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沸腾是工业生产的一种常见操作过程,进行沸腾强化可以回收低温位热源,提高能源利用效率;节约项目投资;高临界热负荷,提高传热设备操作稳定性;解决设改造受空间制约瓶颈问题。
1、强化传热机理
通过机械加工或多孔化表面处理增加传热面上的汽化核心,提高汽泡脱离频率,防止传热面汽膜聚集,降低沸腾热阻,强化沸腾传热。影响因素包括:介质特性、流动状态、传热面材质、传热面粗糙度、表面过热度等。
2、核心组件
1)T形槽管( GEWA-T )
加工方式:机械加工
强化机理:管外凹槽可以产生大量的汽化核心,加快气泡的生成和破灭频率,破坏流体与换热管壁面之间的边界层;增加换热管的有效传热面积,使得传热量增大,汽包生产量增多。
传热效率:管外沸腾传热系数相较于光管能提高到1.6~2.0以上; 相同热流密度时,T形翅片管实现沸腾的传热温差仅为光管的1/5~1/2。
适合工况:介质比较干净、无固体颗粒、无胶质等管外沸腾汽化场合。
2)表面多孔管( Surface Porous Tube)
加工方式:高温烧结、火焰喷涂、钎焊、电镀、机械加工、化学腐蚀等。
强化机理:内、外表面加工形成金属多孔层,提供大量的毛细孔穴,为沸腾传热提供大量汽化核心,加快气泡的生成和破灭频率,破坏流体与换热管壁面之间的边界层。
传热效率:管外沸腾传热系数相较于光管能提高到3~10倍以上;相同传热温差,总传热系数为光管的1.5~2.0倍;相同热流密度时,表面多孔管实现沸腾的传热温差仅为光管的1/5 ~1/2。
适合工况:特别适用于烷烃、烯烃、醇类、氟利昂等介质,如:丙烷脱氢装置、乙烯装置、气分、烷基化、MTBE、轻烃回收等塔底重沸器、乙二醇装置多效蒸发器等。
3、性能优势
传热系数高:沸腾传热系数是光管的2~10倍;
传热温差小:传热温差仅为光管的1/5 ~1/2,可回收低温位热源,降低能源强度;
不易结垢:具有自清洁效果;
高临界热负荷:临界热负荷比光管高1.5~2.0倍,提高传热设备操作稳定性;
换热面积小:为光管的30~50%左右;
设备总体重量轻:为光管的30~50%左右,节省设备投资。
某化工厂脱庚烷塔底再沸器效果对比
项目 光管传热方案 强化传热方案 对比结果
设备数量/台 1 1 /
压降(壳侧)/kPa 5 5 /
总传热系数/[w/(㎡•k)] 475 1009 增大112%
换热面积/㎡ 728 345 减小53%
设备总重量/t 24 11 减少54%
4、应用领域
在实际工业应用中,可通过单面或双面同时强化传热,在炼油、化工、能源、环境等工业装置中存在气液相变的热交换场合,如介质沸腾、汽化、蒸发等过程操作单元,设备形式主要有重沸器、再沸器、蒸发器、汽化器、蒸汽发生器、余热锅炉等。沸腾强化技术特别适用于冷热温差较小的传热场合 。
5、主要业绩
序号 装置 换热器
1 苯酚丙酮装置 苯塔上部再沸器、异丙苯塔蒸汽发生器、异丙苯塔再沸器等
2 重油催化热裂解装置 丙烯塔重沸器、脱吸塔底重沸器、稳定塔底重沸器等
3 气分装置 脱丙烷塔顶重沸器、精丙烯塔重沸器等
4 歧化装置 重整油分馏塔2号重沸器、A8汽提塔重沸器、抽出液塔1号重沸器、抽出液塔2号重沸器、对二甲苯塔顶蒸汽发生器、二甲苯塔重沸器、苯-甲苯塔重沸器
5 重油催化裂化装置 解吸塔中间重沸器、解吸塔底重沸器、稳定塔底重沸器等
6 C3/C4分离装置 脱丙烷塔底重沸器、脱异丁烷塔底重沸器等
7 烷基化装置 脱异丁烷塔重沸器等
8 LPG装置 石脑油分离塔底蒸汽重沸器、石脑油分离塔底重沸器、稳定塔底蒸汽重沸器、稳定塔底重沸器
9 EO/EG装置 二效再沸器、三效再沸器
10 DMC装置 一塔再沸器、四塔再沸器、五塔再沸器等
11 乙二醇装置 T4A塔冷凝/蒸汽发生器、T4B塔冷凝/蒸汽发生器、T5塔冷凝/蒸汽发生器、T6塔冷凝/蒸汽发生器、T7塔冷凝/蒸汽发生器
12 芳烃装置
歧化汽提塔重沸器、苯-甲苯塔重沸器、苯-甲苯塔中段重沸器、重整油分馏塔1号重沸器、重整油分馏塔2号重沸器、A8汽提塔1号重沸器、1号抽出液塔重沸器、2号抽出液塔重沸器
13 甲醇综合利用装置 甲醇回收塔再沸器、甲醇脱脂塔再沸器、乙醇回收塔再沸器、乙醇精制塔再沸器、乙醇脱轻塔再沸器
6、售后服务
安排有同类设备工作经验的指导人员负责到现场指导安装、开工保运、技术培训。设备试运行派专业技术人员到现场提供技术支持和现场服务。在工程完工后,对买方提供永久技术支持,免费提供技术咨询服务和给出相应的技术方案。在使用过程中、检修过程中遇到的技术问题给予处理方案支持和提供现场服务。
Parameter Name | Value Range |
传热系数 | 沸腾传热系数是光管的2~10倍 |
最小传热温差 | 最小传热温差仅为光管的1/5~1/2 |
污垢系数 | 约为光管的1/10~1/2 |
临界热负荷 | 约为光管的1.5~2倍 |
换热面积 | 约为光管的30~50% |
设备重量 | 约为光管的30~50% |
占地面积 | 约为光管的30~50% |