采用新型节能换热器——包括新型换热器壳体、排管、折流板及各种介质的进出口，改变流经方式强迫其与冷介质进行热交换，从而可大大地降低冷凝侧的出口温度，提高热能利用率，降低运行成本。

广泛应用于石油化工行业的换热器，是决定企业能耗水平的主导性因素，也是行业节能挖潜的关键设备。在石油、化工、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程都需通过换热器来完成。近年迅速发展的各种新型强化传热换热器，如自清洗流化床换热器、螺旋式换热器、开口挡板管壳式换热器和全焊型换热器等；采用新型的换热器在线清洗技术；以及换热网络优化窄点技术的应用等都是十分有效的换热器节能技术。

自清洗流化床换热器

美国正在竭力推荐原油预热换热器采用结垢为零的自清洗流化床换热器，以节减能耗，据统计，因原油在预热换热器中结垢，全球年能耗费用达到45亿美元。采用自清洗式流化床换热器在管内采用循环流化的固体颗粒（3mm切割金属丝），可不断冲刷换热表面。下表列出原油换热用常规换热器与自清洗换热器的运行比较。采用自清洗式流化床换热器，可使加热炉供入能量节减约50%。对于高能量回收设计，换热器管长可放大到10m。

螺旋式换热器

管壳式换热器是化工生产中重要的热能交换设备，近年来一种新型的管壳式换热器——螺旋隔板换热器由于节能、节材效果显著而备受关注。

螺旋折流板换热器是一种新型换热设备，它与传统的换热器区别仅限于折流板结构。这种换热设备吸取了弓形折流板的优点，克服了弓形折流板的缺陷，是目前折流形式中最具优势的折流板形式。它的传热系数较高，在一般情况下要比弓形折流板形式高40%左右，另外又消除了一些不必要的能耗，特别适宜于处理含固体颗粒、粉尘或者泥沙等的流体。

采用螺旋式换热器（SHE，Spiral heat exchange）是替代管壳式换热器（S & T）的低投资方案。它采用二个平行板式螺旋体可实现100%对流传热，通道内设置的螺栓和弯曲造型有助于促进紊流流动和传热，热回收效果好，与管壳式换热器相比，传热系数可提高一倍。

螺旋式换热器己在国外应用于炼油和石化行业许多领域。

用于催化裂化油浆冷却，油浆中含高达1%的颗粒细粉催化剂。德国一炼油厂采用螺旋式换热器替代双管式换热器。原来，双管式换热器运行10天就需要清洗3天，花费大。改用螺旋式换热器后，运行5年也无需清洗，1年内偿还投资。

中欧一炼油厂采用螺旋式换热器用作减粘进料/产品换热。进料为常压渣油，预热后进加热炉，再送去裂化。离开减粘装置的产品温度为370℃。原采用管壳式换热器冷却时，存在严重的结垢问题，管侧形成焦炭和沥青质，每2个月要将换热器拆开清洗。改用螺旋式换热器后，运行三年多，也未停工过。

适用于PVC和PTA生产过程。华南理工大学先后研制开发了不同类型的螺旋隔板换热器，与相同规格尺寸的弓形隔板换热器相比，其总传热系数提高近一半；在相同压降下，传热效率提高10%。目前该新型换热器已在8家企业获得应用。

开口挡板管壳式换热器

壳牌公司开发了称为EMbaffle的创新型换热器，这种换热器设计可使过程工业改进操作性能、节能、最大限度地减少废热、降低操作和维修费用，并限制环境排放。

该专利技术比常规管壳式圆缺挡板型管束设计具有好几方面优点。新设计采用被分割和扩展的板材制作的开口金属挡板（管子支撑）（见图6），开放型结构使纵向流动方式降低水力阻力。其结果：因流动而引起的管子振动减小。其他的操作效益为：较低的结垢速率；壳程较低的压降；避免不利的流动而引起的管子振动；提高传热能力。

