VOCs廢氣冷凝核心——9種換熱器原理、結構及對比

VOCs廢氣冷凝工（gōng）藝是VOCs治理技術中重要的末端回收技術，VOCs回收其實（shí）質是可直（zhí）接減少碳排（pái）放的（de）VOCs治理碳減排的有效措施（shī），冷凝可以用在預處理工段，也可（kě）直接用在末端達標係統（tǒng）上，如深冷（lěng）冷凝係統。下（xià）麵我們一起來（lái）學習下，VOCs冷凝中，最重（chóng）要的知識點——冷凝模塊中的換熱器，下麵整理有九種（zhǒng）：

換（huàn）熱器是（shì）在不同溫度的兩種或兩（liǎng）種以上流體間實現熱量傳（chuán）遞的節能設備，對於大麵積供熱而言，換熱器的存在必不可少。

按照（zhào）換熱（rè）器的傳熱方式，換熱器可分為三大類：

直接接觸式換熱（rè）器，也叫混合式換熱器，是冷熱流體進行直接接觸並換熱（rè）的設備。通（tōng）常情（qíng）況（kuàng）下，直接接觸的兩種流體是氣體（tǐ）和汽化壓力較低的（de）液體；

蓄能式換熱器的工作原理，是利用固體物質的導熱（rè）特性，具體而言，熱介質先將固體物質加熱到一定溫度，冷介質再從固體物質獲得熱（rè）量，通過此過程（chéng）可實（shí）現熱量（liàng）的傳遞；

間壁式換熱器，也（yě）是利用了中介物的熱傳導，冷、熱兩種介質被固體間壁隔開，並通過間（jiān）壁進行熱量交換。對於供熱（rè）企業而（ér）言，間（jiān）壁式換熱（rè）器的應用最為（wéi）廣泛。根據結構的（de）不（bú）同，它還可劃分（fèn）為管式（shì）換熱器、板式換熱器和熱管換（huàn）熱器。

一、管殼式換熱器

管殼式換熱（rè）器又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁麵作為傳熱麵的間壁（bì）式換熱器。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）製造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。

根據所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式（shì）換熱器、填料函式換熱器（qì）等四（sì）種類型。

二、固定管板式換熱（rè）器

固定管板式換熱器是（shì）管殼式換（huàn）熱器的一種。固定管板式換熱器兩端的管板采用焊（hàn）接的方式（shì）與殼體連接，主要由外殼、管板、管束、頂蓋（封頭）等部件構（gòu）成。

固定管板式換熱器的優點是：

◆結構簡單；

◆在相（xiàng）同（tóng）的殼體直徑內，排管數最多，旁路最少；

◆每根換熱管都可以（yǐ）進行更換，且管內清（qīng）洗方便。

固定管板（bǎn）式換熱器的缺點（diǎn）是（shì）：

◆殼程不能（néng）進行機（jī）械清洗；

◆當換熱管與殼體的溫差較大（大於50℃）時會產生溫差應力，解決措施是在（zài）殼體上設置膨脹節，因而殼程（chéng）壓力受膨脹節強（qiáng）度的限製不（bú）能太高；

◆隻適用於流體清（qīng）潔且不易結垢，兩流體溫差不大或（huò）溫差較大但（dàn）殼程壓力不高的工作場（chǎng）合。

三、浮頭式換熱器

浮頭換熱器是管殼式換熱器的一種，它有一端管（guǎn）板不與外殼相連，可以（yǐ）沿軸向進行自由浮動（dòng），也稱為浮頭。浮頭由（yóu）浮動管（guǎn）板、鉤圈（quān）和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼（ké）體內抽出。

浮頭式換熱器的優點是：

◆若（ruò）換熱管與殼體有溫差存在，即（jí）殼體或換熱管膨脹時，不會產生溫（wēn）差（chà）應力；

◆管束可（kě）從殼體內抽出，便於管內和管間的清洗。

浮頭式換熱器的缺點是：

◆結構較複雜，用材量大，造價高；

◆如果浮頭蓋與浮動管板之間密封不嚴，會發生內漏，造成兩種介質（zhì）的混合。

四、U型管式換熱器（qì）

U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種，它由管板、殼體、管束等零部件組成。U型（xíng）管式換熱器的每根管子都彎成U型，進出口分別（bié）安裝在同一管板的兩側，封頭用隔板（bǎn）分成兩室，由此，每根管子都可以自由伸縮，而與其他管子和殼體無關。

U型管式換熱器的優點是：

◆管束可（kě）以（yǐ）自由浮動，無須考慮（lǜ）溫（wēn）差應力，可用（yòng）於大溫（wēn）差場合；

◆它隻有一塊管板，法蘭數量少，泄露點少、結構簡單；

◆U型管式換熱器運行可靠，造價低。

U型管式換熱器（qì）的缺（quē）點（diǎn）是：

◆管內清洗比較困難。由於管子需要有一定的彎曲半徑，管板的利用率較低（dī）；

◆管束最內層的管間距大，殼程易短路。當管內流速太高（gāo）時，將會對U形彎管段產生嚴重（chóng）的衝蝕，影響其（qí）使用（yòng）壽命；

◆內（nèi）層管若損壞就（jiù）不能更換，因而報廢率較高。

五（wǔ）、噴淋式換熱器

噴淋式（shì）換熱器是管式換熱器的一種，是將（jiāng）換熱管成（chéng）排地固定在鋼架上，熱流（liú）體（tǐ）在管（guǎn）內流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱（rè）器的管（guǎn）外是一（yī）層湍動程度（dù）較高的液膜，管外給熱係數較（jiào）沉（chén）浸式（shì）增大很多。另外，噴淋式換熱（rè）器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發亦帶走（zǒu）一（yī）部分熱量，可起到降低冷卻水（shuǐ）溫度，增大傳熱推動力的作用。和沉浸式換熱器相比，噴淋式換熱器的傳熱效果（guǒ）大有改善。

