在石油和化工行业中占有重要位置的换热器对装置的高效节能至关重要,换热器的性能在很大程度上影响着能源利用率的高低。据了解,以往管壳式换热器在换热设备中应用最广泛,近年来随着石油和化工行业装置节能要求的提高,研制结构紧凑,传热高效,省材节能,轻巧并小型化的新型换热器已经成为过程工业急需的设备。
空心环管壳式换热器是由华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术,主要用于硫酸、石化及空压机制造行业。目前已有大庆炼化公司等4家企业的节能改造项目采用了该换热器,炼油能耗明显降低,为企业年增效1.2亿元。
螺旋折流板换热器是一种新型换热设备,它与传统的换热器区别仅限于折流板结构。这种换热设备吸取了弓形折流板的优点,克服了弓形折流板的缺陷,是目前折流形式中最具优势的折流板形式。它的传热系数较高,在一般情况下要比弓形折流板形式高40%左右,另外又消除了一些不必要的能耗,特别适宜于处理含固体颗粒、粉尘、泥沙等的流体。
在化工、石化、食品、冷冻及空气调节等过程中,常常需要对大批量物料进行冷却、干燥、保持恒温以及置换通风。为了满足物料加工的温度要求,需要采用大型换热器。针对大批物料处理开发的CFD软件系统Fluent,可以较好地模拟大型风机的流场分布,有效消除气流流动过程的涡流,提高风机效率15%,减少涡流对设备的冲击,增加操作的稳定性和安全性,延长设备使用寿命,而且对流道进行改造不影响生产过程,是一项投资小、效益高的节能技术。
化工生产离不开冷凝过程,普通冷凝器的用水量和动力消耗比较大,相比之下,节水和节能效果好的蒸发式冷凝器被业内人士认为是值得研究和进行应用推广的器型。蒸发式冷凝器在工作时,表面为薄层水膜所覆盖,外层流动着冷却空气,它充分利用水的显热和蒸发潜热,减少循环水的量,从而减少动力消耗,不仅可以节水,而且可以节能,其用水量仅为水冷式冷凝器的3%~5%,动力消耗约为水冷式冷凝器的80%,仅为风冷式冷凝器的三分之一。
尽管当前强化传热的研究范围不断扩大,但由于各种技术和经济方面的原因,尚未在化工行业广泛应用。华南理工大学化工与能源学院朱冬生教授指出,其原因一方面是对强化传热技术应用的宣传推广不够,另一方面化工企业本身对于强化传热所能带来的效益未能足够重视。此外,一些研究成果未与企业的应用和经济效益真正结合起来,使各种形式的紧凑式换热器难以得到大面积的推广。