空心环管壳式换热器

研制结构紧凑，传热高效，省材节能，轻巧并小型化的新型换热器已经成为过程工业急需的设备。华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的新型壳程强化传热技术，推出空心环管壳式换热器，已有大庆炼化公司等4家企业的节能改造项目采用了该换热器，炼油能耗明显降低，据称，为企业年增效1.2亿元。

由上海贝谷换热器制造有限公司自主开发的波纹管换热器年生产能力已达800~1000台，这标志着该节能产品已进入产业化阶段。目前常用的各类换热器都不同程度存在效率低、能耗高、资源浪费严重或者易腐蚀结垢等难题。据介绍，波纹管换热器可较好解决上述问题，同时节能效果更为明显。经测试和实际应用证明，新型节能波纹管换热器传热效率高，是工业常用管壳式换热器的2.5~3.5倍，节能率、节水率高达50%左右。同时设备防腐、防垢能力强，使用寿命长。上世纪九十年代初开始运行的40余台波纹管换热器至今十余年仍做到了无故障、无清洗、无维修。新型节能型波纹管换热器主要用于石油化工、供热、冶金、食品、饮料、造纸和机械等领域。

组合式连续螺旋多壳程节能换热器

西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多项流国家重点实验室课题组研发成功“组合式及多壳程管壳式换热器”，比传统的弓形换热器提高能效8.3%，且不会增加企业成本，对化工节能意义重大。

新一代传热技术与高效换热设备课题组对管壳式换热器研究后发现，传统的非连续单壳程换热器中，相邻的折流板之间三角形区域漏流严重，导致相同流量下的传热量不如其他类型换热器。换热能力低成为困扰其发挥优势的瓶颈。为解决这一问题，他们研发出了连续性单壳程换热器。在此基础上，又在全国率先提出了组合式及多壳程管壳式换热器的概念，即外连续+内非连续，并设计出外壳程为连续螺旋折流板、内壳程为弓形折流板形式的组合式多壳程的换热器。

这种新型组合式连续螺旋多壳程换热器在减少热交换阻力的同时，使换热能效比传统的管壳式换热器提高约8.3%，而且通过局部优化，能效还有望进一步提高。此外，这种新型换热器虽然提高了能效，但造价并没有提高。

目前，这种新型换热器已经在郑州意达换热设备有限公司和广东吉荣空调有限公司得到工业化应用。课题组正在按工业化要求对产品进行进一步优化。该技术已经申请中国发明专利5项，美国发明专利1项。

新型板翅式换热器

南京工业大学等单位完成的高效、紧凑、节能的新型板翅式换热器的关键技术及工业应用项目，2009年6月初通过中国石油和化学工业协会组织的成果鉴定。

该项目完成了新型板翅式换热器从设计、制造到优化的关键技术的研究，开发了板翅式换热器设计软件包-PFECAD，以及用镍基钎料制造不锈钢板翅式换热器的新工艺。以此为基础，项目组研发出多种新型板翅式换热器产品，如具有蜂窝状加强结构和新型液相均分器的变截面板翅式换热器，肋片式相变传热结构的板翅式换热器，集预冷、冷却、分离和过滤4种功能于一体的换热器等。这些设备已在压缩机、汽车、冷冻式干燥机、油气回收、燃油燃气锅炉余热回收和电子散热等领域得到工业化应用，并大量出口到欧美等地，累计新增销售8.4亿元。

高效螺旋折流板换热器

新型高效螺旋折流板换热器有望成为管壳式换热器升级换代的主导产品，大型石油、化工企业将能以简捷和低成本的方式实现节能。

此外，全封闭流道连续型无中心管螺旋折流板换热器还使管壳式换热器制造变得相对简单，不仅能够大大降低加工制造成本，还可以根据产品的形状、体积和结构特点，分别采取整体加工组装和分成四（六、八）组管束加工组装的不同加工形式，更容易实现大型化。

