换热器在工 、农业的 各领域 应用十分 广泛 ， 在 H 常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设  备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研  究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以  来，各国都在下大力拉寻找新的能源及在节约能源上  研究新途径。在研究投人大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞  生。随 着研究 的深入 ， 上业应 用取得 r 令人瞩目的成果，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳  式换热器和强 化沸腾的 表 面多孔 管、T 形翅片管 、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家  的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张  状况。国内各研究机构、高等院校对传热理论及高效换  热器的研究一直非常重视，走过了从引进、消化、吸  收、发展到自主开发的 历程。从 20 世纪 50 - 60 年八的照搬发展 到 70 年代 悄化和吸收 ， 进入 80 年代以 来国内又出现了自主开发传热技术的新趋势，大抵的强  化传热元件被推向市场，形成第一次传热开发浪潮。  到 90 年代中 期， 大量的强化传热技术应用于工业 装置中，带来了良好的社会效益和经济效益。近几年国  内应用的强化传热技 术基本上是 80 年代中期 开发的， 由于国内市场较大，使用者多不了解，认为很多技术  都是新开发的。在 90 年代大量应用的基础上， 积累了很多经验， 预计在 2005 年以 后将会再掀起一次传热技术开发的 新高潮。国内 80 年代传热技术高潮时期的代表杰作有折流杆换热器、新结构高效换热器、  高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换  热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的高效换热器。

计算机应用的普及大大提高了工作效率，工艺设    计技术水平随之提高， HTFS、HTRJ 软件技术的引进， 缩短了国际间传热技术水平的差距。换热流程优化软     件和物性模拟软件的引进使得装置的热强度有了飞跃性的提高， 已从单套装置的 热强度5000kcal/ m2  · h提高到 6000kcal/ m2  · h 以 上， 个别 已达到 7000kcal/ m2  · h 以 上。国内像 SW6、Lans沁 强度 软件及新 的强化传热技术软件包的开发为上述提供［可靠的保证，目前国内     已基本形成自己独特的传热技术软件包并具有开发能     力 ， 这些将在未来的 十年内 使中国步入 HTFS、HTRI 等具有国际公认水平的技术领域。

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设    备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻     工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、   化工装置中 换热器占总设备数鼠 的 40 % 左 右，占 总投资的 30% - 45 % 。 近 年来随着节能技术的发 展， 应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能   回收带来了显著的经济效益。目前，在换热设备中，   使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热锦按用途   分为尤相变传热的换热器和有相变传热的冷凝器和重   沸器。

随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需  求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加  氢和润滑油加氢装置等建设量增加，所需的高温、高  压换热器数植随之 加大。螺纹锁紧环换 热器、Q 密封环换热器、金属垫圈式换热器、密封盖板式换热器技  术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行  要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适  用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然气等场    合， 可满 足承压高 达 35 MPa , 承温达 700 'C 的使用要求。 在这些 场合 ， 换热器占有的投 资占 50 % 以 上。

在 500 - 1200'C 燃 气、合成气、烟 气使用的石油、化工、乙烯、原子能、航天、化肥等领域使用的  换热器主要是用特殊材料制造的废热锅炉，各种结构  和用途 的废热锅炉的应用 回收了大址的 热能Q 如温度高达 550- 780'C 炼油装置燃 气系统 ， 450 - l 200'C 的航天发 动机燃 气系统， 68 0 - ll OO'C 化肥中合成气系统 ， 650 - 900'C 乙烯裂解 气系统都 采用具有特殊结构的一种管壳式换热器Q

