《流程工业》

乙烯裂解炉空气预热器传热性能分析及优化
徐俊1孙强1叶丹红2刘新民3曹志强4
1.三江化工有限公司2.上海金申工程建设监理有限公司3.凯文尼化工(上海)有限公司4.中国石油广西石化公司
摘要：为解决乙烯裂解炉空气预热器长期运行中存在的螺旋翅片管破裂、结垢结霜及换热效率偏低等问题，本文以抚顺石化烯烃厂80万t/a乙烯装置空气预热器为研究对象，通过数值模拟与结构优化相结合的方法开展传热性能分析。采用SolidWorks建立三维模型，基于ANSYS Fluent平台进行流场模拟，获取温度、速度及压力分布特性，验证了模型与实际工况的一致性。结合热应力分析揭示翅片管破裂机理，发现最大形变量集中于第一层翅片管中间区域。基于强化传热理论，提出在螺旋翅片管内插入多瓣式内插扰流物的优化方案，通过控制变量法研究瓣数、旋转角度对传热性能的影响。结果表明：6瓣、5°旋转角度的扰流物可使努塞尔数提高32.6%，最大形变量降低12.5%，有效提升换热效率并降低结构应力，为空气预热器的工业优化提供理论依据。
关键词： 乙烯裂解炉;空气预热器;传热性能;数值模拟;热应力分析;内插扰流物;