节能蒸发式冷凝器

洛阳隆华制冷设备有限公司开发出节能新设备———蒸发式冷凝器。该产品经唐山三友化工集团、河北宝硕化工公司、山东海化集团、山西兰花化工公司等化工企业使用后，节能效果明显。

蒸发式冷凝器是按最优化的换热机理设计，中心部件———冷凝盘管组选用高传导材料08AL的异性椭圆形管制成，提高了介质的换热系数。该产品利用管子外表的水膜蒸发，通过传质和传热使管内工质降温冷凝，每千克水蒸发吸收680W的热量，同时还不用再设置冷却设备，由于其工作原理和湿球温度有关，夏季冷凝温度也不会升高，既提高了设备效能，又达到节水、节电，节约能源的目的。

蒸发式冷凝器与水冷冷凝器相比平均流速提高15%~18%，性能提高25%，设备体积缩小，配机动力降低，降低制冷装置能耗10%。整机采用二次布水器、预冷翅片管、高效内肋异性管等3项国家专利技术，增大了换热面积，降低了引风机的能耗，避免了圆管易出现的水膜干点和水在高结垢温度段的严重结垢现象。冬季干运行时，不启动水泵同样能保持设备的性能不受影响，运行费用降低，达到节能效果。

节能的全焊型换热器

由上海沪星化工设备有限公司研制的全焊型板式换热器，因具节能增效功能突出，成为双氧水、甲醇制备过程中加热、冷却工艺的首选设备。

通常双氧水在氢化、氧化等过程中，需要加热或冷却的温度范围多数在150℃以下，过去我国双氧水企业选用换热设备时大都采用可拆型板式换热器。这种换热器的密封垫必须使用耐腐蚀的氟橡胶，一次性投资大、维修成本高。上海一家从事化工工程设计的公司，根据双氧水制备工艺特点，对不同种类换热器的性能和特点进行比较后，提出以全焊型板式换热器替代可拆型板式换热器方案，大大降低了初期资金投入。同时全焊型板式换热器在满足工艺要求的情况下，既节能降耗，又减少了日常维护和维修成本。

目前，全焊型板式换热器已成功应用于山东博汇海力化工4万t/a双氧水工程、四川川化4万t/a双氧水工程、贵州赤天化6万t/a双氧水工程、四川金圣赛瑞化工6万t/a双氧水工程、援助缅甸2万t/a双氧水工程以及中国石化10万t/a双氧水扩建工程等，发挥了独特的节能增效作用。

新型节能板式换热器

阿法拉伐（Alfa Laval）公司于2011年12月宣布，推出新的节能板式换热器，它使能源效率、可达到性和板式技术的模块化与管技术的粘性和颗粒处理能力相结合。称之谓FusionLine的节能板式换热器产品特征是，在产品侧拥有4~6mm的开式通道，这使之易于清洗，并且具有完全可达到性。该开式通道设计，无接触点，在媒体侧由板粘合而成，媒介侧采用了该公司的专利AlfaFusion技术，这一技术可使两个不锈钢板粘合在一起，成为无接头的一片。

AlfaFusion技术允许使用最佳传热的薄板，也保持了对产品压力的高阻抗。通道的几何形状，确保了良好的产品处理，板可以很容易地被添加和去除，使快速反应可随生产量而变化。其大小也比管式换热器小30%~40%。

管壳式换热器强化传热与自清洁技术

北京化工大学开发成功一项可在我国高耗能行业推广的节能减排新技术——“管壳式换热器强化传热与自清洁技术”。传热效率低下和传热表面积污结垢造成的传热劣化问题，是国际上多年来一直未解决的热传递过程中的难题，也是制约化工等高能耗行业提高能源利用率的瓶颈问题。北京化工大学创新团队，以场协同理论为基础，以量大面广的管壳式换热器为对象，通过多学科前沿技术的综合集成，在国际上首创一项节能降耗效益显著的高新技术产品——“洁能芯”，解决了上述难题。

