换热器是石化等工业生产装置设备中的重要设备，在生产运行中由于腐蚀、冲刷等作用，使换热器造到破坏，使用寿命缩短，不仅造成严重的经济损失，而且影响生产的正常进行。 目前，国内已发展了多种碳钢换热器的保护技术，但这些技术仍存在各种不足之处，限制了这些技术的推广应用，碳钢换热器的保护仍然是一有待于发展的问题。例如，采用牺牲阳极保护可以延长碳钢换热器的使用寿命，但牺牲阳极保护的作用尽限于管子入口处的有限长度内，管内深处无法实现阴极保护，所以牺牲阳极保护法在换热器上的应用受到很大限制。近年来渗铝碳钢管束换热器在国内得到发展，收到较好的效果，但是管束与管板连接处（或焊接处）的保护问题至今没有很好解决，是渗铝碳钢管束换热器的薄弱环节，影响到它的使用寿命。近年来碳钢换热器的另一发展是对换热器进行整体化学镀镍磷，但是镍磷化学镀层是阴极性镀层，只能起机械隔离腐蚀介质的作用，一旦镀层局部出现缺陷，将构成大阴极小阳极，加速缺陷处的腐蚀，使保护效果并不十分理想。国内还发展了各种用于换热器的涂料，但这些涂料在换热器的维修吹扫中，往往剥落，保护作用有限。   换热器整体渗锌可以提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，有效地提高换热器的使用寿命，降低换热器的工业使用成本。 本技术针对换热器的具体结构特点研制的专门工艺，可减少投资，节约能源，降低成本。 换热器整体渗锌可以提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，特别是耐海水腐蚀性能，提高使用寿命3倍以上。

表面多孔高通量管是一种高效换热管，采用粉末冶金方法在光管 (沸腾侧) 内表面或者外 表面烧结一薄层多孔层，显著强化沸腾传热，对烷烃、烯烃、芳烃类、醇类、水、氟利昂、液 氮等多种工质均适用。沸腾传热系数可比光管提高一个数量级。 目前世界上主要由美国UOP公司实现技术与产品垄断，近3年国内进口约76台高通量管换 热器，约值人民币5亿元。 华东理工大学从1999年起开始研发烧结型表面多孔高通量管及其换热器，2003年成功申请 获得批准，联合中国石化扬子石油化工股份有限公司承担了中国石油化工股份有限公司科技开 发项目“高通量换热器国产化研制”。成功开发具有我国自主知识产权的烧结型外表面多孔换 热管，并制成高通量高效换热器，填补了国内空白。高效换热元件技术指标达到国际同类产 品技术水平，多孔表面管的换热效果最高可达光管的15.6倍，能显著提高换热管的强化传热效 率。 项目获得国家“十一五”863课题、国家高等学校博士点基金赞助和中国石化重大装备国 产化研制项目进行研究与技术开发，已经实现铜基粉末、铁基粉末、铜镍合金粉末表面多孔管 烧结工业化生产。建成世界第二 (国内唯一) 的产业化基地，具备年产1000吨烧结型表面多孔管 和制造100台高通量换热器的生产能力；产品达到国外同类产品先进水平，荣获“国家重点新 产品”和江苏“高新技术产品”证书。 目前华东理工大学已开发成功碳钢管、合金钢管、铜镍合金管内外表面烧结铁基合金 粉末、铜基合金粉末、铜镍合金粉末工艺技术，完成工业化烧结系统建设及批量生产。外表 面铜基粉末多孔管高通量换热器在扬子炼油装置气体分馏脱乙烷塔再沸器上成功应用。采用 93.4M2的高通量换热管替代了原122.7M2的光滑管，换热面积减少了27.5%，总传热系数从光滑 管的230W/M2℃升高到434 W/M2℃，提高了89%，设备负荷提高了16%，所需蒸汽温度降低了 23.7℃，节能效果显著。 内表面铁基合金粉末多孔管高通量换热器在扬子芳烃重整加氢预分馏塔再沸器上成功应 用。外表面铁基合金粉末多孔U形管高通量换热器在扬子芳烃歧化单元甲苯塔再沸器上成功应 用。 中国石油乌鲁木齐石化分公司100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置高通量管重沸器6台。 其中苯塔重沸器、抽余液塔重沸器A/B、抽出液塔重沸器、脱庚烷塔重沸器计5台重沸器 (直 径φ1800～2200mm、单台换热面积大于1000mm2) 为立式虹吸式固定管板结构，管内塔釜液再 沸，管外热流体冷凝。采用φ32×3mm外表面刻槽、内表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量 管，4m长管2500根、5m长管9000根。抽余液塔蒸汽重沸器为卧式U形管结构 (直径φ2000mm、 换热面积1470mm2) ，管外塔釜液再沸，管内蒸汽冷凝，采用φ19×2mm外表面烧结铁基合金粉 末表面多孔高通量U形管2100根。

