程偉

                       （山東鴻基換熱技術有限公司，山東濟南250022）

    摘要：介紹了SECESPOL換熱器的結構與性能特點，同時也介紹了其應用。

    關鍵詞：螺旋螺紋管；原料藥；應用

    中國原料藥發展迅速，已經成為世界制藥用原料 藥第一大生產和出口國。目前，我國正面臨著醫藥原料 藥與中間體的黃金發展期，“突破、發展、創新”是原料 藥產業的發展潮流，如何實現節能降耗對提高企業的 競爭力就顯得尤為重要，在原料藥生產過程中對溶媒 回收起到決定作用的冷凝器對此有重要的影響，目前 國內運用的換熱器種類繁多，列管式、板式、管板式等， 大部分換熱器工況為非對稱流換熱，即兩種流體流經 換熱器的流量不同，這就需要有兩個不同的換熱面積。 板式換熱器的設計機理就是對稱流傳熱，無法為流體 提供大小不一的換熱面積。世界上第一臺螺旋螺紋管 JAD換熱器1988年在波蘭SECESPOL集團研制發明出 來，該換熱器設計時就針對市場上這種非對稱流換熱， 特意使兩側的換熱面積不相同，以滿足復雜的工況要 求，本文對此SECESPOL換熱器特點與應用作一介紹。

    1.結構與性能特點

    1.1結構特點

    相比傳統列管式換熱管束，SECESPOL換熱器每 一根換熱管均以螺旋結構按一定規律均勻纏繞在殼體 內。這種結構一方面延長了換熱管長度，換熱充分；另 一方面極大地改變了流體的流動狀態，增強了湍流效 果，強化了傳熱。同時，螺旋纏繞彈性管束設計，可有 效消除換熱器湍流抖振、熱應力等各種應力，實現應力自消除。圖1為SECESPOL換熱器局部剖面圖。

                    

    1.2性能特點

    1.2.1高效換熱、節能

    螺旋管式換熱器層與層之間換熱管反向纏繞，這 種獨特的纏繞結構設計，極大地改變了流體的流動狀態， 在殼體內形成強烈的湍流效果，由于管內螺旋流動的強 化作用，使得管程的傳熱膜系數也得到增加，進而提高 綜合換熱系數。在汽水交換如蒸汽加熱水的工況下，常 規的管殼式換熱器換熱系數k值一般最高為6 000 w／ （m2·℃）。SECESPOL換熱器其換熱系數k值可高達 14 000 w/（m·2℃），是常規管殼式換熱器的3倍以上。

    又因其獨特的螺旋纏繞結構，換熱管束伸展開其 長度為殼體長度的4～6倍，加熱時可使熱媒在換熱管 內停留時間長，冷凝時也能使被冷卻介質冷卻得更加 充分，無須經過二次換熱，保證了熱量的充分交換，提 高了能源的利用率，節省了能源。

    螺紋彈性管直徑有8 mm、10 mm、12 mm 3種，壁 厚只有0.6 mm。

    1.2.2獨特的100°連接換熱器同端兩法蘭中心軸夾角采用100°連接，可 以使換熱器全部參與換熱，不留死角；使流體自動沖刷 管路，降低堵塞傾向，對流體起到緩沖作用，降低噪音。因其獨特的100°連接和螺旋螺紋結構、獨特的表面處理工藝以及兩側介質的逆流換熱，所以具有了流速高（汽水換熱過程中，殼程水側設計流速可高達5.5m/s）、 溫度梯度小、污垢系數小的特點。

內部結構設計時考慮了聲共鳴許用準則（Eisinger 準則和Bevins準則），有效抑制了聲駐波震動現象，最大限度地降低了運行噪音，換熱器可在低噪音狀態下運行。

    1.2.3耐高溫、高壓

    SECESPOL換熱器的換熱管束和殼體全采用不銹 鋼材質，具有統一的膨脹系數，不會由于壓力和溫度不穩定而引起換熱器的變形。換熱器耐高溫、高壓，無需 加裝減溫減壓裝置，最高耐溫400℃，耐壓2.0 MPa。 利用歐文（OWEN）湍流抖振頻率準則原理，采用換熱管束最小間隙設計，螺旋纏繞彈性管束方式有效消除了湍流抖振熱應力現象，延長了換熱器的使用壽命。

    1.2.4結構緊湊，體積小

    螺旋纏繞方式結構緊湊，滿足相同熱負荷的工況 時，SECESPOL換熱器體積只有傳統管殼式換熱器的 1/10左右，占地面積小，節省空間。同時也因為體積小、重量輕，更加便于安裝、拆卸，減少了安裝費用。

    1.2.5結垢傾向低，維護方便

    由于SECESPOL換熱器的管程纏繞設計，管內流體以螺旋方式通過，降低了壁面附著的可能性以及結垢傾向，殼程流體逆流橫向交叉通過繞管，在相鄰管之 間、層與層之間不斷地分離和匯合，使殼體流體的湍流度加強，相同的流速下也減少了沉淀的幾率，保證了設備的長周期、高負荷運行。

    SECESPOL換熱器結垢傾向很低，但不代表不結 垢，一旦發生結垢現象，由于設備相對體積小，清洗也 非常簡單，通常是采用化學清洗方法，用配制的低濃度稀硝酸浸泡2～3 h即可，維護費用很低。

    2 應用

    由于SECESPOL換熱器先進的換熱技術優勢，目前在國內醫藥原料藥溶劑的回收冷凝等領域得到廣泛的運用。

    東北某大型制藥廠原料藥工藝常壓蒸餾二氯甲烷的應用情況：采用SECESPOL換熱器使用25/30℃的常溫循環水降溫，而使用傳統換熱器需要采用二級冷凝， 采用SECESPOL換熱器運行過程電機功率與傳統換熱器相比更小，因為采用二級冷凝需要增加一臺電機，冷凍機費用為一次性投資，減少了一次性投資。

    山東聊城某藥業集團原料藥工藝蒸餾甲苯工藝的 應用情況：原工藝甲苯蒸汽從110℃冷凝冷卻到45℃， 采用二級冷凝，一級冷凝器換熱面積42 m2，二級冷卻 器換熱面積28 m2。采用SECESPOL冷凝器后，選用一臺 JADX9.88，換熱面積只有10.8 m2，而冷凝溫度比原工 藝低了3℃，實際甲苯的回收率提高了2%。該換熱器 體積是原設備的1/20，設備投資減少50%，安裝費用減 少80%。

    3 結語

    SECESPOL螺旋纏繞管式換熱器是一種高效換熱器，占地面積小，在新建裝置，尤其是老裝置改擴建中不僅可以有效降低投資，而且緊湊的螺旋纏繞結構更有利于設備平面布置。螺旋纏繞管式換熱器具有換熱充分、冷熱端差小的特點，不僅可以節約能源，而且可以優化系統和流程，具有良好的節能效果。