冷凝式油气回收系统翅片换热器的结构
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）
⼗三种类型换热器结构原理及特点（图⽂并茂）⼩7：亲爱的各位读者朋友们，为了提升阅读体验，我们接下来会将所有⽂章⾸发到化⼯707⽹，⼤家可以通过点击菜单栏直接访问化⼯707⽹。
需要下载⽂档的朋友，请访问化⼯707论坛下载！板式换热器由⾼效传热波纹板⽚及框架组成。
板⽚由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间⽤橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板⽚⽤优质耐腐蚀⾦属薄板压制⽽成，四⾓冲有供介质进出的⾓孔，上下有挂孔。
⼈字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得⾼的传热效果。
并采⽤特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
板式换热器结构图螺旋板式换热器是⼀种⾼效换热器设备,适⽤汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适⽤于化学、⽯油、溶剂、医药、⾷品、轻⼯、纺织、冶⾦、轧钢、焦化等⾏业。
结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图列管式换热器（⼜名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热⾯积1～500m2，可根据⽤户需要定制。
列管式换热器结构图管壳式换热器是进⾏热交换操作的通⽤⼯艺设备。
⼴泛应⽤于化⼯、⽯油、⽯油化⼯、电⼒、轻⼯、冶⾦、原⼦能、造船、航空、供热等⼯业部门中。
特别是在⽯油炼制和化学加⼯装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式。
管壳式换热器结构图钢衬铜热交换器⽐不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。
它利⽤了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受⼀定⼯作压⼒，⼜使热交换器出⽔质量好。
钢壳内衬铜的厚度⼀般为1.0mm。
钢衬铜热交换器必须防⽌在罐内形成部分真空，因此产品出⼚时均设有防真空阀。
此阀除⾮定期检修是绝对不能取消的。
部分真空的形成原因可能是排出不当，低⽔位时从热交换器，或者排⽔系统不良。
冷凝式油气回收装置
冷凝式油气回收裝置kassel技术部的技术人员在研发冷凝式油气装置过程中，考虑到该装置需长期稳定地工作在4℃～-110℃之间，温度要求高、工作状况复杂、系统要求高等诸多因素，在大量引进国际先进制冷技术同时，结合自身多年的复叠式制冷技术设计经验、研发能力，采用意大利技术和主机制造出全新的油气回收装置。
该装置制冷系统的压缩机及换热器、膨胀阀、油气分离器全部采用国际知名品牌；控制系统采用国际知名品牌PLC可编程控制器配上名牌电气元器件组成；可保证油气回收系统能长期稳定地工作。
同时我公司针对特殊用户的需要，开发了PLC控制变频冷量多级调节技术，能适应不同浓度、不同气体的回收。
油气回收通常分三级进行冷凝，第一级：从35℃冷却到4℃；第二级：从4℃冷却到-50℃；第三级：从-50℃冷却到-110℃：机组采用风冷式冷凝器；蒸发冷凝器为焊接式热交换器，经久耐用、安全可靠；制冷配件均采用名牌产品，保证高效、可靠、寿命长，可靠性大为增加。
整机采用一体式结构，便于安装调试；型材做成的整体机架保证结构牢固，运行时受力均匀振动小，外形简洁美观维护方便。
该机同时具有手动控制可供用户使用，增加了该机的实用性。
石油及成品油在炼制、储运、销售过程中有多次装卸的环节，每次装卸都会挥发出大量有机气体（主要指汽油、稳定轻烃等易挥发油品的挥发物），其主要成分为常温下易挥发的有机烃混合物。
其主要的危害是：环境污染问题------污染大气环境；安全隐患问题------容易引发生燃烧，爆炸事故；油品品质降低------油气挥发会影响油品性能；资源浪费------排放的汽油油气浓度最大可达3kg/m3；有害健康------烃类化合物对人体健康有害，有些芳烃类物质是致癌物质。
汽油从原油加工出厂几经周转销售到用户，至少发生5次周转装卸，每吨汽油体积是1.4 m3，5次周转装卸共排放油气7 m3。
2004年全国消耗汽油8000万吨，储运销售环节就有5.6亿m3油气排放到大气中。
冷凝装置介绍
冷凝装置工艺简介
一、冷凝装置回收原理
冷凝回收的原理是粒化产生的蒸汽被冷凝水喷淋，使蒸汽与水直接接触，进而蒸汽由气态转换成液态。
二、冷凝回收装置的构成及工艺
1、冷凝回收装置的构成
冷凝回收装置主要由冷凝罐、卸压阀、喷水装置、集水装置、缓冲罐和检修门等组成。
冷凝罐是一个直径φ6米，高度约30米，上部被卸压阀密封，下部与集水槽相连所组成的空间。
是冷凝装置作为冷凝换热的场所。
