【海川好文分享】国内线性急冷锅炉的开发历程

国内线性急冷锅炉的开发历程
由于急冷换热器在工艺和结构上的独特需求，长期以来一直被视为特殊设备，主要依赖国外进口，导致成本高昂且交货周期长。然而，随着上世纪80年代我国燕山、齐鲁、扬子、金山等大型乙烯项目的成套引进，我国的设计院和化机厂逐渐有机会深入了解国外的急冷换热器技术，并开始了艰辛的国产化研究、制造与替代之路。在这一过程中，“天华院”无疑扮演了重要的角色，成为该领域的佼佼者。
1985年，天华院作为CBL北方炉三家开发单位中的一员，肩负起研发和设计CBL炉对应的急冷换热器系统的重任，同时提供机械制造技术支持。初期，第一台CBL炉采用二级急冷技术，其中第一急冷换热器设计了8台套管式，而第二急冷换热器则采用1台卧式挠性薄管板设计。该装置在1988年成功开车，标志着乙烯裂解单元急冷换热器国产化的重要突破。后续开发的CBL炉型，同样采用二级急冷技术，但第二急冷换热器结构有所改进，采用上进下出的立式双套管设计。

随着计算机技术的飞速发展，FEA有限元分析和CFD流体动力学方法被逐步引入急冷换热器的研发中。这些先进技术被用于深入研究换热器关键部件的受力状况以及流场分布，从而为优化流道结构提供了科学依据。这使得急冷换热器的结构得以持续改进和优化。
2000年，天华院成功研发出线性急冷换热器，其特点包括绝热段停留时间短、与多种炉型的高适配性、小热应力以及长运转周期等，因此获得了广泛的工业应用。在后续的运行过程中，为了解决遇到的问题，天华院对入口锥体材料进行了升级，并改进了连接结构，旨在降低入口连接件和换热管的热强度。

之后，天华院持续创新，又成功研制出新型大能力急冷换热器。这款换热器采用高效的立式管壳式结构设计，处理能力显著提升，能够与大处理量炉管完美匹配。它不仅适用于大容量一级急冷换热器的应用，还可作为二级急冷换热器的第一或第二急冷换热器使用。

该换热器融合了多项创新技术：上、下两端均采用挠性薄管板与弹性连接件，有效吸收换热管与筒体间的热膨胀差异，同时减少厚管板的温度梯度；入口管板与换热管的连接采用内孔焊技术，确保连接的稳固性；入口管板外表面则堆焊耐热合金，提供额外的保护；此外，还优化了裂解气入口流道设计，并增设防焦挡板等措施。

天华院的新型急冷换热器不仅在结构上进行了多项创新，其性能也得到了显著提升。该换热器融合了多项前沿技术，包括挠性薄管板与弹性连接件的运用，以及内孔焊技术与耐热合金堆焊的应用，使其在处理大容量急冷任务时表现出色。此外，其独特的裂解气入口流道设计和防焦挡板等措施，进一步优化了换热器的性能。

值得一提的是，除了天华院，国内还有南化机、茂名重力、齐鲁化机、哈尔滨锅炉厂等多家化工机械制造企业，它们在急冷换热器的研发与供货方面也积累了丰富的经验。这些企业的共同努力，推动了我国急冷换热器技术的持续进步。

天华院，全称天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，自1958年成立以来，便致力于化工机器、化学工程及设备等多个领域的研究与开发。经过多年的积累与沉淀，天华院在急冷换热器领域取得了显著的进展，其产品不仅结构新颖，性能也得到了大幅提升。此外，天华院还广泛应用于化工、石油化工、油田等多个行业，展现了其强大的实力与影响力。
截至2021年，天华院资产总计高达29亿元，彰显了其雄厚的经济实力。同年，该院实现营业收入15.7亿元，成绩斐然。目前，天华院拥有在职职工925人，其中专业技术人员占比达到72.1%，凸显了其在研发与技术方面的深厚实力。值得一提的是，该院拥有教授级高级工程师84人，高级职称人员195人，以及中级职称205人，共计384位高层次人才。同时，还有5人享受政府特殊津贴，6人入选甘肃省领军人才，进一步证明了天华院在行业内的卓越地位与影响力。

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