进人 20 世纪 90 年代以 来， 随着装置大型 化的发展要求，大型换热器的使用需求增加，乙烯换热器就是一个例 子： 换热器直径达 2. 4m , 炼油重整装置进料换热器直径 达 2 . 4m ,  重量达 l 20t ,  传热面积已达3300m2,  高度达 30m。 如何提高 传热效率， 减少振动损失，是两项十分重要的课题。大型化使得换热面积要达到 5000m2   ,   国 外已达到 8000m2   , 这样大面积 的换热器制造难度大，使用要求高，安装难度更大。    如何解决 大型化的难题， 经过 20 年的 努力 ， 在传热技术上国内已研制成功的双壳程换热器、大型板壳式    换热器，具有强化传热的高效换热器，有效地解决了    传热效率低的问题；折流杆换热器的应用有效地克服    了管束的保动，延长了管子的寿命，解决了振动损      坏，提高了工艺性能，降低了动力消耗，且宜用于较脏的场合。

板翅式换热器的发展．使换热器的效率提高到新    的水平，结构更紧凑。这种换热器的采用，满足了飞    机发动机中间冷却和内燃机介发动机、汽车发动机冷    却的需要Q  由 于具 有体积小、重量 轻、效率高 、 可处理两种以上介质的优点．这种换热器迅速在石油化      工、乙烯装置中得到推(应用。在低温场合(-      185'(' 的氮气冷却、- l 77t'  液 念空 气冷 却、 - 130- 150'(' 的乙烯冷却、   16 5t 飞的大然气冷却和宁 分装 置的 冷却）， 采用 板翅式 换热器可 减小体积 5 - 15 倍， 节约重量 20- 30 倍以 上丿 随 右铝 及 铝 合金针焊技术的 H 趋发展，应用场合及范围将越来越广泛。

新型高效、紧凑式换热器的另一个结构形式一      板式换热器及板壳式换热器的应用亦不断得到拓展．    由于城市集中供热的需求．越来越多的板式换热器得    到使用，节省了占地面积．节约了金属耗械。随着城市中集中 供热规模越来越 人， 面积小于 1000m2 、使用温度小 于 200'C 、压 力小 于 2 . O MPa 的板式换热器已不能适应工况的需要 如山西某城市供热系统

200MW 的场合， 换热面积单 台需 要 3600m2   , 这无疑需要大型 板壳式换热器 ， 单板 面积可达 12m2    (板式换热器单板面积国外 2 . 4n i2,   国内 l .8m2),   单台传

热面积 可达 5000 m2   , 板壳 式换热器承温可 达 700'C .承压可达 20MPa。用板亢式换热器 取代管壳式换热器， 重晟 可 节 省 1 倍 左 ti '  占 地 面 积可 节 省 60 % , 多回收热 量可 达总热负仙 10 % 以上 ， 节省设 备长 度近 2 倍， 节约投资 10 % /r 右 Q  单套 60 万吨／年重 整装置的立式换热器采用管壳式换热器，换热面积约需3350m2, 重址 125t , 高 度 30m 。 而 采用板壳式 换热器， 换热面积约需 }800m2   , 重量 55t ,   高度 13m ,   每 年可节省燃料 油 600t .  节省 操作费用 125 万元。国 产第一台 350矿 板壳式换热器， 已 在中国石油克拉玛依分公司运行 1  年零 2  个月 ；国 产 3000m2 板壳 式换  热器亦即 将在中 国石油乌件 木齐石 化分公司 40 万吨／ 年重整装置中应用，结束了我国大型板壳式换热器依     赖进口的局面，这一领域技术已达到国际先进水平。

螺旋板式换热器目前在石油、化工、冶金、电力    中的应用较普遇，结构」已开发出可拆和不可拆两      种。作为紧凑式换热器品种之一，它的主要优点是：    占地面积较小，安装方使。材料主要有碳钢、不锈      钢、钦 及其合金， 主要用 f 设计压 力小于 2. 5MPa, 温度小 于 300'C 的中、低温 位的 冷却， 化l   装置中采用较多，食品、医药中较干净的介质多使用这种换热

