【正文】 用冷公用工程、夾點(diǎn)以下熱源部分不使用熱公用工程。熱流冷流HT熱流冷流HTQcu,minQhu,minΔTmin 圖22 復(fù)合線示意圖 圖23 夾點(diǎn)與最小公用工程消耗圖 夾點(diǎn)將換熱網(wǎng)絡(luò)分解為兩個(gè)區(qū)域，熱端——夾點(diǎn)之上，它包括比夾點(diǎn)溫度高的工藝物流及其間的熱交換，只要求公用設(shè)施加熱物流輸入熱量，可稱為熱阱；而冷端包括比夾點(diǎn)溫度低的工藝物流及其間的熱交換，并只要求公用設(shè)施冷卻物流取出熱量，可稱為熱源。換熱網(wǎng)絡(luò)分析換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)越發(fā)復(fù)雜，目前已有多種換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)程序，如Hysim,s Pinch。 空冷器、水冷器的選擇冷卻器中冷卻介質(zhì)的選擇需要考慮：水源、水費(fèi)、電費(fèi)、安裝費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、占地等。對于塔頂項(xiàng)目，水質(zhì)等其他因素也會影響出口溫度?？绽涔に嚦隹跍囟壤碚撋鲜墉h(huán)境干球溫度限制，但高于濕球溫度。夏季，設(shè)計(jì)干球溫度接近于濕球溫度，兩者差別由環(huán)境濕度決定。LMTD的提高，導(dǎo)致傳熱面積和摩擦系數(shù)的減小，并且入口空氣流量減小。設(shè)備費(fèi)用是空冷器年費(fèi)用的主要部分，而水冷器中水冷是年費(fèi)用主要部分?？绽渌湎嘟Y(jié)合的分割溫度若工藝入口溫度較高，適于空冷；工藝出口溫度較低，適于水冷；冷卻負(fù)荷足夠大，則空冷與水冷相結(jié)合是一種經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)方法?；谒?、電耗、設(shè)備費(fèi)用等，空冷、水冷分割溫度在54～63℃之間比較經(jīng)濟(jì)。 設(shè)計(jì)余量從設(shè)計(jì)的角度，有一定余量的換熱器更好運(yùn)行。實(shí)際操作中通過調(diào)節(jié)流量及入口狀態(tài)來消除偏差。隨意給定設(shè)計(jì)余量會帶來各種問題，在此，首先按照設(shè)計(jì)值計(jì)算清潔情況下所需換熱面積，然后根據(jù)污垢或設(shè)計(jì)規(guī)模增加面積，從而確定余量。業(yè)主從可操作性、進(jìn)料狀態(tài)的不精確性，或物性不準(zhǔn)確性等方面考慮，換熱器需要有一定的余量。立式安裝用于如下情況：大型再沸器受空間限制而采用立式安裝；再沸器管材等級較高，立式安裝因管束緊湊而可以節(jié)省投資。對于同時(shí)受管、殼程壓力作用的元件，僅在能保證管、殼程同時(shí)升、降壓時(shí)，才可以按壓差設(shè)計(jì)，否則應(yīng)分別按管、殼程工作壓力確定設(shè)計(jì)壓力，并考慮可能存在的最苛刻壓力組合。管側(cè)、殼側(cè)設(shè)計(jì)壓力一般設(shè)定為設(shè)備安全閥泄放壓力加靜壓頭，若沒有安全閥，則按照如下情況取大值：I 在泵的關(guān)閉壓力下，若換熱器能夠關(guān)閉，則設(shè)計(jì)壓力取上游泵的關(guān)閉壓力；注：如果在項(xiàng)目前期沒有泵的曲線。真空換熱器真空側(cè)的設(shè)計(jì)壓力按承受外壓考慮，承受內(nèi)壓且連接在壓縮機(jī)入口或其他抽氣設(shè)備上的換熱器，外壓設(shè)計(jì)需要做特殊考慮。排凝液很重要，以防外部火災(zāi)引起超壓。任何情況下元件金屬的表面溫度不得超過材料的允許使用溫度，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度。正常情況下，殼側(cè)、管側(cè)設(shè)計(jì)溫度遵循下表，特殊情況做特殊分析。