卸压阀的作用是当冷凝罐内的压力过大时，卸压阀自动打开放散蒸汽，保证安全。
喷水装置是由三组垂直分布的水管组成，水管上装有四排喷嘴，集水装置是由一根直径φ1米的圆钢管、冷凝罐侧壁和圆钢管上面焊接着数个倒圆台形收集斗组成。
各个收集斗之间有间隙供蒸汽通过。
收集后冷凝水通过圆钢管流进缓冲罐中。
缓冲罐下面装有回水泵。
集水装置收集的高温水通过钢管流进缓冲罐。
缓冲罐设有水位计和回水管，当缓冲罐水达到一定液位是才能开启回水泵，当水位降到一定高度，开启回水管阀门，将抽出的一部分水打回缓冲罐中，防止回水泵抽空，同时缓冲罐上设有排气管，将收集水中的夹带的气体排出。
2、冷凝回收装置的工艺流程
粒化产生的水蒸汽从集水槽间的进气口进入冷凝罐，同时冷凝罐上部的喷水装置喷水，这样水蒸气在上升的过程中直接与喷洒的冷凝水在空中接触，水蒸气被迅速冷却吸收。
冷凝水在这一过程中变成高温水。
高温水掉落到下面的集水装置的收集斗中。
收集后的高温水通过钢管流进缓冲罐中。
在渣量大时，产生的大量蒸汽可能无法充分与水接触，这样就会使冷凝塔产生一定压力，因此有必要在冷凝塔上加装卸压阀来保证生产的安全。
制冷与空调专业常用换热器简介
换热器换热器的发展已经有近百年的历史，其在国民经济的诸多领域(如食品、制药、石油化工、空调、动力、冶金、轻工等)得到广泛的应用。
换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。
定义：换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是制冷空调、暖通、化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
按使用功能分：冷凝器、蒸发器、再热器、过热器和再沸器等。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在制冷空调、暖通等领域主要涉及混合式换热器和间壁式换热器，其中以间壁式换热器应用最多。
一、混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。
故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。
它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。
(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。
例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。
冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。
是以水为循环冷却剂，从一系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内空气温度，制造冷却水可循环使用的设备。
冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。
冷凝法油气回收技术分析
冷凝法油气回收技术分析作者：张贵德来源：《市场周刊·市场版》2017年第19期摘要：目前，在油料等轻质材料的生产、储存以及使用过程中，挥发是一种非常常见的现象。
油气产品的挥发不但会浪费资源，而且还会对周边环境造成影响。
假如在油气运输或者使用原油的过程中，出现了高浓度油气混合物排放到大气中的情况，就有可能会对人们的身体健康造成威胁。
有鉴于此，本文对常见的油气回收技术进行了分析，并重点探讨了冷凝法油气回收技术的实际运用。
关键词：油库；冷凝法；油气回收技术在油气损耗中通过冷凝法的回收技术方式具备非常好的市场推广效果，同时达到的回收效果显著，是当前最为成熟的油气回收技术。
在处理VOCs气体方面具有能耗低、回收效果好及占地面积小等优势。
下面文章将会对此方面的内容进行阐述，以供参考。
一、油气回收技术在油气回收工艺技术中主要是通过冷凝法、吸附法、溶剂吸收法以及膜分离法等方式实现回收过程的，其中最为常见的方式就是冷凝法以及吸附法，其中本文将会对冷凝技术进行实际分析，通过冷凝法实现油气的回收利用主要是通过油气以及空气混合气体中的各个组成部分和吸附剂之间形成的结合力来进行选择，根据形成的结合力强弱之分，将油气中的烃组分将油气吸附下来，当前空气和水蒸气不能够实现吸附作用，最终导致油气组分离中很难达到空气组分的分离过程，因此这种技术方法更多的适用于各个组分的冷凝工作，同时选择此中技术具备非常高的选择性。
选择冷凝法法对油气实现回收的过程，操作工艺十分简单，同时对油品产生的能量消耗非常低，在很多石化企业中更多得到推广和应用，另外一些码头以及加油站中也有很好的应用效果。
对于成品油库来说，在发油阶段会排放大量油气，随机性较大，同时通过阶段性的方式完成整个排放过程，如果采用回收装置需要连续工作对能源的浪费情况会增加，而冷凝法在油气回收中可以间歇运行，完成冷凝作业之后才会再继续回收油气，因此这种方式达到的效果很好，同时也能够对能源实现节约的目的。