据介绍，“洁能芯”可应用于各种管壳式换热器，如：凝汽器、冷却器、蒸发器等，无须改变换热设备结构，直接安装于传热管内，即可有效地解决管壳式换热器效率低下的问题。“洁能芯”中的管端滤网罩壳能够进一步提高管壳式换热器的工作可靠性，并使其更加方便于工程应用。该产品具有强化传热和在线自动清洗的双重功效，节能降耗效果明显，可望推动管壳式换热器节能技术领域的跨越式发展。

换热器在线清洗技术

为确保换热器在良好的传热条件下运行，在线清洗技术得到了广泛的研究和应用。在线机械清洗方法如美国海湾石油公司费城炼油厂表面冷凝器管束中安置的尼龙刷式自动刷洗系流；菲利浦斯石油公司某炼厂FCC装置主风机驱动用蒸汽透平表面冷凝器的海绵球清洗系统，我国荆门炼油厂FCC装置气压机表面冷凝器在线清洗也有应用，我国电厂己多有应用；法国道达尔公司瓦朗西斯安炼厂、卡尔根维尔炼厂、东日炼厂等使用了称为Spirelf的螺旋形弹簧在线清洗系统，在原油预热换热器中使用8个月就多回收14℃温度的热量。

各种有机和无机沉积物，大多由污垢和其他腐蚀产物形成，会引起换热器管束内外表面严重的结垢。这种状况在用冷却水冷却情况下尤为普遍。管子表面加快腐蚀，使传热效率快速恶化。由于结垢，传热效果可能下降到只有20%。德国Sakaphen公司推出减少管表面结垢的技术方案：将换热器管束涂以热法涂料，可长期解决管束结垢问题。某些情况下，壳程也可涂层。新的热法涂料不影响流速、压降、管子表面温度和材质。碳钢材质涂层最好。这种热硫化涂料可涂6~8层，涂料在特定聚合炉中于120~150℃下硫化，最后一层硫化温度为220℃。该涂料可形成均一、疏水、有弹性和无孔的表面，总厚度180~200μm，因涂层厚度薄，对传热系数影响极小。涂料组成为Si14E和Si57E，为聚氯乙烯-酚醛树脂缩聚物，这种材料高度抗腐蚀，可用于所有的冷却水介质包括海水和咸水，以及化学介质。耐温可高达200℃。这一技术己在石油化工厂推广应用。

超声波在线除垢技术节能降耗

我国石化行业现存的换热设备超过30万台，长期以来这些设备的防垢、除垢问题一直缺乏理想的解决之道，换热设备普遍在带垢运行，而垢的导热系数仅为换热器金属管壁的几十分之一。据行业统计，垢质每年在换热设备和管道中的沉积厚度约为4mm，换热设备积垢每增加1mm，传热系数下降9%~9.6%，能耗和排放将增加10%以上，同时带来生产效率下降、腐蚀缩短设备寿命、安全隐患等一系列问题。

换热设备超声波在线防垢技术其主要特点是超声脉冲振荡波在换热器管、板壁传播，在金属管、板壁和附近的液态介质之间产生效应，破坏污垢的附着条件，防止换热设备在运行过程中结垢，提高换热设备传热能力，降低达到同样工艺要求所需的能耗量，实现节能目的。

由于超声波频率很高，在管、板壁传播时形成很高的加速度，作用于与管、板壁直接接触的流体介质时，会出现一个微小的真空区域。真空区域刚一形成，附近介质在压力的作用下就会迅速涌向这一区域来填补真空，形成许多微小的涡流，这些涡流与生产同时进行，对壁面形成不间断的冲刷，这就是高速微涡效应。这一效应相当于介质随时都在对壁面进行清洗，可有效防止污垢的黏附。

