教育部、江蘇省、上海市和中石化、中石油等的支持下,華東理工大學聯合無錫化工裝備有限公司和中國石化揚子石油化工有限公司從1999年起進行燒結型表面多孔高通量換熱管及其換熱器的研制,成功實現了產業化,建成國內唯一世界第二的燒結型高通量管及高通量換熱器產業化生產基地,具有完全自主知識產權。研制的高通量管和高通量換熱器在中石化、中石油、中海油、中國兵器集團等國內特大型企業獲得應用63臺,并出口歐洲,填補了國內空白并打破國際壟斷。2008年被列為“中國石化重大裝備國產化重點推廣項目”。擁有完全自主知識產權,申請專利15項,其中發明專利7項。已獲得9項專利授權。產品榮獲“國家重點新產品證書(2007GRC10022)”和江蘇省“高新技術產品證書(070211G0082N)”。技術成果獲中國石化科技進步三等獎(2008、2009)、上海市科技進步一等獎(2009)。     1·高通量換熱管的性能評價     燒結型高通量管是指采用粉末冶金的方法在普通換熱管表面燒結一薄層具有特定結構的多孔表面高效換熱管。表面多孔層的凹穴與孔隙相互連通,可以顯著強化沸騰傳熱,傳熱效果甚至可提高20倍[1]。這是至今為止換熱系數最高的管式傳熱元件,尤其適用于烷烴、烯烴、醇類、氟利昂等介質。與光管相比,燒結型表面多孔管具有如下優越性[2]:     1)能顯著地強化沸騰給熱,減少所需換熱面積一半左右,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。     2)可以在很小的溫差下維持沸騰,對低品味能量的回收和低溫沸騰換熱有很大的價值,應用于再沸器時可以降低所需加熱蒸汽的等級。     3)臨界熱負荷比普通管高50%以上。     4)具有良好的阻垢性能。     根據粉末冶金燒結理論,采用特定成分的粉末與粉末燒結技術相結合,在保持換熱管基體性能基本不受影響的燒結溫度下實現了特定高孔隙率多孔表層[3]。通過對比試驗,探索優化了較低溫度下的高通量換熱管燒結工藝,實現了銅管、銅鎳管、碳鋼管、耐熱鋼管等系列換熱管內/外表面多孔管特征參數的可控制造。自主開發的系列高通量換熱管見圖1。     1.1 高通量換熱管的強化傳熱     實驗采用如圖2所示的池沸騰裝置測定高通量換熱管的強化傳熱性能。實驗采用酒精作為傳熱介質,各個電壓值下的熱流量Q可以通過冷凝水量m和汽化潛熱γ的乘積并除以時間t獲得,即     Q = (m·γ)/t.     熱流密度為q=Q/A;傳熱系數為h=q/Δt,根據實驗測出的傳熱溫差(過熱度)Δt=tw-tsat(其中tw為管外壁溫度,tsat為介質溫度),即可算出換熱管沸騰傳熱系數ho                      通過實驗得到壁面過熱度與熱流密度之間的關系結果見圖3。多孔管與光管的熱流密度q都隨過熱度Δt(Δt=tw-tsat)的增大而增大。在酒精中,多孔管的沸騰傳熱溫差一般在3.52℃左右,而光管的沸騰溫差一般在6.78℃左右,其沸騰傳熱溫差比光管的沸騰傳熱溫差低48%。在相同的溫差下,多孔管的熱流量同樣明顯高于光管的熱流量。                       定義一個提高因子ω,即相同溫差下多孔管的沸騰傳熱系數與光管的沸騰傳熱系數之比,該值反映了多孔管強化傳熱的能力,其值越高說明多孔管強化傳熱能力越強。通過origin曲線擬合求得光管和多孔管在酒精中的沸騰曲線,并在具有共同的溫差區間內求得同一溫差下對應的熱流密度,得到溫差和提高因子之間的關系,在實驗范圍內測得的數據如圖4所示。高通量換熱管在酒精中的傳熱效果是光管的8.7~12.1倍,這說明在酒精中多孔管的強化傳熱效果非常明顯。                     1.2 高通量換熱管的阻垢性能     換熱管在某些介質中長時間運行,會產生結垢現象,為保證換熱器設計的合理性,保證不因污垢的影響而降低設備的負荷能力,需要在換熱器的設計上考慮結垢的傾向性,選取合適的污垢系數。因此,準確反映高通量換熱管的阻垢性能非常重要。采用如圖2所示的實驗裝置,研究了多孔管和光管在1.8 g/LCaSO4溶液中241 h結垢性能,結果見圖5和圖6。由試驗發現:隨著實驗進行,多孔管沸騰傳熱系數經過很長一段時間波動(約為15 h)后才出現了下降,而光管傳熱系數在很短時間內就出現了下降,主要是因為多孔層中有強烈的氣液循環,阻止污垢向換熱表面沉積,同時加速已經沉積污垢的剝離,因此其傳熱系數開始時變化比較小。從圖5可以看出,當實驗進行了91 h后,多孔管傳熱系數由61.73下降到26.84 kW/(m2·℃),降幅為56.5%,光管傳熱系數由28.26下降到15.83 kW/(m2·℃),降幅為43.6%;雖然多孔管沸騰傳熱系數降幅比光管大,但是多孔管傳熱系數始終明顯大于光管,在開始時為光管2.2倍,即使經過91 h后,其換熱系數仍為光管1.7倍,說明其仍然保持著強化傳熱能力。