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——访传热强化与过程节能教育部重点实验室张正国教授

先进的节能技术已成为石油和化学工业实现可持续发展的关键，其中在化工设备中占有重要地位的换热器，其性能的好坏直接影响到能源利用效率。为此，华南理工大学化学与化工学院副院长、传热强化与过程节能教育部重点实验室张正国教授提出，在开发强化传热技术的同时，还应在化工企业中大力推广高效换热器，将先进的传热强化新技术引入化工生产。

八成换热器热效率低

在石油化工行业，换热设备投资占总设备投资的 0%以上，因此提高换热器的性能对化工行业节能减排、提高效益非常重要。张正国教授介绍说，目前在我国石油化工行业中，80%以上的管壳式换热器仍采用弓型隔板光滑管结构，这种结构决定了换热器传热效果差，壳程压降大，与我国正在推行的节能减排政策不相适应。另外，弓形隔板使壳程存在流动死区，导致污垢容易聚集，从而腐蚀破坏传热管；而流体垂直冲刷管束容易导致传热管震动损坏，这些因素会缩短换热器寿命。每年全球换热器因腐蚀和震动破坏造成的经济损失超过百亿美元。

开发强化传热技术是关键

张正国教授说，要提高换热器的性能，关键是开发高效强化传热技术：一是开发不同的强化管型，二是开发新型的管间支撑结构。然后针对不同的传热介质和传热特点，让不同的强化管型与支撑结构进行合理的组合，使流体流动方式与传热表面结构之间协同强化传热，从而提高换热器的性能。

对于单相对流传热、蒸汽冷凝传热以及液体沸腾传热等不同的传热形式，科研工作者相继开发出了内螺纹管、低肋管、T型翅片管、花瓣型翅片管、三维内肋片管、三维外肋片管以及内外复合强化管等多种高效换热器。以改变管型的T型换热器为例，T型翅片管在1978年由一家德国公司*先发明，主要应用于重沸器。1989年华南理工大学与洛阳石化工程公司联合开发出我国第一台T型翅片管重沸器，1992年在长岭炼油化工厂运行。它比光滑管节省换热面积 0%，在超热负荷 %条件下仍能平稳运行。

采用不同的强化管与新型管间支撑结构的合理搭配，能进一步提高换热器的传热效率。广州赫尔普化工有限公司使用螺旋隔板强化管冷却器和冷凝器，比弓型隔板光滑管换热器的面积减少40%以上，节省循环冷却水10%，且操作弹性大。

高效传热器应大力推广

了解到，尽管国外石油化工企业现在都优先采用高效换热器，但高效换热器目前尚未在中国化工行业广泛应用，高效换热器占换热器的总量不到20%。张正国教授认为，必须重视强化传热所能带来的效益，要在化工企业中大力推广应用高效换热器。

传热强化与过程节能对化工行业节能减排意义重大。高效换热器不仅能够提高能源效率，而且结构紧凑，可减少金属材料消耗。特别是在化工企业扩能改造中，产能扩大后，换热能力也要提高，但由于空间位置的限制，必须用高效换热器取代传统换热器。高效换热器利用很小的温差就能实现换热，还可以回收低品位的热量。

张正国指出，过去我国对于节能减排没有严格要求，而且普通换热器制造方便，价格也很便宜，企业长期使用普通换热器，导致换热效率很低，严重浪费能源。现在，《国家中长期发展规划纲要》将石油化工等流程工业高耗能领域的节能技术与装备列为工业节能的优先主题。高效换热器作为一种节能设备得到政府的高度重视，科技部“86 ”计划也在支持高效换热器的开发。在国家对其研究高度重视的同时，还应将研究成果与企业的应用真正结合起来，使各种形式的高效换热器得到大面积的推广，石油化工行业的节能减排才能落到实处。

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