一,、工作原理

1. 熱流體側(cè)：高溫介質(zhì)（如 150℃的蒸汽）流經(jīng)換熱設(shè)備的一側(cè)（管程或殼程）,，釋放熱量后溫度降低,，排出設(shè)備。

2. 原料氣側(cè)：低溫原料氣（如 20℃的天然氣）流經(jīng)另一側(cè),，吸收熱量后溫度升高（如升至 100℃）,，達(dá)到工藝要求的溫度后進(jìn)入下一環(huán)節(jié)（如反應(yīng)器、燃燒爐）,。

3. 傳熱機(jī)制：通過(guò)熱傳導(dǎo)（熱量通過(guò)管壁傳遞）、對(duì)流傳熱（熱流體與管壁,、原料氣與管壁的對(duì)流換熱）實(shí)現(xiàn)熱量傳遞,，部分設(shè)備可能涉及輻射傳熱（如高溫?zé)煔饧訜釄?chǎng)景）,。

二、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)類(lèi)型

1. 管殼式預(yù)熱器

• 結(jié)構(gòu)：與管殼式蒸發(fā)器 / 冷凝器類(lèi)似,，由殼體、管束,、管板,、折流板等組成。

• 熱流體：通常走殼程（橫向沖刷管束,，強(qiáng)化傳熱）,。

• 原料氣：走管程（多管程設(shè)計(jì)可提高流速，增強(qiáng)換熱）,。

• 特點(diǎn)：

• 適用于大流量,、高壓原料氣的加熱（如合成氨工藝中的原料氣預(yù)熱）。

• 可通過(guò)折流板調(diào)整熱流體流向,，提高殼程流速和湍流程度,。

• 需注意管程壓力降（原料氣若為高壓氣體，需選擇耐高壓管材）,。

2. 板式預(yù)熱器

• 結(jié)構(gòu)：由一組金屬波紋板片疊加組成,，板片間形成流體通道。

• 熱流體與原料氣：交替流經(jīng)板片兩側(cè),，通過(guò)板片換熱,。

• 特點(diǎn)：

• 傳熱效率高：波紋板片增大接觸面積，流體湍流程度高（比管殼式高 2-3 倍）,。

• 體積小,、重量輕：適用于空間受限場(chǎng)景（如燃?xì)廨啓C(jī)燃料氣預(yù)熱）。

• 壓力降較大：適合低壓氣體（如空氣,、低壓天然氣）,，不適合高壓工況。

3. 翅片管式預(yù)熱器

• 結(jié)構(gòu)：在光管外表面加裝翅片（如橫向翅片,、螺旋翅片）,，增大熱流體側(cè)的傳熱面積。

• 熱流體：多為氣體（如高溫?zé)煔猓?，走殼程,，翅片?qiáng)化氣體側(cè)的對(duì)流傳熱（氣體傳熱系數(shù)低，翅片可彌補(bǔ)這一缺陷）,。

• 原料氣：走管程（如壓縮空氣,、合成氣）。

• 特點(diǎn)：

• 適用于熱流體為氣體的場(chǎng)景（如鍋爐煙氣余熱回收加熱助燃空氣）,。

• 翅片類(lèi)型需根據(jù)介質(zhì)特性選擇（如耐腐蝕翅片用于含硫煙氣場(chǎng)景）,。

4. 套管式預(yù)熱器

• 結(jié)構(gòu)：由兩根不同直徑的同心套管組成,，內(nèi)管走原料氣，環(huán)隙走熱流體（或反之）,。

• 特點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、易于制造，適合小流量,、高壓氣體加熱,。

• 可通過(guò)串聯(lián)多段套管增加換熱面積，靈活性高,。

• 金屬耗量大,，大流量場(chǎng)景成本較高。

5. 蓄熱式預(yù)熱器（再生式）

• 原理：利用蓄熱體（如陶瓷球,、蜂窩陶瓷）先吸收熱流體的熱量,，再將熱量釋放給原料氣，實(shí)現(xiàn)間接換熱,。

• 特點(diǎn)：

• 適用于高溫氣體加熱（如冶金爐窯的助燃空氣預(yù)熱）,，回收廢熱效率高（可達(dá) 90% 以上）。

• 需成對(duì)使用（一蓄熱,、一放熱）,，周期性切換氣流方向，系統(tǒng)復(fù)雜,。

三,、主要應(yīng)用場(chǎng)景

1. 化工合成反應(yīng)

• 如合成氨工藝中，將原料氣（N?,、H?混合氣）預(yù)熱至 300-500℃,，提高催化劑活性和反應(yīng)速率。

• 甲醇合成中,，預(yù)熱合成氣（CO,、H?）至 200-300℃，滿(mǎn)足反應(yīng)器溫度要求,。

2. 燃料氣加熱

• 燃?xì)忮仩t,、燃?xì)廨啓C(jī)的燃料氣（天然氣、煤氣）預(yù)熱,，提高燃燒效率,，減少污染物排放（如降低 NOx 生成）。

3. 氣體干燥與輸送

• 壓縮空氣預(yù)熱：防止空氣中的水分在管道中冷凝結(jié)冰,，影響氣動(dòng)設(shè)備運(yùn)行,。

• 天然氣預(yù)熱：在液化前預(yù)熱以調(diào)整溫度，或在輸送前加熱防止水合物生成（如高壓輸氣管道中,，天然氣溫度過(guò)低可能形成固態(tài)水合物堵塞管道）,。

4. 廢氣處理與余熱回收

• 工業(yè)廢氣（如高溫?zé)煔猓┩ㄟ^(guò)預(yù)熱器加熱原料氣,，實(shí)現(xiàn)廢熱回收,，降低能耗（如鋼鐵廠加熱助燃空氣）,。