從圖6可以看出,多孔管和光管在1.8 g/L CaSO4溶液中污垢熱阻隨時間的變化情況:開始階段成線性增長,超過一定時間后兩種換熱管污垢生長符合漸近線模型,且多孔管積垢曲線漸近值明顯小于光管積垢曲線漸近值,說明在硫酸鈣溶液中多孔管具有良好的抗垢性能。                    2 高通量換熱器的工業化生產及應用     2.1 高通量換熱器的工業化生產     高通量換熱器與普通換熱器在設計、加工制造、檢驗方面均有其特點。項目解決了高通量管表面預處理、粉末涂覆、燒結、校直、U彎成形等技術難題,開發了具有多項關鍵技術的表面多孔高通量管生產成套技術及裝備;掌握了工業化應用系列高通量換熱器(浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器等)的設計、制造、檢驗等關鍵技術;實現了成套技術與設備的國產化,建立了完善的產業化生產基地與技術、裝備,建立系列高通量換熱管/換熱器質量保證體系,形成了高通量換熱管/換熱器制造及檢驗技術標準;建成國內唯一世界第二的燒結型高通量管及高通量換熱器產業化生產基地。新建專用廠房面積18 000 m2,基本建設投資2 631萬元,設備投資為3 317萬元,并組建了完善的產、學、研研發體系。2008年申請成立教育部綠色高效過程裝備與節能工程研究中心(華東理工大學)與江蘇省工程技術中心(無錫化工裝備總廠)。     2.2 高通量換熱器的工業化應用     經近10年燒結型表面多孔高通量換熱管及其換熱器的研制,已成功掌握了系列高通量換熱管/換熱器的設計、制造、檢驗等關鍵技術,具有完全自主知識產權,已累計應用63臺。三次通過中國石化股份有限公司科技開發部與重大裝備國產化辦公室組織的專家鑒定(中國石化鑒字[2002]第222號、[2007]第92號、[2008]第213號)。標志著我國國產高通量管換熱器跨入國際先進行列。     高通量換熱器節能、降耗、減排效果十分顯著,符合國家節能減排政策,在高耗能行業具有廣泛的應用前景和巨大的潛在市場。高通量管換熱器可廣泛應用于:     1)煉油、石化及化工等工業裝置中的重沸器、汽化器、蒸發器等。在芳烴和乙二醇等裝置中可大量采用燒結型表面多孔管高通量換熱器。     2)天然氣凈化和氣體分離裝置??捎糜谝夯烊粴獾钠偷蜏乜辗衷俜欣淠?既可降低換熱面積,又可減小溫差,降低能耗??梢詫崿F低的壓縮機功率需求。     3)海水淡化裝置及低溫多效蒸發器。     4)低溫制冷裝置。多孔表面可以顯著地強化小溫差下的傳熱[4]。     3 結束語     1)燒結型表面多孔高通量換熱管具有優異的沸騰換熱性能,在有機介質—酒精中的傳熱效果是光管的8.7~12.1倍,強化傳熱效果非常明顯。     2)表面多孔管具有優良的阻垢性能,在溶鹽溶液中多孔管沸騰傳熱系數大于光管的沸騰傳熱系數。多孔表面內強烈的氣液循環,阻止污垢向換熱表面沉積,同時可對已沉積污垢起到剝離作用。     3)燒結型表面多孔管實現了高通量換熱器的工業化生產。工業化應用表明,采用高通量換熱器不僅可以大幅度提高相關流程裝置的產能,而且可以明顯降低能耗。 參考文獻: [1] Gottzman C F,P S 0’Neill,P E Minton. High Efficiency Heat Exchangers[J]. Chemical  Engineering Progress,1973,69(7):69-75. [2] Thome J R. Enhanced Boiling Heat Transfer[M]. New York:Hemisphere  Publishing Corp, 1990. [3] 劉京雷,徐宏,王學生,等.一種鐵基粉末多孔表面換熱管及其制備方法[P].中國發明專利:CN101251351A,2009. [4] O’Neill P S, Gottzmann C F, Terbot J W. Heat Exchanger for NGL[J]. Chem Eng Prog,  1971, 67(7): 80.
      上一篇:管殼式換熱器的換熱管強化傳熱技術淺述 下一篇:垂直地埋管換熱器傳熱模型及實用分析

      相關資訊

      Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88661201 傳真:0086-574-88916955
      換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
      无码绝顶敏感痉挛抽搐潮喷