空心环管壳式换热器在硫酸装置中的应用

空心环管壳式换热器是一种可广泛应用于石油、化工、医药制造等诸多行业,特别是硫酸工业的高效换热器。该换热器采用缩放管替代原普通光管,用空心环支撑替代圆缺式折流板,可大幅度提高传热效率,改善炉气在换热器中的流态,降低换热器阻力,使换热器小型化,减少投资,降低吨酸能耗。空心环管壳式换热器目前已在全国50多套硫酸装置中投入工业化生产,生产规模从25kt/a到400kt/a,在“3+1”转化流程和“3+2”转化流程均取得了良好的使用效果。现就空心环管壳式换热器在不同制酸装置中的使用情况总结如下。1　空心环管壳式换热器的结构特点空心环…     

硫黄制酸装置中新型换热器的选择与应用

通过对低阻高效急扩加速流缩放管管壳式换热器的技术特点的分析并结合硫黄制酸装置的实际运行中存在的问题,将转化系统第1冷热换热器改造为采用缩放管管束的空心环管壳式换热器。改造后,与传统列管式换热器相比,可减小传热面积,降低换热器阻力、系统能耗、操作费用和硫酸生产成本,取得了良好的环境效益和社会效益。     

管壳式换热器强化传热技术进展

介绍了管壳式换热器强化传热技术的最新进展及技术动向。管程强化传热采用螺旋槽管、横纹槽管、波纹管、缩放管、菱形翅片管、花瓣形翅片管等传热元件,壳程强化传热采用弓形折流板支撑、折流杆式支撑、螺旋折流板支撑、空心环网板支撑、旋流网板支撑和管子自支撑等管束支撑结构。随着技术的进步,目前节能、高效的旋流网板急扩加速流缩放管管壳式换热器已广泛应用于硫酸生产中,提高了转化工序热能利用效率。     

管壳式换热器壳侧强化传热技术的研究进展

指出了传统的弓形折流板管壳式换热器存在的问题,对各种强化壳程传热的传热管换热器、纵向流、螺旋流、射流换热器的结构特点、强化传热机理及其研究现状进行了详细的分析与总结,并提出了管壳式换热器壳侧强化传热技术的发展方向。     

帘式折流片换热器强化传热数值研究

为解决折流板换热器壳程流体阻力过大和折流杆换热器低Re下传热系数较小等管壳式换热器的不足,提出了壳程流体"斜向流"的新概念,研制了新型高效节能管壳式换热器?帘式折流片换热器,其壳程传热系数高于折流杆换热器20%～30%,而壳程压力损失大幅低于折流板换热器。以场协同原理分析了斜向流的强化传热机理,指出在帘式折流片换热器壳程中流体速度场与温度梯度场间的夹角小于折流杆换热器,是其强化传热的重要原因。对帘式折流片换热器中折流栅间距、折流片倾角、折流片宽度等重要几何参数对传热和压降的影响规律进行了数值模拟研究,并据此推导了壳程传热系数和流体阻力降准数关联式,为其工程设计和推广应用提供了参考依据。     

双圆缺折流挡板的气体换热器

双圆缺挡板换热器可视为两个半圆柱管壳式换热器的并联,壳程气体双进双出,折流挡板由月牙板、双圆缺板交替进行。讨论了台拉华-比尔方法在壳程传热膜系数计算中的特点,通过不满排和在折流板上开泄流孔提高壳程传热膜系数、降低壳程阻力。硫酸装置是腐蚀性、易结垢气体,污垢热阻的选取是其成败的关键,探讨了强化传热的优缺点。给出了实际换热器结构参数和换热性能的计算结果。     

换热器在大型化发展中的深度换热问题讨论

随着硫酸装置朝大型化方向发展,转化工序换热设备的大型化也成为一种必然趋势,由之带来换热器的换热深度受限问题。通过对换热管排冷热流体对流传热与流阻数值的数值模拟,探讨换热器长径比变化对换热深度的影响,在此基础上开发了壳程多通道换热器结构与旋流网板支撑急扩加速流缩放管管壳式换热器,并用于工业生产,实际运用效果良好。     

矩形管束换热器的结构特点与设计比较

介绍采用矩形管束作为传热管并在管程与壳程采用旋流片作为支撑的矩形管束换热器的结构特点与传热强化的研究.基于研究结果,对不锈钢矩形管束换热器与碳钢旋流网板支撑急扩加速流缩放管管壳式换热器两种设计方案进行了比较.结果表明,矩形管束换热器同时具有管壳式换热器密封性好、操作能耗低和板式换热器金属材料消耗少的优点,长期投资效益显著,为硫酸转化系统气体换热器的抗低温腐蚀和高温氧化提供了一条经济有效的途径.     

倾斜折流栅式换热器壳程流体流动与传热特性

针对斜向流换热器壳程流体流动的特点,提出一种倾斜折流栅式换热器。采用CFD软件Fluent对常规斜向流换热器和倾斜折流栅式换热器进行数值研究,分析了折流栅的装配方式和倾斜角度对倾斜折流栅式换热器壳侧流体流动和传热性能的影响。结果表明:与常规斜向流换热器相比,栅片同向装配时,倾斜折流栅式换热器壳程传热系数和综合性能分别增加6.18%~6.47%和3.22%~3.59%;栅片同向装配,折流栅倾斜角为70°时,换热器壳程传热系数和综合性能均达到最大,且壳程压降较小。与倾斜角为60°的倾斜折流栅式换热器相比,倾斜角为70°的倾斜折流栅式换热器壳程传热系数和综合性能分别增加2.84%~2.93%和7.07%~7.19%,且壳程压降降低11.26%~11.52%。所得结论为改进斜向流换热器折流栅的结构和强化传热提供理论与工程应用依据。     