换热器网络作为热回收系统是石油化工和其他过程工程中不可或缺的部分，通过对换热器网络的系统最优化设计，可以最有效地利用物料本身带有的热量和冷量，从而达到节能和降低设备费用的效果。我校和汉堡工业大学联合研发的换热器网络最优化设计软件以混合遗传算法作为MINLP问题的基本求解器，并结合了多种进化策略，特别是提出了大规模换热网络的单性遗传算法的进化策略，使得设计软件能够有效地运用于流股数超过100股的大型换热器网络最优化设计问题，这是目前使用商用软件无法进行有效计算的。使用这一软件对文献中的许多经典算例进行了计算比较，大多获得了比文献报道的结果更优的换热网络设计，远远好于使用商业软件HEXTRAN得到的结果；对于大规模换热器网络，其年度总费用（投资费用与运行费用之和）的降低更为显著。 主要性能指标1．换热器网络的最优化设计所涉及的换热器包括加热器和冷却器的可选类型可以由用户自行增减； 2．可以使用多个冷热公用工程，软件自动选择最优的公用工程匹配；3．可以在用户子程序中根据实际设计要求自行设定最优化目标函数，加入禁止匹配、禁止分流、面积限制、换热器种类限制等多种约束条件；4.可以选择多种进化策略及不同的相关参数以检验计算结果收敛于全局最优解的可信度； 5.可用于流股数超过100股的大型换热器网络最优化设计； 可在个人计算机的windows环境下运行（带用户界面），也可在大型并行计算机的UNIX系统中运行（不带用户界面）。

相关成果获得国家发明专利 2 项，通过国家 863 项目的验收，测试发现紧凑 度是传统光管换热器的 12 倍，最大换热效能从 31%提升至 81%。为国内某钢铁公 司设计和制备的新型内外翅片管高温换热器已经通过现场测试，在设计工况下温 度效率比其现有产品的温度效率提高 10%以上。

1．模拟监测换热器技术指标冷却水进口温度约为32℃，出口温度约为40℃-42℃，流速控制在08-1.2 m/S，试管水侧壁温75-85℃，热水箱温度控制60-100℃，试管Φ19*2。2. 主要监测设备指标 （1）WGRZ-3型换热器在线监测仪“换热器在线监测仪”是“污垢热阻在线测试仪”改型换代的新产品。它既保持了原产品测试准确、性能可靠等优点，又增加了许多新的功能。使得这一新产品既能满足现场监测换热器的智能测控要求,也能适合现场运行换热器的监控需要，并能和计算机实时连网通讯。是实现工业循环水现场监测现代科学管理必不可少的好帮手(专利号：200430058415.1) 。主要功能：  ① 液晶显示换热器各种参数,主要有进出口温度、蒸汽温度、流量、监测时间、污垢热阻瞬时值。   ② 液晶显示污垢热阻变化曲线图。           ③ 能对流量或蒸汽进行控制。④ 连续测量90天，不怕悼电。      ⑤ 能和计算机实现实时通信，数据和曲线由计算机打印。⑥ 具有多种报警显示。⑦ 能把pH、电导率的变送信号传送。（2）模拟换热器① 测试管采用ф19×2，有效长度1170毫米，三根，20号碳钢，试管外壁采用不抛光镀铬处理，以消除壳侧流体腐蚀的影响。② 冷却水走管侧，壳侧走热流体。③ 采用电加热，功率大于18千瓦（380V）。④ 冷却水温差8-10℃。⑤ 进出口各装1个挂片架。（3）现场安装条件① 用DN25管子引入现场给水，到监测换热器。② 用DN25管子从监测换热器引出到水池。③ 提供三相四线电源和地线一根（20千瓦）。④ 占地总面积不小于5个平方。⑤ 室内⑥ 电器控制柜和模拟监测换热器分开放置。

