换热器在节能方面的应用

时代的发展，社会越来越需要低碳工业。高效节能换热器开始逐渐替代传统换热器。高效节能换热器适用范围非常广泛，不仅具有较高的传热系数与压降低的优势，而且具有较高的防震动优势，在节能增产方面具有显著效果。在我国，能源供需在很大程度上对国民经济的发展形成阻碍。同时，我国是能源消耗大国，面对能源与环境的双重压力，高效节能换热器在石油化工产业中具有很大的发展优势。

1　换热器主要类型及技术原理

在石油化工生产中，对流传热主要使用单相流换热器。这种换热器在换热过程中不出现相变。管壳式换热器由于使用普通光滑管，因此，具有热效率低与操作费用高缺点，多用于物料加工过程、余热回收以及能量综合利用。而利用高效特型换热管代替光滑管后，能够显著提高传热效率，降低各种费用。同时，特殊几何形状的传热管，具有较好的自清洗作用，能够有效的提高设备使用时间。在对流传热中，经常使用内波外螺旋管、波纹管以及螺纹管作为传热管，有利于冷凝液体排出，有效减少积液滞留。

石油化工生产中，换热器主要实施加热、蒸发以及制冷等。其工作原理为：热量通过热流体传递给冷流体，进而使其达到科学适宜的温度。换热器实现换热通常通过表面、蓄热、流体、直接等方式实施换热，有的通过复合型换热达到换热目的。石油化工工业生产中，必须具备换热设备与科学规范的换热工艺流程才能实现换热目的。

2　换热器节能技术分析

1）管程节能技术。这种技术通过对传热面形状、对管内流体介质的湍流度或传热面进行改变，实现传热目的并达到节能效果。这种技术中内凸肋结构管元件具有非常重要的作用。元件中的螺旋槽管能够有效提高传热系数，减少冷凝传热的阻力。这种结构管的横纹管传热的性能较强，内翅片管能够有效增大传热面积，从而提高传热性能。它有效改变了光管内的流场与温度场，增大了传热效果。同时，管内插入物改变了流体的传热效果，促进了湍流。

在石油行业中，环境相对较差的工况，经常会运用热管换热器对废热进行回收。高含硫燃料生产、小分子烯烃生产中经常会产生很多废热，热管式换热器就能够对其进行较好的回收，不仅有效节能而且还能够减少污染。

2）壳程节能技术。管壳式的换热器壳程强化传热技术，有效改变了管外与管内的支撑结构，起到了有效传热的效果。这种技术将直径小的金属管按照一定的比例在换热管内的截面中进行布置，对管束起到了较好的支撑作用，对流体的扰动也具有促进作用。这种结构方式，不仅增大了湍流速度，而且对管壁上的流体边界层有一定的破坏作用，因此，提高了传热效率。

3　高效节能螺旋折流板换热器应用效果分析石油化工以及冶金等产业中，运用高效节能换热器具有非常大的优点。

1）具有较高的传热系数。高效节能换热器与传统换热器相比，在相同条件下，能够实现增强换热，有效降低壳程阻力损失，

2）换热中的介质不容易发生沉淀与结垢。换热过程中，介质不存在流动死区，能够有效减少污垢沉积。高效节能螺旋折流板换热器，能够有效延长使用寿命、缩短维修时间，从而降低了检修维护费用。

3）高效节能换热器压降低、能耗小。弓形折流板换热器介质流动比较大，压力损失也比较大。而高效螺旋折流板换热器中的介质不会发生较大改变，因此，压力降较小，降低了损耗。

4）维护修费用较低。高效螺旋折流板换热器中只是折流板和换热管与传统换热器不同，如果实施管束更新，只对管束实施更新就可以了。因此，能够节约检修费用。

5）高效螺旋折流板换热器具有非常好的抗震性能。壳程流体与管子轴向角度设计比较科学，有效降低了流体对管子的冲击，缩短了管束的有效跨距。加大了管子和流体产生的振动频率差距，进而减少了共振发生的次数。

6）适用范围比较广。由于这种换热器流道流程长且单一弯曲，因此，流体能够有效提高流体扰动能力，能够破坏管子上的液膜，降低了污垢的产生。这种换热器壳程适合不同介质运行。

4　石油化工生产中换热器应用策略分析

1）换热器扩能改造。石油化工生产中，经常会实施换热器的扩能改造。实施改造后，换热器负荷能够提高四分之一到二分之一。通常情况下，根据生产需要，会对光

换热器在节能方面的应用

桑增亮　王朝丽　崔玉清

南京天华化学工程有限公司　江苏　南京　211178

摘要：本文对换热器的主要类型和技术原理进行了阐述，并对其节能技术在石化生产中的应用进行了研究。

关键词：换热器　节能　石油化工

Application of heat exchanger in energy saving

Sang Zengliang，Wang Chaoli，Cui Yuqing

Nanjing Tianhua Chemical Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 211178，China

Abstract：This article describes the types and principles of heat exchanger along with the application of related energy saving technologies in petrochemical industry.