VOCs回收技术（冷凝法）
VOCs回收技术（冷凝法）最适合高浓度废气处理工艺——冷凝法1.工艺原理VOCs废气中有机物是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的混合物，冷凝法油气回收技术的原理则是通过降温加压等手段使油蒸汽发生相变，从而让气态回到液态，完成对油气的回收处理。
所以，冷凝法处理油气的技术原理与原油加工的技术原理一致，对于油气的热物理性质、迁移特性来说，是最适宜采用的。
当冷凝温度降至－110℃时，3种油气经处理后均能满足国家标准所规定的回收率高于95％和尾气浓度小于25mg/L的要求；当冷凝温度降至－120℃时，尾气中基本不含油气。
2 制冷方法及工作原理我们所说的不同冷凝方法，主要指取得冷负荷的不同的方法。
常用的方法主要有机械制冷、液氮制冷，运用较多的是机械制冷方法，液氮制冷方法因成本方面原因，目前运用推广速度受到影响。
其他制冷方法还有膨胀制冷、余热制冷，但VOCs的排放工况不大适应这两种方法的运行工况，因此膨胀制冷和余热制冷方法的推广受到限制。
在VOCs治理方法中还有一种称为“压缩冷凝”的方法，实际属于“机械制冷”与加压结合的方法，也由于VOCs排放工况的原因，推广难度很大。
2．1机械制冷工作原理是热力学第二定律。
它是通过消耗机械能改变制冷剂的状态，在制冷剂循环状态变化过程，将热量从温度低的环境（或物体）传递（转换）给温度高的物体（或物质），从而使温度高的物质（如有机气体）减低温度，相态发生变化（从气态变为液态），达到将VOCs气体（如油气或其他气态有机物）变为液态，实现净化或回收的目的。
机械制冷的主要配置为“四大件”，即，制冷压缩机、蒸发器、节流器（膨胀阀或毛细管）、冷凝器（有风冷和水冷）机械制冷，也称为循环制冷，是指制冷剂循环过程制取冷负荷。
基本原理就是循环图，如下：在VOCs治理系统（包括油气回收系统）中，“四大件”及原理示意图：冷凝法运用，在VOCs治理系统，包括油气回收处理装置，都设计为撬装结构，四大件都集成安装在撬块上，如下图：2.2膨胀制冷就是利用透平膨胀机作为制冷工具，制取冷量，给VCOs治理设备（油气回收处理装置）提供冷量，完成对有机废气的净化治理和回收处理。
油气回收冷凝法工作原理
油气回收冷凝法工作原理油气回收冷凝法工作原理1. 引言油气回收冷凝法是一种常用的工艺，用于从废气中回收有价值的油脂。
它通过冷凝废气中的油脂，使其凝结成液体形式，并进行分离和回收。
下面将详细介绍这一工艺的工作原理。
2. 冷凝原理废气中的油脂一般以气体形式存在，因此需要将其冷却至足够低的温度，使其凝结成液体。
这一过程称为冷凝。
冷凝的原理主要基于物质的相变特性。
当气体冷却到其饱和蒸气压以下时，就会开始凝结。
通过控制冷凝器的温度和压力，可以实现对油脂凝结的控制。
3. 冷凝器设计冷凝器是油气回收冷凝法中的关键装置。
它一般由多个管子或板片组成，用于增大冷凝表面积，加速油脂的冷凝过程。
冷凝器内部通过流体循环系统，将高温废气加热的工质带入，从而提供冷凝能量。
通过合理设计冷凝器的结构和流体循环系统，可以提高冷凝效率和油脂回收率。
4. 分离原理冷凝后的油脂混合物需要进行分离，使得油脂可以独立回收。
分离的原理主要基于油脂和其他物质（如水、固体颗粒等）的不溶性。
通过重力分离或离心分离等方式，可以将油脂与其他物质有效地分开。
5. 回收原理分离后的油脂可以通过不同的方法进行回收。
常见的回收方式包括压缩、蒸发、溶剂萃取等。
这些方法基于油脂的物化性质，通过改变其压力、温度或添加外部溶剂，分离出纯净的油脂。
6. 应用范围油气回收冷凝法广泛应用于各个行业中的废气处理，尤其是那些含有大量油脂的废气。
例如，某些生产过程中产生的废气中含有大量的润滑油脂，通过油气回收冷凝法可以高效提取并回收这些油脂，从而降低环境污染并节约资源。
7. 结论油气回收冷凝法通过冷凝、分离和回收等过程，有效地从废气中回收有价值的油脂。
它在环境保护和资源利用方面发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，对其工作原理的研究也在不断深入，将进一步提高其效率和可靠性。
8. 优点与挑战油气回收冷凝法具有以下几个优点： - 高效回收：通过冷凝和分离，能够高效地将废气中的油脂回收，有效利用资源。
国外加油站油气回收处理装置简介
国外加油站油气回收处理装置简介文章来源：《油气回收技术》1．国外加油站油气回收工艺流程简介在加油站油蒸气回收处理方面，国外已有很多专利和产品，各种文献报道也较多。
下面是各种文献中给出的国外一些常见的加油站油气回收和燃烧处理装置工艺流程。
图6.11是一种吸附式加油站油气回收系统，装置中包括了一个浮顶罐、两个活性炭吸附罐、一个燃烧锅炉。
浮顶罐中的油气来自于加油站密闭卸油和加油系统，工作时从密闭加油系统来的油气进入浮顶罐内，当罐内压力达到一定值后，打开通往吸附柱或燃烧炉的阀门，油气进行吸附或通过鼓风机进入氧化燃烧炉，吸附或燃烧后的尾气排放到空气中。
吸附饱和后关闭进气阀，启动鼓风机对吸附柱进行加热再生，再生后重新进行吸附。
图6.12是一种加油站密闭加油及油气火炬燃烧系统。