器 u 如山东 铝厂使用 6 台 90而 的螺旋板换热器取代列管式换热器， 节省 传热 面积 390m2   , 节省钢材 55t 、节省占 地面积 2 倍， 使用温 度小 于 200'C O f J'l螺旋板换热器在有应力腐蚀的场合应慎重使用。某厂使用的不锈钢螺旋板用 千有 45μL /L 氯离 子 含 散的 介质中， 使用 20 多天即 腐蚀开裂 ， 主要 是螺旋 板焊缝比例大， 无法进行整体固熔处理。另外，在介质较脏的场合亦   应慎重使用不可拆式螺旋板换热器。

随若人民生活水平的提高，牛奶、果汁、明胶用   量越来越大．大型多效板式蒸发器的开发适应了食品   加工业的发展。板式蒸发器国内技术已达到国际先进   水平，板间大蜇蒸发降温既要满足杀菌作用，同时要   达到浓缩和保证蛋白质的营养。它的板片形状较为特   殊．结构上与普通板式换热器不同，带有很大的蒸发空间 ．单台 面 积可 达 50m2   ,  可 处 理 20t /h  的牛 奶、果汁等介质(在化肥、天然气液化、乙烯、煤气化装置中，螺    旋绕管式换热器开发千 70  年代， 应用于制氧等低温过程中。螺纹绕管式换热器结构是芯筒与外筒之间的     空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，属盘管     换热器之 列 C 相邻 两层螺旋状传热 的螺旋方向相反， 一般分为单层和多层．可同时处理两种以上介质。传     热管管程一 般采用 ￠8 -   ￠12 的传热管， 所以 传热面积相对较 大．结 构紧凑 ．可达 100 - 170m 勺矿 。该换热器承压,s;; 2 . 2MPa ,     有自行补偿热膨胀性能，单台传热 面积 可达 25 000m2 。 由于管径较小， 在用于结垢较重的场合易发生堵塞现象，而且无法机械清洗。

在氯碱行业及化工行业中强酸、强碱的强腐蚀场合较多．为了有效解决强腐蚀的问题，近年来研制成功的列管式石墨换热器、板式石墨换热器、玻璃钢换热器、氪塑料换热器、陶瓷纤维复合换热器等非金属换热器已在耐温、耐压上有所突破，在上述工业装置中得到推广 使用 Q 可处理的 介质有盐酸、硫酸、 醋酸和磷 酸等强 腐蚀介 质， 其传热面积最大可达 1000m气使用 温度 可达 SOO'C 以内 ， 重量节约 2 倍， 耐压可达2.0MPa, 占地面积节省％～％。

在低温余热回收系统，热管的应用带来了巨大的    社会效率，在烟气余热回收系统，国内普遍采用热管    来回收低温热源，达到节能的目的。目前开发的无机    热管不仅在工业装置中应用，而且适用于家庭热水系    统，既方便又节约能源。热管主要是利用小的表面积    来传递 较大的热量， 是 20 世纪 60 年代中期发展 起来的传热元件。国 外 50 年代进人民用工业， 具有效率高、压降 低、结构紧凑 等优点。如某厂在一 座190 X104 kcal /h  的 加 热 炉 回 收 余 热， 烟 气 从 399'C  降 到168'C , 使 空 气温 度 提 高 230'C , 每小时回收余热25.2 x 104kcal, 使加热炉燃料减少 15 % ,  获得显著的经济效益。

由于我国目前油田多进人中、后期开采，原油中盐、硫含植升高，常减压装置常压塔顶及减压塔顶的腐蚀越来越严重。在这些场合，碳钢换热器的寿命仅为 4 - 18 个月左 右， 防腐已从单 纯的涂层发展 到采用钦材料的防腐，使钦换热器已从原来化工装置的应用  发展到炼油装置。国内早期用于炼油常压塔顶的是齐  鲁石化公司炼油厂，目前国内多数炼厂已在此场合应  用钦换热器来提高换 热器的 寿命 ， 一般寿命 可达 5 -10 年左右， 对长周期运 行起到了重 大作用。钜和铅换热器近年来发展也较为迅速，在化工工业中得到应    用。虽然这些稀有金属价格昂贵，但由于具有特殊的    优良性能如耐温、耐蚀等而应用较广，现已开始制定    钜和铅压力容器的行业杯准，在化工深加工装置中将    得到进一步的应用。