最大操作溫度℃熱側(cè)設(shè)計(jì)溫度℃121操作溫度+25操作溫度+50最大操作溫度℃～環(huán)境溫度10～2323～62 62冷側(cè)設(shè)計(jì)溫度℃操作溫度29操作溫度23操作溫度有時(shí)，一臺換熱器必須用兩種不同工況來校核，例如，換熱器正常操作時(shí)，溫度、℃、而在催化劑再生時(shí)，溫度、壓力分別為343℃、大氣壓。此外，在高溫高壓下，應(yīng)當(dāng)選擇高等級法蘭及較厚的材料。最小設(shè)計(jì)金屬溫度不高于：l 開停車或正常工況下介質(zhì)最低溫度 考慮到開停車組分不穩(wěn)定，或其它經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢、系統(tǒng)安全等，一般MDMT要低于正常溫度10℃l 預(yù)期的非設(shè)計(jì)工況下介質(zhì)最低溫度正常操作工況的環(huán)境溫度下容器達(dá)到平衡（如，壓力容器），MDMT不高于最低設(shè)計(jì)溫度，且與設(shè)計(jì)壓力相匹配。設(shè)計(jì)中不可完全遵從如上指導(dǎo)，也可參考操作規(guī)程。相應(yīng)，多數(shù)換熱器上沒有泄放設(shè)施，但其受超壓保護(hù)。 過熱泄放在如下情 況下，ASME標(biāo)準(zhǔn)要求安裝過熱泄放閥：管側(cè)或殼側(cè)組分因另一端熱量輸入而超壓；組分可通過閥門與關(guān)鍵壓力安全閥隔離；組分不受PSV保護(hù)。若多個(gè)串聯(lián)換熱器之間沒有切斷閥，一個(gè)熱泄放閥可作為的它們保護(hù)措施。低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力等于最大正常操作壓力加上一根換熱管完全破裂的初始騰涌壓力。管板、殼體、圓筒、管箱等應(yīng)按照該騰涌壓力設(shè)計(jì)。管子破裂問題在高壓氣體/低壓冷卻水換熱器中尤為突出。設(shè)計(jì)溫度低于或等于20℃時(shí)，GB 1501999附錄A選擇低溫用鋼；設(shè)計(jì)金屬溫度低于60℃，由工藝工程師與設(shè)備工程師確定用材。碳鋼或碳錳鋼的最高設(shè)計(jì)溫度為425℃，但超過400℃，這些材質(zhì)就不再適用。一般不用C1/2Mo鋼，除非另有說明；碳鉬合金鋼不用于含氫系統(tǒng)。有色金屬的使用范圍規(guī)定如下：l 鋁和鋁合金設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不大于8MPa，設(shè)計(jì)溫度為269～200℃，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于65℃時(shí)，不宜選用含鎂量大于3%的鎂鋁合金；l 銅和銅合金應(yīng)在退火狀態(tài)下使用。 圓筒及封頭l 用于制造換熱器圓筒或封頭的鋼板應(yīng)符合GB 150的規(guī)定；l 用作換熱器圓筒的碳素鋼、低合金鋼鋼管應(yīng)采用無縫鋼管；l 符合GB 1501998 ，可用作換熱器圓筒。l 允許使用螺紋管（整體低翅片管）和波紋管等強(qiáng)化傳熱管。 其他特殊選材l 苛刻環(huán)境下的材質(zhì)濕的酸性介質(zhì)：碳鋼或碳錳鋼的抗張強(qiáng)度不超過585N/mm2；容器要有應(yīng)力放松；鋼材硬度不超過248Hv10。l 高溫硫化氫體系 含硫化氫不含氫物系可用如下材質(zhì)： 5 Cr 1/2 Mo；9 Cr 1 Mo；405 或 410S；鍍覆奧氏體不銹鋼。l 環(huán)烷酸 對于含環(huán)烷酸的油品，設(shè)計(jì)溫度高于220℃，%鉬的316L合金剛。3 管殼式換熱器的分類和選型　無相變管殼式換熱器的分類和選擇常用的有以下三類：　　1）　固定管板換熱器（管側(cè)可以清洗）；　　2）　U型管換熱器（殼側(cè)可以清洗）；　　3）　浮頭式換熱器（管側(cè)、殼側(cè)均可以清洗）。 無相變換熱器的選型⑵工藝條件換熱器型式E型殼側(cè)X型殼側(cè)管側(cè)壓降：中等壓降低壓降很低壓降很好差差尚可好差尚可好—尚可好尚可好很好好好好結(jié)垢：低—中等結(jié)垢嚴(yán)重結(jié)垢好差尚好差尚好—差差尚好—差差很好很好注：①　換熱器型式見最后附圖：管殼式換熱器型式。 