列管式二氧化碳預(yù)熱器憑借其高壓適應(yīng)性和成熟的工程應(yīng)用，成為化工、能源、環(huán)保等領(lǐng)域的主流選擇。設(shè)計時需結(jié)合工藝條件精準(zhǔn)計算換熱面積、選擇耐腐蝕材料，并通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化平衡換熱效率與壓降，確保安全高效運(yùn)行。

 列管式二氧化碳預(yù)熱器應(yīng)用場景

1. 化工與能源行業(yè)

• 合成工藝：如 CO?參與的合成甲醇、尿素、碳酸二甲酯等反應(yīng)，預(yù)熱 CO?以提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。

• 超臨界 CO?系統(tǒng)：在超臨界 CO?布雷頓循環(huán)發(fā)電中，預(yù)熱 CO?至臨界溫度（31.1℃）以上，使其處于超臨界狀態(tài)，提升循環(huán)效率。

2.  列管式二氧化碳預(yù)熱器食品與醫(yī)藥領(lǐng)域

• 超臨界萃取：預(yù)熱 CO?至萃取所需溫度（如 40-60℃），用于提取植物精油、藥物活性成分等。

• 滅菌工藝：加熱 CO?至高溫（如 120℃以上），用于醫(yī)藥包裝材料或食品原料的滅菌處理。

3. 環(huán)保與碳捕集（CCUS）

• 在 CO?捕集、壓縮、運(yùn)輸流程中，預(yù)熱 CO?以降低壓縮功耗（溫度升高可減少壓縮功）或避免水合物生成（如高壓下 CO?與水結(jié)合形成冰狀晶體）。

4. 制冷與熱泵系統(tǒng)

• 在 CO?熱泵中，作為氣體預(yù)熱器提升制冷劑循環(huán)效率，尤其在低溫環(huán)境下改善系統(tǒng)制熱性能。

 設(shè)計與選型要點(diǎn)

1. 工藝參數(shù)確定

• CO?流量與溫度：需明確入口溫度、目標(biāo)出口溫度、流量及壓力（如超臨界壓力 10-20MPa）。

• 加熱介質(zhì)參數(shù)：如蒸汽壓力（對應(yīng)飽和溫度）、導(dǎo)熱油流量及進(jìn)出口溫差，需匹配 CO?的熱負(fù)荷需求。

2. 材質(zhì)與耐壓設(shè)計

• 耐腐蝕性：若 CO?含水分或酸性雜質(zhì)，需選用不銹鋼（316L）或鎳基合金（如哈氏合金），避免管束腐蝕泄漏。

• 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)：殼體需符合 GB 150《壓力容器》、ASME BPVC 等標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行強(qiáng)度計算和耐壓試驗(yàn)（如液壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計壓力的 1.25 倍）。

3. 防堵塞與流動優(yōu)化

• 若 CO?含固體顆粒（如粉塵），需在入口前設(shè)置過濾器，并采用大管徑管束或降低流速（≤5m/s）減少堵塞風(fēng)險。

• 折流板間距不宜過小（避免積灰），或采用可拆卸式結(jié)構(gòu)以便清洗。

4. 經(jīng)濟(jì)性與能效平衡

• 初始投資：管殼式結(jié)構(gòu)成本高于板式換熱器，但耐高壓性更優(yōu)，適合高壓場景。

• 運(yùn)行能耗：需控制殼程和管程的壓降（如 CO?壓降≤0.1MPa），避免泵送功率過高，可通過模擬軟件（如 HTRI、Aspen HYSYS）優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。

與其他類型預(yù)熱器的對比