系统由带有回气管的密闭卸油和加油系统、地下油罐、燃烧火炬组成。
卸油或加油时，油气通过回气管进入储罐内，多余的油气通过管路进入火炬排放燃烧。
图6.13是一种较为复杂的冷凝吸收式加油站油气回收系统。
系统中包括了冷凝吸收塔、油储罐、浮顶罐、密闭加油系统等。
加油时多余的油气不外泄，直接进入浮顶罐。
装置工作时打开制冷机，先通过下部进料泵将吸收塔加入一定量的汽油，然后关闭进料泵；当浮顶罐内压力达到一定值后，启动吸收塔进料泵，塔内的汽油与浮顶罐的油气混合后进人吸收塔，油蒸气冷凝成为汽油，未冷凝的气体通过吸收塔顶排放到大气中；当吸收塔内汽油液位达到一定高度后通过管路流回到地下储罐内，使装置保持平衡。
图6.14是一种汽车槽车自身携带吸附过滤器的油气控制系统。
槽车卸油时，槽车油罐与地下油罐的油气构成一个通路，多余的油气通过槽车上的吸附过滤器过滤后排入大气，过滤器吸附饱和后进行再生处理。
2．国外公司面向加油站的油气回收处理装置简介目前市场上面向加油站发油环节的油气回收处理装置主要有美国OPW公司与美国MTR(Membrane Technology and Research)公司研制开发的油气封存冷凝系统(Vaporsaver TM)、德国BORSIG公司与德国GKSS研究中心合作研发的膜法油气回收装置VACONOVENT、美国Arid Technologhies公司与德国GKSS研究中心合作研发的PERMEATOR TM、美国Vapor Systems Technologies公司与美国CMS (Compact Membrane Systems)公司合作研发的ENVIRO-LOC．膜法油气回收处理装置。
换热器内部结构及原理20180228
U型管换热器
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U型管换热器
U形管式换热器的主要优点：
1. 可用于高温、高压和高温差； 2. 结构简单，泄漏点少，制造成本低； 3. 可以进行抽芯清洗。 U形管式换热器的主要缺点： 1.管束易引起振动； 2. 管程流速太高时，将会对U形弯管段产生严重的冲 蚀，影响寿命；
不适用于易堵塞介质。
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换热器编号
xxxDN-Pt/Ps-A-LN/d-Nt/NsI
I级换热器 管/壳程数，单壳程时写Nt LN－公称长度（m），d－换热管外径 （mm） 公称换热面积（m2） 管/壳程设计压力（MPa),压力相等时只写Pt 公称直径（mm），对于釜式重沸器用分数表示，分子为管 箱内直径，分母为圆筒内直径。 第一个字母代表前端管箱型式 第二个字母代表壳体型式 第三个字母代表后端结构型式
按材料分类
分为金属材料和非金属材料换热器
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换热器分类
按传热面形状和结构分
1.管式换热器 通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式可分为管壳式 换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片式换热器等。应用最广。 2.板式换热器 通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形式可分为平板式、螺 旋板式、板翅式、热板式换热器等。
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浮头式换热器
原油冷却器
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浮头式换热器
原油加热器
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浮头式换热器
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浮头式换热器
浮头式换热器的主要优点： 1. 可抽式管束。 2. 管束可自由浮动，故无需考虑温差应力，可用于大
燃气锅炉烟气冷凝余热回收技术简介
燃气锅炉烟气冷凝余热回收系统简介目前，我国天然气能源消费比例日益增加，天然气消耗总量正在逐年提升，尤其是冬季采暖期的日消耗量，国内天然气供应存在巨大缺口。
就北京市而言，燃气供热锅炉天然气消耗量约占全市天然气消耗量的14%，燃气供热锅炉作为天然气的主要消耗设备，提高燃气锅炉的热效率，对锅炉烟气余热进行深度回收利用是降低天然气消耗总量，解决天然气供不应求的重要手段。
近年来，随着我国不断加大对环境保护的投入，并且将其纳入“五位一体”总体布局中，将环境保护摆在突出位置大力推行清洁能源改造，调整国家能源利用结构，从源头上控制煤、石油等易造成污染的化石燃料的使用，提高天然气以及可再生能源的利用比例，已改善日益严重的大气污染等空气品质问题，从根源上减少雾霾天气产生，合力走出一个高使用效率、低污染排放的中国特色的、生态环境良好型的环境治理之路。