管壳式换热器壳程传热强化研究进展

对比分析了管壳式换热器壳程传热强化的主要方式和壳程管束支撑结构的研究进展。大多数管壳式换热器壳程强化结构兼具管束支撑的功能,主要以不同形式的折流杆、整圆形孔板、空心环、管束自支撑和螺旋折流板等代替传统的弓形折流档板,结构的优化提高了换热器壳程传热系数,且有效降低了壳程的流动阻力,缓减了换热器壳侧管束的振动和结垢,从而提高了换热器的传热性能。     

空心环管壳式换热器在20kt/a硫酸系统中的应用

20kt/a冶炼烟气制酸系统转化工序改造中,采用4台空心环管壳式换热器替代原有6台双圆缺形列管式换热器.与原有换热器相比,空心环管壳式换热器具有传热系数高、占地面积小、阻力小、运行费用低、使用寿命长的优点.改造后的运行情况表明,转化工序实现了自热平衡,电耗由210.03 kWh/t降至165.73 kWh/t,综合效益明显.     

板棒式换热器传热与流阻性能研究

简要介绍了板棒式换热器的结构和工作原理,设计制造了板棒式换热器,对板棒式换热器进行了传热与流阻实验。实验结果表明总传热系数理论计算与实验结果吻合较好,验证了模型公式的正确性。板棒式换热器是一种性能优良、结构紧凑的高效换热器,在硫酸工业等气体换热场合将有广阔的应用前景。     

旋流网板换热器强化传热机理分析

主要分析了用于硫酸转化系统气体换热的旋流网板换热器中旋流片强化传热的机理,在实验研究基础上,应用周期性单元流道模型,数值模拟了空心环和旋流片支撑时的流体湍流流动和传热性能。结果表明,旋流片能迫使流体做强烈的三维螺旋运动,增强流体湍流度,同时使流体冲刷壁面,减薄边界层,其传热效果优于空心环。旋流片产生的自旋流具有高效低阻的优势,其强化传热综合性能优于空心环。     

钽材换热器及玻璃设备在废硫酸浓缩中的应用

有机废硫酸的浓缩回收已成为三废治理和环境保护的一项急需解决的课题,由于稀硫酸腐蚀性强,浓缩设备的维护和更换费用高,科学合理地选用耐酸腐蚀材料是废硫酸浓缩装置长周期稳定运行的关键之一。介绍了钽材和玻璃的特性,以及钽材换热器和玻璃设备在废硫酸浓缩中的应用。     

石墨换热器清洗改造及72 h性能考核

介绍了云峰分公司磷酸厂磷酸浓缩装置石墨换热器清洗方式的改造情况,详细介绍了改造后的工艺流程和72 h性能考核过程。技术人员采用硫酸和氟硅酸对石墨换热器进行二次清洗后,石墨列管内壁结垢物被完全清洗干净,石墨换热器换热能力得到提升;磷酸浓缩装置磷酸产量、磷酸浓度、冷凝液电导率及蒸汽消耗均在指标范围内,达到设计要求。氟硅酸为湿法磷酸副产品,清洗后可回收利用,不增加清洗成本。     

多孔板支撑的管壳式换热器在硫酸生产中的应用

综合考虑强化传热性能和制作安装的便利性,开发了多孔板支撑光滑管（或缩放管）的气体换热器,用于硫酸装置转化系统。该换热器人需将管子能布置得下的较小壳体,并在圆形支撑板上于每根管子周围区域钻一些小孔,气流进入换热器壳程后以顺流方式沿管外壁均匀流动,靠气流通过小孔时的收缩与扩张产生一定的湍流,强化传热。实际运行压降降低,传热效果较好。     

硫磺制酸装置冷热换热器冷凝酸排污管改进措施

针对硫磺制酸转化工序冷热换热器极易生成冷凝酸,腐蚀工艺管道和设备,介绍了冷凝酸排污管道的几项改进措施,如更改壳程冷凝酸排污管位置,换热器底部内衬耐酸砖,增设冷凝酸排污管及管内挡板等。这些改进措施方法简单、效果较好。     

重庆三圣石膏制硫酸联产水泥装置的设计与生产实践

介绍了重庆三圣150 kt/a硬石膏制硫酸联产水泥装置的设计特点和运行情况.装置设计选用原辅料均化设备、立式磨、石膏分解窑、多级悬浮换热器、熟料箅式冷却机、高效短焰多风道燃烧器、特制电除尘器等先进设备,制酸采用高效逆喷洗涤器—填料洗涤塔—电除雾器稀酸洗净化、“3+1”二转二吸制酸工艺.目前该装置已稳定运行一年半时间,各...     

大型硫酸装置国产化工艺和设备

主要介绍我国大型硫铁矿制酸和硫磺制酸的工艺流程和设备。重点描述大型国产化设备废热锅炉、电除尘器、焚硫炉、鼓风机、酸循环泵、转化器及换热器的特点。探讨了硫铁矿制酸稀酸净化、热能回收系统的利用和开发、硫铁矿焙烧研究及转化器的优化设计等问题．、国内对硫酸装置大型化的规律仍要不断探索、总结,大型硫酸装置可采用国产化工艺设计,适当引进目前与国外差距较大的设备,将使我国硫酸工业的设计和装置达到较高的技术水平。     

我国硫铁矿制酸现状、存在问题及建议

最近几年，我国硫磺制酸迅速发展，硫铁矿制酸产量开始缓慢下降，但硫铁矿是我国的自有资源，应该合理使用。我国的硫铁矿制酸与世界先进水平相比仍有一定差距，装置规模较小，污染控制仍需完整，热回收效率有待提高。在继续加强与国外技术合作的同时，完善技术创新机制，提高技术创新能力，从而不断提高硫铁矿制酸整体水平和生存发展能力。