目前，该技术于2010年通过中国石油化工集团公司科学技术成果鉴定，其在不同应用环境声学参数定向设计、减少超声波衰减和抗畸变方面具有新颖性，已在石油、石化、化工行业众多企业应用。中国石化上海高桥分公司炼油3部3#常减压蒸馏装置换热网络21台换热器上已安装超声波防、除垢装置，此项技改年可节能7272t标煤，年节能效益为582万元。中国石化四川维尼纶厂在乙炔车间提浓装置8台换热器，聚乙烯醇车间5台换热器，发电车间1#机组凝汽器，合计14台换热器上安装超声波防、除垢装置，此项技改投资了210万元，年节能2396t标煤，年节能效益为192万元。

石化行业如果采用超声波防垢技术解决污垢问题，可降低全行业换热设备能耗约9%。2010年，石化（含炼油）行业消耗能源约1.3亿t标煤，其中换热设备的相关能耗约占12%。如果在石化行业推广使用该技术，其节能潜力为139万t标煤。预计“十二五”期间此项技术的推广比例可达40%，年可产生约55万吨标煤的节能能力。

换热网络优化

运用窄点技术对换热流程进行优化节能在国内外得到普遍应用。巴陵石化公司ARGG装置（常压渣油生产LPG、丙烯和汽油）运用窄点技术对换热流程进行优化，原油换热流程由一路改为二路，多换热少产汽，提高了热利用效率，原油换热终温由改造前不到285℃提高到305℃。

吉林化工学院化工分离技术研究开发中心开发成功“石油化工系统优化节能技术”和“石油化工装置换热网络优化及最优控制技术”。“石油化工系统优化节能技术”是将各单元操作所组成的化工系统作为一个整体，用系统工程方法进行“系统的模拟与分析研究其整体特征”，以实现系统的最优化设计和操作。该技术运用化工热力学、系统工程学、化学工程学和计算数学等学科知识，通过数据库、过程模拟和专家系统等现代技术，开发成功石油化工系统优化的成套软件。吉化公司炼油厂气分装置利用该技术进行优化扩产及节能技术改造，据报道，仅2004年就增加产值9200多万元，增加利税153余万元。“换热网络优化节能及最优控制技术”集换热网络的优化合成技术、换热网络分析技术、换热网络优化设计技术和换热网络流程模拟技术为一体，可为拟建和现有石油化工装置的换热流程进行优化计算，提出换热流程优化设计方案和优化节能技术改造方案，达到合理用能和优化节能。仅吉化炼油厂二常压换热网络优化节能改造，经厂标定，年节能效益就达830万元。

新型石墨蒸发器

一种应用于化工生产节能减排的关键设备——超大型圆块孔式石墨蒸发器，在河北深州市天承石墨制品有限公司开发成功，并投放市场。

据了解，这种蒸发器换热面积达340m3，是目前化工、医药和染料等行业工业生产中废液处理和再利用的关键设备。如安装在化工氯乙酸生产线上，可将生产中的废液进行有效吸收进而生产出高品质的氯化铵、氯化亚铁等产品，实现变废为宝。该设备具有抗压强度高、传热效果好、防腐性能强等特点，是当前化工等行业工业化生产中节能减排的理想设备。

据介绍，这种设备实现了四大技术创新：一是在工艺上通过采用压力弹簧作为热胀冷缩自动补偿装置,使设备结构强度更趋加强，保证了传热效率；二是通过对设备采用1:1换热加工工艺，大大提高了热导率和抗冲击性能，其热导系数达到95%以上，耐高温达165℃，抗压强度达到0.6MPa；三是通过对换热块采用“积木式”可拆卸组合结构，对设备清洗、维修更加方便；四是采用了一效、二效、三效工艺蒸发浓缩技术，进一步降低了蒸气消耗，比同类设备降低30%以上。

复合型蒸发式冷凝换热器

由洛阳隆华传热科技股份有限公司自主研发的石化用复合型（变频）蒸发式冷凝换热新技术，冷凝效果明显优于传统冷凝工艺，并使工艺流体直接达到设计温度，节水、节能效果显著。