实施煤改天然气是清洁能源改造的重要手段之一。
天然气在我国能源消费结构中的比例日益加大，如图1-1 所示。
2015 年，天然气消费比重已由去年的 5.7%上升至8%。
根据国家2014-2020 年的能源发展的战略计划，据预测，2030 年，我国天然气消费比重将到达11%。
但由于我国的能源资源呈富煤、缺油、少气的结构，目前国内传统天然气产量与页岩气、煤层气等其他形式的天然气产量已远远无法满足消费需求，造成国内天然气的进口总量逐年增加，如图1-2 所示。
2016 年中国天然气消费量中净进口占到了34%，进口的管道天然气380 亿立方米，进口液化天然气（LNG）343 亿立方米，据统计，2017 年 1 月份至8 月份，LNG 的进口量309.2 亿立方米，同比上升了35%预计全年LNG 进口量将超过450 亿立方米。
根据2016 年版本的中国能源的统计年鉴以及国家能源局发布的相关数据，2016年天然气消费总量为2083 亿立方米，同比增长了6.6%。
天然气消费总量中各个消费结构占比如图1-3 所示，其中2016 年集中供热系统天然气的消耗量占消耗总量的14%。
油气冷凝回收特性及换热器结构分析
阶 段 ， 预冷 阶 段 、 冷 阶 段 和深 冷 阶 段 ， 气依 即 浅 油
收 稿 日期 ：２ １．３０ ；修 改稿 收 到 口期 ：２ １－６２ 。 ０ ＯＯ —５ ０ Ｏ０ ．８ 作 者 简 介 ：李 成 （ ９ ２ ） 博 士 研 究 生 ， 要 研 究 方 向 为 油 １８一 ， 主
规 律 及 油 气 回收 效 率 ， 析采 用 翅 片 管换 热 器冷 分
却油 气时换热 器的结 构特 点 。 ２ 油气冷 凝 回收系统 分析 计 算所 针对 的 冷凝 法油 气 回收 系统 流 程
示 意 见 图 １ 系统 由三 个制 冷 循 环组 成 三 个冷 凝 。
式 中， 为 油气 的平 均 比定压 热容 ，／ｔｏ ・ ； Ｇ Ｊ ｏ ｌ Ｋ） （
３ 一 ８
李
成 等 ．油 气 冷 凝 回 收 特 性 及 换 热 器 结 构 分 析
２ １ ， ｏ．４ ， ． ２ ０ ０ Ｖ １ １ Ｎｏ １
油 气
入
口
尾 气 出
口
冷凝器 预 冷 阶 段
冷凝器
浅 冷 阶 段
蒸发冷凝器
深 冷 阶 段
摘 要 根 据 冷 凝 法 油 气 回收 系 统 的 制 冷特 点 ， 择 不 同 组 成 的 Ａ， Ｃｊ 种 油 气 混 合物 的 凝 选 Ｂ，
结 曲线进 行分析， 探讨 冷凝 法油气 回收的规律及油 气回收效率 。结果表 明， 油气混合物 的组 成是 影响冷凝法油气 回收效率的主要因素， 因此应针对油气的特点设计油气 回收制冷系统。油气凝结
翅片横式煤气冷却冷凝器
“ 焦化 产理化 常数 ” 资料 查 实 的数据 ，经模 拟 初 炼
１２ 原煤 气初 冷器结 构 如表 １ 示 。 ． 所
表 １
外 形 尺 寸
冷器 计 算 可 知 ，煤 气 侧 膜 传 热 系 数 Ｏ ｔ 。为 ３ ２
Ｗ／ １ ・ ） （ Ｉ ℃ ，管 程 流 体 膜 传 热 系 数 Ｏ Ｔ ｔ ｉ为 ３２ ８ Ｗ／ Ｉ ・ ， （Ｉ ｏ 总传 热系数 Ｋ 仅 为２ ． Ｗ／ ｍ ・ 。 Ｔ Ｃ） 值 ８８ （ ｏ Ｃ） 由 １Ｋ＝１ｏ ＋１ ＋∑Ｒ 的计 算 式 ，可 知 影 响 ／ ／ｌ ／ 。 ； 值 的主要 因 素 在 管 外 侧 的 传 热 系 数 。 因此 ，提 。
热 效率 高、 阻力损 失 小、使 用寿命 长 ，节 能 型 的 闭 式 气相 冷却 冷 凝 器 ，它是 更 新 荒 煤
气冷 却冷凝 器的较佳 选择 。 关 键词 １ 项 目背景 煤 气冷却 冷凝 器 高效换热 管 优 化 设计
１３ 改造前 的 焦炉 煤 气初 冷器 结 构 及 过程 示 意如 ．
３ １ 荒煤气混合物在不 同温度段的气态 、液态的 ． 热工特性 曲线 及计算 汇 总如 图 ３所示 。
热 工 参 数 （只／ Ｊｋ ・ ｋ ・ｇ Ｋ
Ｐ ／ ｇ・ 、 ｋ ｍ
ｐ ／ ｇ・ｍ ｋ
“ｖ ｃ ／ ｐ
Ａ ／ ・ｌ℃ 。 ｗ Ｉ ・ ｌ Ｎ／ｙ ｃ ： ￣ｄ ｎ・ ｍ
原 煤 气初 冷 器结构
９５ Ｈ）× ． ｍ（ ）× ｍ（ ） ． ｍ（ ２６ Ｗ ６ Ｌ
２ Ｏ １ Ｈ ｍ ０
～
冷 却 面 积
冷却器重量 湿荒煤气处理 能力 湿荒煤气进 口温度 ／ 口温度 出 阻力降 最大冷却热负荷 冷却水耗量 ，进水温度 ＜３ ℃ ２
油气冷凝回收特性及换热器结构分析
油气冷凝回收特性及换热器结构分析
李成;李俊明;王补宣
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】2010(041)012
【摘要】根据冷凝法油气回收系统的制冷特点,选择不同组成的A,B,C三种油气混合物的凝结曲线进行分析,探讨冷凝法油气回收的规律及油气回收效率.结果表明,油气混合物的组成是影响冷凝法油气回收效率的主要因素,因此应针对油气的特点设计油气回收制冷系统.油气凝结放出的潜热主要是冷负荷,浅冷阶段和深冷阶段的冷负荷较大.基于油气冷负荷的计算结果,探讨采用翅片管式换热器进行油气回收时换热器的结构特点.