噴淋式換熱器（qì）的優點（diǎn）是：

◆結構簡單、造價便宜；

◆可起到降低冷卻（què）水溫度，增大傳熱推動力的作用；

◆能耐（nài）高壓；

◆便於檢修、清洗，水質要求低。

噴淋式換熱器的缺點是：

◆冷卻水噴淋不均會影響傳熱效果（guǒ）；

◆隻能安裝在（zài）室外。

六、套管式換熱器

套管式換（huàn）熱器是管式換熱（rè）器的（de）一種，是由兩種尺寸（cùn）不同的標（biāo）準管連接而（ér）成的同心圓套（tào）管，外麵（miàn）的叫（jiào）殼程（chéng），內部的叫管程。兩種不同介質可在殼程和（hé）管程內逆向流（liú）動（或同向）以達到換熱的效果。套管式換（huàn）熱（rè）器通常由殼體（包括內（nèi）殼和外殼）、U型肘管、填料函等組成。

套管式換（huàn）熱器的優點是：

◆結構簡單，能耐高（gāo）壓；

◆傳熱麵積可根（gēn）據需要增減，應用方（fāng）便。

套管式換熱器（qì）的缺點是：

◆管間接頭多，易（yì）泄露；

◆占地（dì）麵積較大，單位傳熱麵消耗金屬量大。

七、夾套式換熱器

夾套（tào）式（shì）換（huàn）熱器是板式換熱器的一種，在容（róng）器外壁安裝夾套製成，結構簡單；但其加熱（rè）麵受容器壁（bì）麵（miàn）限製，傳熱係數也不（bú）高。為提高傳熱係數（shù）且使釜內液體（tǐ）受熱均勻，可在（zài）釜（fǔ）內安裝攪（jiǎo）拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設置（zhì）螺旋隔板（bǎn）或其它增加（jiā）湍動的措施，以提高夾套一側的給熱係（xì）數。為補充傳熱麵的不足，也可在釜內部安裝（zhuāng）蛇管。夾套式換熱器廣泛用於反（fǎn）應過程（chéng）的（de）加熱和冷（lěng）卻。

夾（jiá）套式換熱器的優點是：

◆結構簡單；

◆加工方便。

夾套式換熱器的缺點是：

◆傳熱（rè）麵積小，傳熱效率低。

八、螺旋板式換熱（rè）器

螺旋板換熱器屬於板式換熱器的一種，是由兩張平行的金屬板卷製（zhì）而成，在其內部形成兩（liǎng）個同心的螺旋形通道（dào）。換熱器中央設置隔板，將螺旋（xuán）形通（tōng）道隔開，兩板之間焊有定距柱以維（wéi）持通道間距。

螺旋板式（shì）換（huàn）熱器的優（yōu）點是：

◆傳熱係數高；

◆不易結垢和堵塞；

◆能利用溫度較低的熱源；

◆結構緊（jǐn）湊。

螺旋（xuán）板式換熱器的缺點是：

◆操作（zuò）壓強和溫度不宜（yí）太高；

◆不易檢修。

九、熱（rè）管換熱器

熱管是由一根抽除不凝性氣體的密（mì）封金屬管內充以一（yī）定量的（de）某種工作液體而成。工作（zuò）液體在熱端吸收熱量而沸騰汽化，產生的蒸汽（qì）流至冷端冷凝放出潛熱，冷凝液（yè）回至熱端，再（zài）次（cì）沸騰汽化。如此反複循環，熱量不斷從熱端傳至冷端。

熱管換熱器的優（yōu）點是：

◆結構簡單，使用壽命長，工作可（kě）靠；

◆具有極高的導熱性、良好的等溫性；

◆冷熱兩側的傳（chuán）熱（rè）麵積可（kě）任意改變、可（kě）遠距離傳熱、可控（kòng）製溫度。

其缺點是：

◆抗氧化（huà）、耐（nài）高溫性能較差。

換熱器使用注意事項：

◆保持管網清潔。無論是在工作（zuò）前還是工作完成後，都必須清洗管網，避免發生換熱器堵塞的現象。此（cǐ）外，要注意對除汙器和（hé）過濾器的清洗，讓（ràng）整個換熱工作順利完成（chéng）。

◆嚴（yán）格把關軟化水。在進行供熱介質處理前，要檢查係統中和軟化罐中的水質問題，確定水質（zhì）合格後可注（zhù）入。

◆檢（jiǎn）驗新係統。對於新近的係統（tǒng），不能立刻使之與換熱器進行交替使（shǐ）用，而要使新係統在指定的時間段內運行，在完成運（yùn）行檢驗後，才能把換熱（rè）器並入係統中。這樣做（zuò）的目的是避免管網（wǎng）中的雜質破壞換熱器的（de）內部設備。