探討石油化工行業(yè)中換熱器的種類及用途原理

摘 要：我國的能源問題日益嚴峻，雖然工業(yè)化正在穩(wěn)定發(fā)展，但仍然需要得到管理人員的重視，對石油化工業(yè)行業(yè)來講，換熱器的應用已經(jīng)越發(fā)廣泛，而且在石油化工領域占據(jù)較高的比例。在我國科技與經(jīng)濟的推動下，換熱器的節(jié)能傳熱與降壓效果得到了一定的突破并取得了顯著的成績，為石油化工行業(yè)的運用提供有力幫助?；诖?，本文主要分析換熱器的種類以及用途原理，并闡述了石油化工中換熱器的應用模式，僅供參考。

關(guān)鍵詞：換熱器;石油化工;用途原理

1 引言

在低碳工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的背景下，多種多樣的換熱器融入到石油化工企業(yè)當中，為企業(yè)的發(fā)展提供有力幫助。換熱器作為石油化工行業(yè)重要的組成部分，其應用不僅廣泛，而且發(fā)揮一定的作用。

因此，為了能夠提高換熱器的各項性能，并滿足石油化工行業(yè)的各項要求，則需要深入研究石油化工換熱器的工作原理以及其用途，同時需要掌握各種換熱器發(fā)揮的效果與優(yōu)勢，確保其能夠順利并可靠的運用到石油化工行業(yè)，避免換熱器應用不當而導致石油化工企業(yè)的經(jīng)濟效益受影響。

2 換熱器簡介

2.1 概念分析

換熱器又可稱之為熱交換器，其在實際應用的過程中，主要是通過溫度的交換從而實現(xiàn)熱量交換的設備，而且在實際運用的過程中，能夠有效的將高溫介質(zhì)降溫，同時又可作為升溫裝置，并且能夠合理的融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。換熱器主要應用在石油化工、電力、能源等各個行業(yè)，而且在每個行業(yè)都能夠發(fā)揮自身的優(yōu)勢與作用，適用于行業(yè)的發(fā)展，為行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展打下良好基礎。

2.2 換熱器的發(fā)展

據(jù)調(diào)查，世界上最早的換熱器是在上個世紀末出現(xiàn)的，但當時其應用的效果并不理想，直到進入21世紀后換熱器的技術(shù)得到了顯著提升，而且應用范圍也在不斷擴大，得到了社會各界的認可，并廣泛地將其融入到工業(yè)生產(chǎn)當中。其中我國最早一批換熱器是在1963年應用，主要為管殼式換熱器，在我國科技與經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的背景下，其種類也在不斷變化與增多，研究的力度也在不斷加強。目前我國換熱器的種類與應用效果都取得了一定的成就，而且在實際應用到石油化工、電力等相關(guān)行業(yè)當中能夠為行業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，促進行業(yè)的生產(chǎn)效率，解決以往生產(chǎn)與發(fā)展模式存在的不足，提高換熱器應用的效果。

3 石油化工企業(yè)換熱器的種類與用途原理分析

3.1 管殼式換熱器

管殼式換熱器是冷、熱流體之間通過換熱管壁進行換熱，是一種流體從管箱入口進入，經(jīng)過換熱管與另一種從殼程入口進入的流體完成熱量交換的換熱器，它主要是由管箱、殼體、拆流板、管板和換熱管等零部件組成。其結(jié)構(gòu)簡單，造價低，適用性廣等特點，所以在石油化工行業(yè)應用非常廣泛。常見的管殼式換熱器有浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管換熱器等。

3.1.1 浮頭式換熱器

浮頭式換熱器由于浮頭端可以自由伸縮，故其在使用過程中不受溫差膨脹限制而產(chǎn)生溫差應力，可在高溫、高壓下使用，一般溫度可用到450℃，壓力可用到6.4MPa甚至更高，且管束可抽出來進行機械清洗，故殼程可用于結(jié)垢比較嚴重場合，也可用于管程易腐蝕場合，但其缺點是結(jié)構(gòu)比固定管板式換熱器復雜，造價也較高，且小浮頭端容易發(fā)生內(nèi)漏。

3.1.2 固定管板式換熱器

固定管板式換熱器具有傳熱面積比浮頭式換熱器大20%-30%、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、沒有內(nèi)漏等優(yōu)點，但由于殼體與管板是相焊接的，管板與管頭之間容易產(chǎn)生溫差應力而損壞，且管束不可抽于進行機械清洗，所以固定管板式換熱一般不用于管殼程溫差較大的場合，且殼程僅適用于走較清潔的介質(zhì)。因管板與殼體是相焊的，管板報廢殼體也要連同一起報廢，所以設備壽命較短。