【总页数】7页(P38-44)
【作者】李成;李俊明;王补宣
【作者单位】清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北
京,100084;清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084;清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084
【正文语种】中文
【相关文献】
1.冷凝法油气回收技术中的油气冷凝特性分析 [J], 赵志伟;杜垲
2.氨卧式冷凝器的传热系数K值—作为冷凝热回收换热器时 [J], 林丹玲;蓝青
3.冷凝法油气回收技术中油气冷凝特性的分析与研究 [J], 杨瑞华;赵巍;张华;刘煜森;袁雨文
4.翅片套管式冷凝热回收换热器传热特性分析 [J], 饶顺; 张建蓉; 陈鹏宇
5.冷凝式油气回收系统翅片换热器的结构 [J], 李成;李俊明;王补宣
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冷凝换热器
分类
直接换热式 间接换热式
具有两个独立换热器 质量热交换方式
直接换热式
如图《直接换热式》所示，这种方法是高温烟气与水直接接触进行换热的。首先用喷嘴将循环水喷成细小的 水雾，水雾在下降的过程中受到高温烟气的加热而成为热水。这种结构形式对家用热水器不太适宜，可以应用于 公共事业（如游泳池、旅馆、操堂）。
早在1972年就己经安装了几种系统，且多年来一直运行很好。1979年荷兰成功研制出第一台冷凝式燃气热 水器，次年得到批准使用。在此之后，英国、法国、德国、日本也开始了研制冷凝式热水器与冷凝式两用炉。英 国巴列士克顿公司1979年以来、热提取协会1976年以来和史密斯公司1981年以来开始生产并销售冷凝式换热器。 冷凝潜热回收系统在美国使用得相对较晚，比欧洲晚了十年左右。
直接换热式
间接换热式
这种方法是通过换热器壁面进行高温烟气和被加热水之间的热量传递，冷凝式热水器上大多采用这种形式。 这种类型的换热器，还可以分为以下两种形式。
第一种是单一换热器。唯一的一个热交换器不但要确保利用和回收烟气中的显热，还要使烟气中的水蒸气在 换热面上凝结，吸收汽化潜热，因此入水温度应尽可能的低。
第二种为双换热器。一个为常规的高温段换热器保持较高的烟气温度，不产生烟气冷凝；另一个为冷凝段换 热器回收烟气显热同时使水蒸气冷凝，即同时回收烟气显热和潜热。
具有两个独立换热器
在冷凝设备的烟气出口处，加装一个加热冷水的第二换热器，如图《具有两个独立换热器和质量热交换》所 示。虽然冷凝式热水器排出的烟气很低，但仍含有一定的潜热。如果用温度更低的水源，就可以再回收一部分烟 气热量。
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发展状况
发展状况
冷凝式热水器换热器的发展伴随着冷凝式燃气热水器的发展，冷凝式换热技术最早被西方国家应用于锅炉。 早在世纪中东石油危机之后，为节约能源，在欧洲便研制出高热效率的冷凝式锅炉，其显著的特点是热效率比常 规设计的锅炉提高以上。Carlyle Ashley于1928年设计了一个被称为“Weather-maker”的燃气专利产品，这是 第一个将烟气中水蒸气的冷凝用于采暖空调领域的高效率燃气加热炉。
VOCs废气冷凝——9种换热器原理、结构及对比知识点!
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VOCs 废气冷凝工艺是VOCs 治理技术中重要的末端回收技术，VOCs 回收其实质是可直接减少碳排放的VOCs 治理碳减排的有效措施，冷凝可以用在预处理工段，也可直接用在末端达标系统上，如深冷冷凝系统。
下面我们一起来学习下，VOCs 冷凝中，最重要的知识点——冷凝模块中的换热器，下面整理有九种：
换热器是在不同温度的两种或两种以上流体间实现热量传递的节能设备，对于大面积供热而言，换热器的存在必不可少。
按照换热器的传热方式，换热器可分为三大类：
直接接触式换热器，也叫混合式换热器，是冷热流体进行直接接触并换热的设备。
通常情况下，直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体；
蓄能式换热器的工作原理，是利用固体物质的导热特性，具体而言，热介质先将固体物质加热到一定温度，冷介质再从固体物质获得热量，通过此过程可实现热量的传递；
间壁式换热器，也是利用了中介物的热传导，冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。
对于供热企业而言，间壁式换热器的应用最为广泛。
根据结构的不同，它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。
一、管壳式换热器
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冷凝法回收处理有机气体(VOC)的前置板式换热器[实用新型专利]
![冷凝法回收处理有机气体(VOC)的前置板式换热器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0b8f04e77cd184254a353584.png)