目前，我国石化行业主要采用的是空冷器串联水冷器的换热工艺及湿式空冷器串联水冷器的换热工艺，耗电量、耗水量、占地面积大。而隆华的新技术利用潜热换热原理和水的相态变化实现冷凝，换热效率是传统技术的117倍，所需水量仅为显热换热的1/117，使得驱动水流扬程的动力也大幅度降低，因此有效实地实现了高效、节能、节水的目的。

这一新技术在石化常减压、催化裂化、加氢精制、催化重整、延迟焦化、气体分馏等应用工位上，不仅有效地解决了传统工艺无法解决的问题，而且与传统换热工艺比较，节能35%以上，节水45%以上，减少占地面积70%。尤其在夏季温度较高的情况下，确保工艺流体的终温接近湿球温度10℃，使现有工位达到设计要求。目前，这项新技术已在中国石化长岭分公司、南充石达化工和江苏新海石化等石化企业的气体分馏装置的精丙烯塔顶、脱丙烷塔顶，催化裂化装置的分馏塔顶、常减压装置的常压塔顶等工位应用，节能、节水效果明显。

高效节能蒸发式冷却（冷凝）器研发成功

2014年6月初，,浙江万享科技有限公司与上海理工大学合作，将板式换热结构应用于蒸发式冷却设备，研制出了高效节能蒸发式冷却（冷凝）器。应用测试表明，系列新设备比传统换热器制冷功效高出1.3倍，综合节电节水和节材达40%以上，为化工生产过程节能降耗增添了利器。

据介绍，研发人员改进了产品结构、换热形式和控制方式，使其电耗、水耗、材耗和噪声等大幅下降。由于体积小且新式板片不易结垢，运输、维护等相关费用也大大减少。目前，该项目已申请国家专利8件，产品也批量生产销售，2014年已有20多台新式产品出口到美国、日本、澳大利亚、新西兰以及拉丁美洲、非洲、东南亚等国家和地区。除化工行业外，系列设备还可应用于医药、水电、啤酒、煤矿、钢铁、水产品及其他行业，市场前景广阔。

高通量换热器

华东理工大学、无锡化工装备有限公司与扬子石化等单位合作研制的系列高通量换热器产品达到国外同类产品先进水平，不仅大幅提高装置产能，还明显降低了石油化工设备的能耗。

据介绍，该换热器是至今为止换热系数最高的管式传热元件，尤其适用于烷烃、烯烃、醇类、氟利昂等介质，在大型乙烯和大型芳烃等化工和石化装置中应用前景广阔。依据这一成果，项目组已在无锡建成了国内唯一的高通量换热器产业化基地。目前该基地已具备年产1000t烧结型表面多孔管和制造100台高通量换热器的生产能力。

新型高效节能多股流缠绕式换热器国产化

2014年7月，从四川川润动力设备有限公司获悉，由该公司与大连理工大学、四川理工学院技术合作研发的高效节能多股流缠绕式换热器，打破了该产品长期被国外垄断的局面。该项目已进入了产业化阶段，实现产值1540万元，利税210万元，预计3年后产值将达25000万元以上。

此前，高效节能多股流缠绕式换热器产品的关键技术主要掌握在德国。该项目采用新型绕管工装绕制管系，对工艺计算技术及换热技术等关键核心技术进行消化吸收和再创新，形成了一种新型高效换热器产品和一整套成熟的工艺制造技术。该产品具有同等体积换热面积大、可同时允许多种介质进行相互换热等特点，提高了换热效率，节省了空间，降低了成本。该项目已申请3项发明专利，1项实用新型专利，并与北京迪威尔石油天然气技术开发公司签订了新疆呼图壁储气库8台设备供货协议，并完成交货。高效节能多股流缠绕式换热器产品主要应用于石油及天然气开采、大化肥、煤化工、空冷及LNG制备等领域。