防腐涂层换热器的 发展也较 为迅 速， 从 20 世纪80 年代中 期投资低、防 啊效果好的 847 防腐涂 料 开始， 发展 到 90  年代的 901 ,   不仅在冷却水系统成功防腐 ， 而且 还具有抗垢性能， Ni- P 非金属 化学 锻层在 60 'C 以下海水 和氯离 子的 防腐方面也起到了重要的作用 ， 在 l l O'C 以下对硫的 防腐也 发挥了较大的作用， 不仅防腐而且 起到 f 耐冲蚀 、耐 磨作用。

随着装 置大型化的发 展， 在 66 万吨／年乙烯装置、800 万吨／年常减压装省、350 万吨／年重催装置 、计划新建的 240 万吨／年重整 装 置中 换热器也随之 大型化。在国外，管壳式换热器最大直径已达到4650,   国内 已达到 伈200 ,   面积达到 7000m2   , 重扯达到 260t。在换热器人型 化过程中 ， 管束的 振动是不可忽视的问题，由于核电站换热器的振动破坏的出      现，振动损失因此而被重视起来，振动使管子破裂，    产生噪声， 破坏环境， 损坏设备基础 和管路。90 年代中期以前，国 内 换热器应用直径普遍小于 1500 ,90  年代中后期直径超过 1500  的换热器应用 日增u 如燕山乙 烯一台直径 2000 的水冷器， 如按常规设计， 壳程介质进口处管束诱 导振动指数达到 7 , 大大超过标准规定，如不采取措施将在很短的时间内生产振动损失。 美国菲 利普斯公 司于 20 世纪 70 年代 开发了折流杆换热器用于换热器大型化，有效地克服了管束的振动， 延长了 管子的 寿命。 国内 90 年代初期已成功用于大型化装置中，结果表明，不仅克服了振动损失，而且壳程压降降低了％～％。目前该换热器已在冷凝、沸腾介质的换热器中应用，在压缩机级间冷却场合也得到普遍应用，效果非常明显。

随着全球水资源日益紧张，空冷式换热器已在石油、化工、冶金、核能、电力行业得到大量的应用。空冷式换热器利用空气仵为冷却介质，替代了循环水系统对环境的污染，节能效果非常明显。常用的空冷式换热器有干式空冷器和湿式空冷器，干式空冷器介质温度一般可 冷却到高 十环境温度 15 - 20'C , 湿空冷介质 温度一 般可冷却 到高于环境温度 5 - lO'C,  90 年代中期以后国内兰州石油机械研究所针对全球气温   变暖，环境温度增高，常规空气冷却能力下降的现     实，根据凉水塔的原理，开发了表面蒸发式空冷器用   于炼油、化工、乙烯、天然气、冶金装置中，可使介   质温度冷 却至高 千环境 湿球温度 S'C ,  既节省占地面积 1 / 2 ,  又节省操 作费用 67 % ,  目前已在工业中大扯推广使用，一年内收回全部投资。新世纪开始后，代   表国际领先技术水平的板式空冷器研制成功，它结构   紧凑 、占地面积小 （仅为 l / 4 ) 、重量 轻（仅为 I / 3 ) 、换热面积 大 （单台 3 X 3,   可达 860 m勹、压降 低（用于减 顶 空 冷 压 降 3 . 23mmHg8  、投 资 低 （ 可 节 省10 % )' 将在上业 装置中 起到巨 大的 作用。

近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性      能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提    高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。流程优    化软件技 术的 发展带来了换热器应用的增多。20 世纪 80 年代常减 压装置的换 热器用怅在 70 台左右， 90 年代换 热器用植 达 90 - 100 台， 90  年代末 至今已超过 140 台。换 热器的 大址使 用有效 地提高了 能源的 利用率， 使企 业成本降 低， 效益提高。