专利名称：冷凝法回收处理有机气体(VOC)的前置板式换热器专利类型：实用新型专利
发明人：张丽,邹松林
申请号：CN201420411784.2
申请日：20140721
公开号：CN204188046U
公开日：
20150304
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉冷凝法工艺回收处理有机气体(VOCs)的设备中，利用冷凝余气中冷量，对进入回收设备的高温有机气体进行降温预处理的一种换热器。
实现本实用新型目的的技术方案为：采用厚度0.5～0.8mm的不锈钢薄板裁剪为若干长方形板片、长方形板片中央冲压人字形纹凹凸筋、四周折边，并将宽处两端头同一侧折边剪去长度小于1/2的尺寸，成为缺口；将板片依次整齐叠加，每隔一片的缺口相互错位，组成板片组，在板片组最外层加上端面板、板片组上下两头的缺口分配为冷、热物流进出口区域，装上矩形封头，在矩形封头上分别设置物流入口、出口接管、下端封头上设置凝结液流出接管，得到板片式前置换热器。
申请人：张丽
地址：311215 浙江省杭州市萧山区宁围镇和谐弄5栋1单元101室
国籍：CN
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Yห้องสมุดไป่ตู้uqi Chuyun
机械设备 516
高的条件下 ,水循环冷却很难实现稳定的低温过程 , 导致水蒸气的脱除效果较差 。计算发现 ,对于一般
的油气组成 ,第 1 级除湿预冷 ,只有极少量高碳高凝 结点的物质才能发生凝结 ,凝结的水滴和油混合在 一起 ,分离较难 ,容易形成污染 。
第 2 级冷凝系统和第 3 级冷凝系统形成复迭式
制冷循环 ,第 2 级承担的冷负荷一部分制冷量用来 冷却油气 ,另一部分制冷量用来冷却第 3 级的蒸发 器 ,这样使得第 3 级的冷凝温度不会太高 ,便于压缩 机选型 ,而且将部分第 3 级的冷负荷调节到第 2 级 ,
能效比较高 (图 1) 。 计算分析表明 ,使用该 3 级冷凝式油气回收系
统冷却表 1 中的油气混合物时 ,第 2 级和第 3 级的 冷负荷较大 ,这是因为油气经过第 2 级和第 3 级冷 却系统时的凝结量较大 ,第 2 级主要是 C6 等相对沸 点较高的有机物质凝结 。
的 Eucken 法[4 6] :
μλcMV
=
1.
32
+
1. 77 cp/ R -
1
(7)
式中 :λ为气体的导热系数 , W/ ( m ·K) ; cV 为比定
容热容 ,J / ( mol ·K) 。
Youqi Chuyun
2010 年第 29 卷第 7 期
油气储运
Oil & Gas Storage and Transpo rtatio n
若已知气体混合物中各烃类组分的浓度和同温
下的比定压热容 , 则气体混合物的比定压热容可根
据式 (2) 计算 :
n
cp′m = ∑yicpi
(2)
i=1
式中 :cp′m为混合气体平均比定压热容 ,J / ( mol ·K) ;
cpi 为组分 i 的比定压热容 ,J / ( mol ·K) ,可通过式
2010 年第 29 卷第 7 期
李成等 :冷凝式油气回收系统翅片换热器的结构 Li Cheng , et al : St ruct ure of Fin2type Heat Exchanger in Co ndensing Oil Vapor Recovery System
机械设备 518
10 排以上的整体换热器加工磨具已经较少 ,可见换 热器管排数过多时很难满足其加工条件 ;另一方面 , 由于油气粘度较大 ,降温凝结的液态烃易附着在管 壁上 ,因此实际油气回收系统也不宜将翅片间距调 整得过小 ,一般应大于 3 mm ,以防止油气通道被堵 塞 ,严重影响换热器的换热性能 ;而且 ,对于长时间 运行的油气回收系统 ,在进行换热器设计时 ,尚需结 合除霜等综合因素确定翅片间距 。
度约为 30 % ,油气初始温度为 35 ℃,水蒸气的初始 相对湿度为 50 %。由于通常情况下油气混合物中
低碳物质的量较少 ,因此在设计过程中不考虑 C1 ～ C3 烃类物质的回 收 , 只 考虑 C4 ～ C6 烃 类物 质的 回收 。
Rihani 和 Doraiswamy 提出的比定压热容计算 方法是一种加和基团的方法 , 计算误差通常小于 2 %～3 %[2 ] ,方程形式为 :
油气入口流速对换热器的结构和管排数的影响 较明显 ,随着油气入口流速增大 ,沿油气流向的管排
图 4 翅片间距与沿油气流向管排数的关系
随着入口流速的增加 ,对流换热系数增大 ,油气 侧的热流密度增加明显 ,换热器体积减小 ;在流速较 低时 ,油气侧的换热是在强制对流和自然对流的共 同作用下实现的 ,热流密度急剧减小 ,传热被恶化 (图 3) 。
1. 848 6
1. 413
4. 748
0. 025 68
1. 213 2
根据翅片管式换热器的设计要求 ,考虑气侧热 阻 、湿工况运行等因素 ,得出了冷凝法油气回收翅片 管式换热器的结构特点 ,以及相关参数对其油气换 热能力的影响 (图 2～图 4) 。在 101. 3 k Pa 的大气 压力下 ,计算油气入口流量为 1 mol/ s ,在第 1 级换 热器内将油气混合物由环境温度 35 ℃冷却至 3 ℃。