無相變換熱器的選擇⑴　再沸器的分類、特點(diǎn)和選型 再沸器的型式及特性⑴類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)池沸釜式容易維護(hù)和清洗有汽液分離空間相當(dāng)于一塊理論板（傳熱面積可以大）需要較多的管線和空間易結(jié)垢由于較大的殼體，相對費(fèi)用較貴內(nèi)置式?jīng)]有殼體—費(fèi)用低需要的管線少和空間小，本身有汽液分離空間容易維護(hù)和清洗易結(jié)垢因塔徑一定，大小有限制水平熱虹吸不易結(jié)垢，（傳熱面積可以大）需要較多的管線和空間只有在高循環(huán)量時(shí)，相當(dāng)于一塊理論板流動沸騰立式熱虹吸配管簡單，緊湊不易結(jié)垢需要高的塔裙只有在高循環(huán)量時(shí)，相當(dāng)于一塊理論板清洗困難，管子有沖蝕強(qiáng)制循環(huán)適用于高粘度液體和含有少量顆粒的液體可控制循環(huán)量泵的投資和操作費(fèi)用較高，泵處有潛在的泄漏可能管子有沖蝕 再沸器的選型⑵工藝條件再沸器型式釜式或內(nèi)置式水平熱虹吸（殼側(cè)）垂直E型殼（殼側(cè)）垂直熱虹吸（管內(nèi)）強(qiáng)制循環(huán)（管內(nèi)）降膜蒸發(fā)（垂直管內(nèi)）操作壓力： 中等操作壓力 接近臨界壓力 高真空尚可很好—尚可好好危險(xiǎn)危險(xiǎn)尚好危險(xiǎn)危險(xiǎn)好小心小心尚可尚可尚可尚可危險(xiǎn)很好設(shè)計(jì)溫差： 中等設(shè)計(jì)溫差 大的設(shè)計(jì)溫差 小的設(shè)計(jì)溫差 很小的設(shè)計(jì)溫差尚可很好好—尚好尚好—差好好—小心好尚好尚好尚好尚好尚好很好尚好—小心小心差尚可尚可小心差尚可差好很好結(jié)垢：清潔中等重嚴(yán)重好小心差差好好小心差尚好尚好小心差好很好很好小心尚可尚可好很好尚可好好好—小心混合物沸程：純組分（沸程為零）窄沸程寬沸程很寬沸程（粘性流體）好好差差好好很好好—小心尚好尚好尚好尚好好很好好差尚可尚可尚可好好好好好—小心　再沸器的選擇⑴ 注：* — 大熱負(fù)荷時(shí)選用。尤其在低溫差，低Re數(shù)（高粘度，小流量）時(shí)，更具優(yōu)越性。如彈簧在線清洗，壁面加防垢涂層或加大流體對壁面的沖刷，減少死區(qū)，防止污垢沉積。應(yīng)視具體問題靈活掌握。1） 高熱通量管 — 沸騰表面采用噴涂多孔表面，特別適用于低溫差沸騰傳熱；2） T型翅片管 — 用機(jī)加工方法改變沸騰表面狀態(tài)，以增加汽化核心和傳熱面積等。4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮許多因素，如材料、壓力、溫度、壁溫差、結(jié)垢情況、流體的性質(zhì)及檢修與清理等來選擇一些適合的結(jié)構(gòu)形式。在工程設(shè)計(jì)中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也常按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足工藝需要。對于管板的設(shè)計(jì)，除滿足強(qiáng)度要求外，同時(shí)應(yīng)合理的考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)管板和換熱管采用脹接時(shí)，管板的最小厚度（不包括腐蝕余度）應(yīng)滿足表41；若管板采用復(fù)合管板，其復(fù)層最小厚度應(yīng)不小于10mm。表41 脹接時(shí)管板最小厚度換熱管外徑do，mm≤25＞25～＜50≥50最小厚度用于易燃易爆及有毒介質(zhì)等場合≥do用于無害介質(zhì)的一般場合≥ do≥ do≥ do 管子規(guī)格換熱管的長度推薦采用：、 m。表42 U形彎頭最小彎曲半徑 mm換熱管外徑10121416192022253032353845505557R