3.1.3 U形管換熱器

U形管換熱器是指由彎管半徑不等的U形換熱管組成，且管子兩端都與同一塊管板連接的管殼式換熱器，它具有浮頭式換熱器一樣的優(yōu)點，且沒有內(nèi)漏，可用于高溫、高壓的合場，但換熱管U形處易沖蝕，所以管子內(nèi)流速不應過大，且因U形管的原故，U形管換熱器不得用于單管程場合。

3.2 螺旋折流板換熱器

螺旋折流板換熱器是在管殼式換熱器的基礎上改進折流板的布置結(jié)構(gòu)而誕生的一種新型換熱器，其具有傳統(tǒng)管殼式換熱器的優(yōu)點，同時由于折流板的布置改進后，流體進入殼程形成一種螺旋運動，從而大大提高了換熱效率，且減少了管板與殼體之間易結(jié)垢的死角，因此，其誕生后很快得到世界各行業(yè)的認可。

3.3 板式換熱器

板式換熱器的原理主要是按照固定間隔將波紋狀薄板通過墊片緊壓而形成，各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效溫度轉(zhuǎn)換的功能，其主要可以分為框架式（可拆式）與釬焊式，在實際運用的過程中占據(jù)重要的位置。其特點是傳熱系數(shù)高，一般可達到管殼式換熱器的3～5倍，末端差溫小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，實現(xiàn)同樣的換熱面積，板式換熱器占地面積僅為管殼式換熱器的1/5～1/8，重量輕，造價低，對于可拆式板式換熱器可根據(jù)換熱面積的需要靈活的增加或減少換熱片。但換熱板片間流道較窄，易堵塞，不適用于介質(zhì)中含較大顆粒的介質(zhì)，工作壓力不宜過大，一般不宜超過2.5MPa，溫度不宜超過250℃，否則易泄露。因此，這種換熱器比較廣泛地應用在海上石油生產(chǎn)，從而發(fā)揮自身的作用，為石油化工企業(yè)取得更高的經(jīng)濟效益。

3.4 螺旋板換熱器

螺旋板換熱器的工作原理是由兩張平行的鋼板卷成兩個螺旋通道，冷熱介質(zhì)之間通過螺旋鋼板壁進行熱量傳遞的一種高效換熱器。其特點是傳熱效率高、占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，造價低，適用于液--液、氣--液、氣--氣對流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等場合，但由于焊縫較長，易泄漏，也易產(chǎn)生應力腐蝕，同時流道較窄，不適用于易結(jié)垢、高溫、高壓等場合。

3.5 螺紋鎖緊環(huán)換熱器

螺紋鎖緊環(huán)換熱器一般在加氫裂化裝置中經(jīng)常使用，其特點是結(jié)構(gòu)安全可造，密封性能好，設計壓力可達到20MPa，設計溫度可達到550℃，但其結(jié)構(gòu)復雜，設計難度高，機加工配合件較多，制造周期長，制造費用高，維修工作量大。雖然缺點很多，但在高壓溫壓等場合是其他換熱器無法代替的。

3.6 熱管換熱器

熱管換熱器主要應用在石油化工惡劣生產(chǎn)環(huán)境下，而且主要涉及到燃料生產(chǎn)等工作。其中空氣預熱熱管式換熱器的主要工作原理是利用廢氣的余溫來對空氣進行加熱，從而能夠發(fā)揮助燃的作用，這樣不僅能可以低能源的消耗，同時有利于尾氣的回收，避免影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展。

3.7 新型換熱器

在科技經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的背景下，多種新型換熱器如雨后春筍涌現(xiàn)。例如，新型蛇管式換熱器、新型石墨換熱器、高通量換熱器等，合理地將其融入到石油化工行業(yè)生產(chǎn)當中，不僅能夠提高換熱的性能，同時能夠盡可能減少制造的成本，為提高石油化工的工作效率打下良好基礎，促進行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)束語

總而言之，換熱器作為石油化工行業(yè)重要的組成部分，其應用不僅越來越廣泛，而且多種類型的換熱器能夠有效地應用到石油化工企業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)，同時能夠發(fā)揮自身的作用與優(yōu)勢，為石油化工行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展打下良好基礎。然而需要注意的是，為了避免受換熱器的影響而導致石油化工行業(yè)的生產(chǎn)效益無法提升，則需要高度重視石油化工換熱器的用途原理以及種類的分析，確保能夠掌握當前換熱器存在的不足，并制定針對性解決策略，深入研究換熱器的用途。

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作者簡介：

王樹勇（1983- ），男，漢族，廣東省揭陽市人，本科，中級工程師，主要研究方向：石油化工設備。