i
式中 : M 为气体物质的摩尔质量 ; Tc 为临界状态点
温度 , K ; ni 为 第 i 类物质的原子基团数 ; Ci 为基团
贡献值 ,可通过文献[3 ]查得 。
在冷 凝 式 油 气 回 收 过 程 的 计 算 中 , 压 力 为
101. 3 k Pa ,属于低压气体范畴 ,气体混合物的粘度
可以通过各组分的纯物质粘度 、摩尔质量及物质的
在原油和成品油的运输和使用过程中 ,减少油 气排放对节约能源与环境保护具有重要意义 ,以汽 油产品为例 ,从生产到最终用户端 ,一般经历 4 次装 卸 ,分别发生在炼油厂 、油库和加油站[1] ,根据美国 油气回收作业中的实测数值 ,每次装卸都有 0. 18 % 的挥发损失 。
降温冷凝油气是一种有效的油气回收方法 。该 方法采用间接冷却油气的方式 :当温度降低使排放 气体的压力达到某组分烃的凝结分压时 ,该组分烃 开始凝结 ;当温度降至足够低时 ,排放气体中的大部 分烃均可凝结回收 ,只有少部分需要更低温度才能 凝结的物质无法回收 。如果使用 - 73～ - 40 ℃的
基金项目 :北京市自然科学基金资助项目 ,3071001 。 作者简介 :李成 ,在读博士生 ,1982 年生 ,2005 年毕业于大庆石油学院建筑环境与设备工程专业 ,现主要从事油气混合物的降温凝结回收 ,多
组分烃2空气混合物的传热传递 、凝结及其界面现象的研究工作 。电话 :010262792328 。E2mail : cheng2li05 @mails. t singhua. edu. cn
体混合物的对比态粘度 :
μ=
a3 Tr [1 + 0. 36 Tr ( Tr
-
1)
]1/ 6
(3)
式中 :μ为应用对比态计算的粘度 , kg/ ( m ·s) ; Tr
为对比态温度 ; a3 为系数 ,可通过式 (4) 计算 :
∑ a 3 = M1/ 2 Tc ni Ci
(4)
导热系数 ; yi 、y j 分别为组分 i 和组分 j 的浓度 ; A ij 相关参考文献 ,可计算得到第 1 级换热器内油气混
为组分 i 和组分 j 的结合因子 , Maso n 和 Saxena[8] 合物的平均密度 、平均比定压热容 、平均动力粘度 、
修正式认为 A ij =φij 。 油气侧对流换热系数的计算采用参考文献 [ 9 ]
(6)
式中 : i 和 j 分别表示两种不同的组分 ; yi 为组分 i
的浓度 ;μi 为组分 i 的纯物质粘度 , Pa ·s ;φij 为组分
i 和组分 j 的结合因子 。
3. 3 平均导热系数
受激内能态的分子被认为是独立的化学物质形
式 ,于是热力学能的传递类似于扩散过程 ,运用这一
近似的类比关系 , 对 Eucken 法进行改进 ,得到改进
图 1 冷凝式油气回收系统流程
在第 1 级冷凝系统中 ,汽油温度被降低至 3 ℃ 左右 ,其目的主要是除去排放气体中的水蒸气 ,以免 在后续降温时 ,水蒸气发生凝结结霜堵塞油气通道 、
恶化换热设备的传热能力 。通常不宜用水直接冷却 油气 ,因为采用水冷却 ,很难将油气的温度降低至 3 ℃,且水在大气压力下的冰点是 0 ℃,在环境温度较
(1) 求得 ; n 为混合气体的总组分数 ; i 指不同的气体
组分 ; yi 为组分 i 的浓度 。 3. 2 平均粘度
通常根据物质粘度与温度的函数关系 , 计算纯
物质的粘度 。以下根据 Reichenberg D[3] 基于对比
态原理提出的方法 ,依据各级平均温度平均压力对
应的平均粘度值 ,应用物质的临界状态数据推算气
数呈线性增加 。流速为 0. 2 m/ s 时 ,管排数达到 20 排 ,超出了工厂对单一换热器的加工能力 。管排较 多的主要原因是油气流速增大时 ,虽然传热系数增 大 ,但是油气流速增大较多 ,换热量的增加量不足以 抵消流速增加而引起的流量流率增加 ,也就是说单 位质量油气所获得的冷量反而减少 。当需要处理的 油气质量流量不变时 ,随着流速增大 ,管排数增加 , 但换热器所需的体积减小 ,因此换热器的结构设计 存在一个优化的油气入口流速 (图 2) 。
温度冷却排放气体 ,那么排放气体中的油气浓度可 减少到 35 mg/ L ,达到排放标准 ;若将冷却温度降至 - 184 ℃,油气回收率则可以达到 99 %。
1 冷凝式油气回收系统
冷凝式油气回收系统由 3 个油气冷凝通道以及 为各冷凝通道提供冷量的 3 个制冷循环组成 (图 1) ,形成 3 级制冷系统 。油气依次分别穿过 3 个不 同温度的油气冷凝通道 ,发生降温凝结 ,实现油气回 收 。油气的进口温度一般为环境空气温度 ,在夏季 约为 35 ℃。
平均导热系数以及水蒸气相变换热量等参数 (表 2) 。
表 2 换热器内油气混合物的热物理性质参数
密度 / ( kg ·m - 3 )
比定压热容 / ( kJ ·kg - 1 ·K- 1 )
动力粘度 / ( kg ·m - 1 ·s - 1 )
导热系数 / ( W ·m - 1 ·K- 1 )
水蒸气相变换热量 / kW
量求得[2 ] 。严格的 Chap man2Ensko g[4 ] 数值计算解
可近似地用级数表示为 :
μm