Keywords：heat exchanger；energy saving；petrochemical industry

（下转第146页）

6.3　关键组分分离度

此为色谱是否运行正常的又一重要指标，若关键组分（一般是IC4和NC4）分离度不满足要求，也说明色谱存在故障。

6.4　色谱柱进口压力

该指标为多通阀后气体压力，如色谱故障此数值存在明显变化，将不在正常范围内。

6.5　分析周期

正常色谱分析周期基本不变，发生故障则明显增长或缩短。

7　故障排除及注意事项

色谱分析仪常见故障主要有过滤器堵塞、多通阀失效、色谱柱污染、检测电桥损坏等。主要解决办法是更换对应备件和对色谱柱重新进行活化，找峰、调整出峰时间和面积。值得注意的是，色谱分析仪为精密仪器，对进样的混合气体杂质含量要求较高，为保证色谱的正常平稳运行，合理配置样气预处理系统至关重要。

8　结束语

色谱分析仪在天然气输气管道中的应用已经相对来说比较成熟，各生产厂家的设备性能差距不大。随着对天然气计量和气质检测要求的逐渐提高，色谱分析仪在天然气输气管道中的应用将越来越多。

参考文献

[1]任焱，冯红年.色谱分析仪在天然气计量中的应用 现代科学仪器，2014，5.

[2]高枝容，王川.在线色谱分析及其在石化中的应用问题探讨化工及自动化仪表，2009，1.

[3]青青，陈福权.用气相色谱仪快速分析管道天然气成分化学分析计量，2010，4.

[4]李春瑛，韩桥。用天然气气相色谱分析仪快速分析天然气组分及性能参数化学分析计量，2007，16.

管换热器进行重新设计进行改造，增大其换热面积，而不实施增加壳体的直径改造。同时，还可以考虑采用新型高效换热管。

2）换热器节能中的运用。石油化工行业中，原油精馏会消耗巨大的热能，而高效特型管换热器能够有效回收热量，提高原油入炉的温度，降低费用，并减少二氧化碳的排放量。

3）换热器维护。首先，换热器表面的维护。换热器经过长时间运行后，堆积的污垢就会降低传热系数，造成能源的巨大浪费。因此，必须经常清理换热管外表面。同时，可以设置自行除尘设备实施清理。其次，换热器内部的维护。波纹管换热器不容易产生污垢，而且传热系数较高时，能够起到节能效果。同时，应对各组件实施定期性能检测，以免换热器节能效果受到影响。

5　结束语

换热器在石油化工生产中具有非常重要的作用，技术人员必须熟练掌握其使用方法与维护技术，从而提高工作效率。石油化工企业应积极引进高效节能换热器，提高企业生产效率。高效管换热器比传统光管换热器具有显著的节能效果，应该在石油化工领域得到广泛推广使用。换热器在实际应用中，对换热器材料的改进具有非常的潜力。换热器逐渐向耐高温、耐高压以及耐腐蚀方向发展。同时，对换热器模拟运算以及软件开发也应与时代同步。参考文献

[1]范丽丹.调速型液力偶合器热流耦合与换热系统研究[D].吉林大学，2013.

（上接第126页）

2.3　地面流程配套

段内转向压裂工艺地面流程与常规压裂相比，需要配套增加单独供液的一台转向剂专用混砂车及一台压裂泵车。

在转向压裂施工层段，降低施工排量至0.5～0.7m3/ min，提前启动专用混砂车及压裂车，接到指令，混砂车按要求加入相应重量和浓度混配转向剂，通过干粉添加剂泵按比例添加，在搅拌罐高速转速下（>60rpm）与压裂液混合均匀，供给专用压裂车，由地面高压管汇流程泵入井内，转向剂泵车停泵。启动主压裂施工泵车，根据压力响应情况进入下级施工程序。

3　现场应用情况

3.1　施工概况

201*年*月对PL1-2H井进行压裂施工，共计完成7段/12次泵注程序，累计泵注压裂液8922m3，酸液235 m3，支撑剂 528.9m3。施工最大排量9.5m3/min，最高压力95.0MPa，平均砂比25.1%，转向压裂5次，共注入转向剂230kg，顺利完成本井压裂施工。

3.2　PL1-2H井转向剂使用情况

该井在试气阶段，采用3+2mm、4mm气嘴，26mm孔板稳定求产，最高气产量4.9-5.8×104m3/d，气产量稳定在2.9-3.1×104m3/d，获得了高产工业油气流，在陆相致密砂岩勘探开发中取得了重大突破，另外致密砂岩储层水平井段内转向压裂技术在西南地区首次应用，为川东北及西南地区陆相地层后续勘探开发提供了宝贵的经验，具有非常重要的借鉴意义。

4　总结

（1）川东北A区块致密砂岩储层基质具有特低孔、超低渗的特点，局部天然裂隙发育，非均质性强。目的层段跨度大、小层众多，常规水平井多级分段压裂技术难以使得目的层段得到充分改造；

（2）采用暂堵转向压裂技术，适时加入高强度暂堵剂，对近井筒裂缝及射孔孔眼进行桥堵，提高井底压力，促使新裂缝产生，确保每簇射孔段都得到充分改造；

（3）优化地面压裂施工配套流程，改进施工工艺，提高多级分段压裂的时效性，缩短了压裂施工作业工期，同时也大大提高了施工排量的合理分配和利用，增产效果显著。

参考文献

[1]刘天宇，吴月先，曾科，等.转向压裂技术最优分类及应用范例剖析[J].钻采工艺，2010，9（1）：58-59.

[2]刘洪，赵金洲，胡永全，等.重复压裂造新缝力学机理研究[J]，天然气工业，2014，12（4）：56-58.

（上接第59页）