（3）换热器拆装操作实训装置 ①装置特色 列管换热器拆装实训装置主要由列管换热器、拆装工具、工具货架等组成，主要考查选手掌握典型列管式换热器的结构、组装、试压操作、试压系统组建技能，以及压力容器安全检验的有关知识。 ②系统功能及训练目标 1)典型换热器的结构、组装、密封、水压实验压力确定、实验步骤、实验注意事项、压力容器使用过程中的检验常识，选手之间配合良好。 2)考察学生对换热器内部结构熟悉程度、对化工设备安全性检验知识及技能掌握的程度。 3)换热器的拆装：认识管壳式换热器的结构及其关键零部件；拆装前的准备工作（包括拆装工具的准备、待拆装换热器基本状态检查、拆装操作规程及注意事项等）；制定拆装计划与实施方案；对换热器进行拆卸，严格遵守拆卸顺序，并对已拆卸下的零件进行标号；对换热器按顺序（对照零件标号）组装。 4)换热器的清洗过程：认识换热器的各种清洗方法；清洗前的准备工作（如清洗工具的准备，包括榔头、锉刀、铲刀、刮刀、钢丝刷、吸尘器等）；制定清洗操作计划实施方案；对换热器的管、壳程进行清洗，注意整个清洗过程的顺序及操作要领。 5)换热器的水压试验装置：可分别按管、壳程水压流程图进行管、壳程水压试验系统的组装；可进行管程与壳程水压试验；符合设备及试压系统拆装过程中的安全规范。

一、 成果简介石墨改性碳纤维增强聚四氟乙烯板翅式换热器，采用石墨改性碳纤维增强的聚四氟乙烯制成。该换热器可用于石油化工、制药、冶炼等行业中有特殊要求（如强酸、强碱等）的冷凝、冷却、加热等多种工艺操作中。该产品已申请发明专利，年产800台规模，设备投资需100万元。二、 结构板翅式换热器是由翅片由翅片、隔板、封条组成，是在金属平板（称为隔板）上放一翅片，然后再在其上放一金属平板，两边以封条密封而组成一个通道。对各个通道进行不同方式的叠置和排列，钎焊成整体，就可得到板翅式换热器板束。为使流体分布更加均匀，在流道的两端部均设置导流片，并在板束两端配置适当流体出入口分头和接管，组成完整的板翅式换热器。

主要模拟换热器的进口温度、出口温度、蒸汽温度和流量。配接WGRZ―3型换热器在线监测仪可以测量进口温度、出口温度、蒸汽温度和流量，实现蒸汽温度自动控制，记录污垢热阻值和变化曲线，和计算机通信，打印垢层厚度、污垢沉积率等曲线，实现连网。（参阅专利产品WGRZ―3型换热器在线监测仪简介）。取出试验管，用失重法，测出腐蚀率、污垢沉积率等参数。

成果简介： 1.一本专著（已发表） 庄骏, 张红. 热管技术及其工程应用[M]. 化学工业出版社, 2000.

项目针对过程工业中冷热流体完全不可互混的换热场合，开发了一种双管双管板结构换热设备，通过形成的隔绝腔及其压力稳定、传感系统，及时发现应结构失效引发的管壳程泄露。形成了一套基于有限元分析设计及流体CFD数值模拟与实验相结合的研发方法，并开展了双管双管板换热器强化传热研究，在保证设备安全的前提下，提高传热效率，并探索形成了安全型双管双管板换热器的制造、检验工艺。该型式换热器已有80台套用于多晶硅及加氢等场合，运行良好。