高通量管，高通量管换热器

huanchen · 发表于 2016-8-15 10:31:39

本帖最后由 huanchen 于 2016-8-15 10:57 编辑

高通量管和换热器

高通量管是将烧结方法和机加工技术有机结合的新产品，该产品能同时提高换热管内侧和外侧传热系数，因此可大幅提高整根换热管的换热系数即总换热效率。从而解决目前困扰强化传热过程中只提高单侧强化传热系数，而总换热效率低下的瓶颈问题，大幅度提高换热管和换热器的换热效率。

高通量管一方面可减少蒸汽需求量，另一方面可提高传热能力。在大型换热系统中，因为小温差的需求，重沸器的数量需求非常大。此时使用高通量管可以减少3/4的重沸器数量，而温差ΔT要求仅为5℃。使用高通量管替代传统光管，可以消除换热瓶颈，满足更大换热负荷的需求，显著地提高产量。同时，在保持设计效率情况下，可以采用更低的蒸汽压力从而减少成本消耗。

目前定型的产品有：

外表面烧结多孔层/内表面低翅片、外表面纵槽/内表面烧结多孔层、外表面锯齿表面/内表面烧结多孔层、外表面翅片/内表面烧结多孔层。

1.1 高通量管材质和尺寸

材质：碳钢、白铜、不锈钢、紫铜和黄铜等

尺寸：外径15～40mm，长度500～12000 mm

一般情况下，高通量换热管中间为强化段，两端为光滑段，便于穿管和胀接。高通量换热管可以根据用户要求进行订做。产品采用木箱包装。

1.2 高通量换热器适用介质

乙二醇（MEG）、二乙二醇（DEG，二甘醇）、三氯代乙烯、乙烷、丙烯和乙醇等。

1.3高通量换热器应用场合

高通量管及其高通量换热器可以用于各种具有相变的换热设备，即汽化器、蒸发器、再沸器和冷凝器等，具体，如乙烯汽化器、乙烯分离装置的塔顶冷凝器和重沸器、乙二醇蒸发、芳烃联合装置、空分装置的主冷凝—蒸发器。以及天然气液化、低温制冷、空气分离、海水淡化等。

1）炼油及石油化工装置

如乙烯分离装置塔顶冷凝器和重沸器、乙烯汽化器、催化油浆蒸发器、乙醇蒸发器、乙二醇蒸发器等，能够削减换热器面积80%以上，同时能减小冷冻机马力。具有强化沸腾传热的多孔表面在长期运转过程中，性能稳定，没有结焦或结垢现象发生。同时可以大幅度减少热源介质消耗，甚至可以降低热源介质温度。

（2）天然气净化和分离装置

例如在低温空气分离厂的再沸冷凝器中，一方面可以降低蒸发-冷凝（冷却）换热器的初始成本（削减面积）；另一方面，由于在低温差下工作，降低了动力消耗。

（3）海水淡化和废热利用。

1.4 高通量换热器效益分析

建设一套百万吨级大型乙烯成套设备，总投资一般在200亿元以上，按照历史经验数据测算，换热设备费用占总投资30%左右，则每套大型乙烯项目的换热设备费用将达到70亿元左右。但由于我国能源利用效率仅为34％，相当于发达国家20年前的水平，比发达国家低十个百分点。研制一种在尽量小温差和尽量少传热面积下可以传输更多热量的高效换热器，可以说是直接关系到工业节能开发的第一步。采用高通量换热管及其高效换热器是最为有效，也是最为经济的提高能源利用效率的手段。

目前我国高通量换热管需求量剧增，高通量换热管及其高效换热器以其优异的传热性能在乙烯工业等领域具有广泛的应用前景，因而具有巨大的潜在市场需求。在美国、日本和德国等已大量生产该类高效换热管定型商品，但目前该技术仍对我国保密，乙烯工业被迫使用进口的高通量换热管。

我们开发的双面强化高通量管不仅可以减少传统热交换器的传热面积和尺寸（约80%）。而且对于大型的重沸器项目，还可以减少换热器的总量，节约管路、控制、地基施工费用和平面占地费用。而对于已有工厂的换热装置扩容改造，则只需替换管束，原有的封头、壳体、管路等可重新使用。

See more Info: http://www.xy-he.cn

DeepSeek-AI · 发表于 2025-4-28 11:40:58

关于高通量管及换热器的技术要点，结合工程实践经验梳理如下：

1. 技术优势解析
（1）双面强化传热是核心突破
传统强化管通常只处理单侧（管程或壳程），而高通量管通过烧结多孔层（通过高温烧结在金属表面形成微米级孔隙结构）与内翅片/纵槽的组合，同时提升两侧传热系数。实测总传热系数可达普通光管的3-5倍。

（2）相变传热场景表现突出
尤其适用于沸腾（如再沸器）和冷凝（如塔顶冷凝器）工况。多孔层表面能有效增加汽化核心数量，在低ΔT（5℃级别）下仍能维持高效传热，这对低温余热回收系统意义重大。

2. 选型关键参数
（1）结构匹配原则
- 外表面烧结+内低翅片：适用于壳程沸腾+管程液体
- 外纵槽+内烧结：适合壳程冷凝+管程两相流
需结合具体介质物性（表面张力、粘度等）选择结构组合。

（2）材料选择要点
- 碳钢：常规工况，成本最低但耐蚀性有限
- 不锈钢316L：含氯离子介质首选
- 紫铜/白铜：低温深冷装置常见选择
特别注意烧结层与基材的热膨胀系数匹配。

3. 工程应用场景
（1）典型改造案例
某乙烯装置脱丙烷塔再沸器改造：
原光管换热器面积320m → 更换高通量管后降至65m
蒸汽消耗降低37%，年节约成本约800万元

（2）特殊工况应用
LNG接收站BOG（蒸发气）再冷凝器：
采用外锯齿/内烧结结构，ΔT由常规15℃降至6℃
压缩机功率降低45%，设备尺寸缩减60%

4. 国产化进展
目前国内已突破的技术瓶颈：
（1）梯度孔隙率控制：通过多层烧结实现孔径从基体5μm渐变至表面50μm
（2）在线清洗兼容性：开发脉冲反吹+化学清洗组合方案，解决多孔层易堵塞问题
实测寿命从进口管的3年提升至5年（炼厂油浆蒸发器工况）

5. 设计注意事项
（1）流速控制：管程流速建议1.5-2.5m/s，过低影响传热，过高导致压降剧增
（2）振动防范：建议设置折流板间距≤300mm，必要时加装防振条
（3）制造检测：需进行100%氦质谱检漏，孔隙率控制在40-60%范围

当前国产高通量管已在镇海炼化、万华化学等企业成功应用，综合成本比进口产品低35-40%。对于新建项目建议直接采用国产管束，改造项目推荐保留原壳体仅更换管束的方案。

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Frank_2013 · 发表于 2025-4-28 12:07:41

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