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從傳熱強(qiáng)化的特色上講,該種換熱器一是采用雙面強(qiáng)化傳熱的縮放型傳熱管,對管內(nèi)外兩側(cè)氣體均有促進(jìn)界面湍流、強(qiáng)化對流傳熱的作用,換熱器總傳熱系數(shù)最高可達(dá)30 W/ (m2·K) ,與傳統(tǒng)換熱器相比,可節(jié)省傳熱面積40 %～50 %;二是采用空心環(huán)管間支承結(jié)構(gòu),該支承方式軸向流道空隙率大,可達(dá)80 % ,故對軸向沖刷的流體形體阻力非常小,可使絕大部分殼程流體的壓降作用在強(qiáng)化傳熱管的粗糙傳熱界面上,用以促進(jìn)界面上的對流傳熱,可充分發(fā)揮強(qiáng)化管的傳熱強(qiáng)化作用,在低流阻條件下獲得高的傳熱性能。對兩轉(zhuǎn)兩吸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)而言,系統(tǒng)4臺換熱器(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ與Ⅳ)可替代傳統(tǒng)6臺換熱器(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa +Ⅲb、Ⅳa+Ⅳb) ,氣體總壓降僅7 000 Pa左右,而且可長期維持低壓降運(yùn)行,不易堵塞。與傳統(tǒng)換熱器相比,系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓可減少20 %～30 % ,一則在新系統(tǒng)中可選用風(fēng)壓較低、投資較少的風(fēng)機(jī)設(shè)備,二則在系統(tǒng)操作費(fèi)用上可大幅降低風(fēng)機(jī)電耗,減少硫酸的生產(chǎn)成本。

從設(shè)備投資費(fèi)用上講,與傳統(tǒng)換熱器相比,空心環(huán)管殼式換熱器具有很強(qiáng)的競爭力。以40 kt/a硫鐵礦制酸、兩轉(zhuǎn)兩吸流程換熱器投資為例:入口φ( SO2 )為815 % ,傳統(tǒng)換熱器所需面積約2 000 m2 ,換熱器重量約100 t ,按7 000元/ t計(jì),總投資約70萬元。而空心環(huán)管殼式換熱器僅需傳熱面積約1 000 m2 ,換熱器重量約50 t ,按10 500元/ t計(jì),總投資僅5215萬元,可節(jié)省1715萬元,占總投資的25 %。隨著強(qiáng)化管加工技術(shù)的成熟與完善、市場的擴(kuò)大與產(chǎn)量的增加,強(qiáng)化管的價(jià)格在近年已逐步下降,適合了廣大硫酸企業(yè)的生產(chǎn)需求,也為加快我國硫酸工業(yè)換熱設(shè)備的更新?lián)Q代提供了有利的條件。

從設(shè)備的抗垢、抗酸蝕及抗氧化方面看,由于換熱器采用了殼程環(huán)狀進(jìn)出氣夾套結(jié)構(gòu),避免了傳統(tǒng)換熱器殼程入口段傳熱管濕壁結(jié)垢,而縮放管均采用抗高溫氧化的20g管,故比傳統(tǒng)換熱器具有較好的抗垢與抗酸蝕性能,同時(shí)也能長期耐高溫氧化,減少氧化脫皮。從理論上講,為何換熱器采用了殼程環(huán)狀進(jìn)出氣夾套結(jié)構(gòu)后,可避免殼程入口段管束的濕壁結(jié)垢?這需從管子內(nèi)外兩側(cè)的氣體對流傳熱膜系數(shù)的變化上分析。由于傳統(tǒng)換熱器的殼程入口氣速很高,管外傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)(光滑管)的傳熱膜系數(shù),故使得入口段第一、二排管壁的金屬溫度貼近管外的冷氣體溫度(一般60℃左右) ,遠(yuǎn)低于在常壓下水汽的蒸發(fā)溫度(100℃) ,故當(dāng)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)入口氣體含酸霧較多時(shí),就會形成濕壁現(xiàn)象,酸泥粘在管壁上不易脫離,而且愈積愈多,在不太長的時(shí)間內(nèi)就會出現(xiàn)入口堵塞、氣阻上升的現(xiàn)象,這是硫酸行業(yè)中普遍存在的棘手問題,也是造成管子酸蝕破壞的主要原因之一。而改用環(huán)套進(jìn)出氣結(jié)構(gòu)之后,殼程入口氣體經(jīng)夾套沿殼程的周向環(huán)形進(jìn)氣,氣速很低,管外的傳熱膜系數(shù)與管內(nèi)(縮放管)的傳熱膜系數(shù)兩者相差不多,故可使氣體入口段管壁的金屬溫度居內(nèi)外氣體溫度之中值,例如管外入口氣溫為60℃,管內(nèi)出口氣溫為180℃,則兩者之中值為120℃,管壁金屬溫度高于100℃,酸霧打在管壁上很快就被蒸干,故不會出現(xiàn)入口管子的濕壁現(xiàn)象,酸泥也難于在管壁上粘附,很容易就被氣流帶走,因此空心環(huán)管殼式換熱器可長期維持低壓降操作,不受酸泥堵塞的影響,同時(shí)抗酸蝕的能力也大大提高,換熱器壽命得以延長。這一長期低壓降操作的現(xiàn)象,在廣東的樂昌、鶴山磷肥廠及其它各硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)中都可直接觀察到。而從抗高溫氧化方面看,由于縮放管是采用優(yōu)質(zhì)的20 g管,抗高溫氧化性能較好,經(jīng)冷軋加工后仍能保持良好的抗高溫氧化性能,1991年在廣東樂昌磷肥廠硫酸兩轉(zhuǎn)兩吸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)投運(yùn)的Ⅰ、Ⅱ換熱器,采用20 g縮放管,至今仍在正常運(yùn)行,而且依然維持低壓降運(yùn)行,這表明換熱管并未因高溫氧化脫皮而造成堵塞。而該廠1990年以前使用的Ⅰ、Ⅱ換熱器曾有嚴(yán)重的高溫氧化脫皮現(xiàn)象(僅使用2～3年) ,造成換熱器氣阻很高。