采用新型節能換熱器——包括新型換熱器殼體、排管、折流板及各種介質的進出口，改變流經方式強迫其與冷介質進行熱交換，從而可大大地降低冷凝側的出口溫度，提高熱能利用率，降低運行成本。
廣泛應用于石油化工行業的換熱器，是決定企業能耗水平的主導性因素，也是行業節能挖潛的關鍵設備。在石油、化工、能源等工業生產中，常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。這些過程都需通過換熱器來完成。近年迅速發展的各種新型強化傳熱換熱器，如自清洗流化床換熱器、螺旋式換熱器、開口擋板管殼式換熱器和全焊型換熱器等；采用新型的換熱器在線清洗技術；以及換熱網絡優化窄點技術的應用等都是十分有效的換熱器節能技術。
自清洗流化床換熱器
美國正在竭力推薦原油預熱換熱器采用結垢為零的自清洗流化床換熱器，以節減能耗，據統計，因原油在預熱換熱器中結垢，**年能耗費用達到45億美元。采用自清洗式流化床換熱器在管內采用循環流化的固體顆粒（3mm切割金屬絲），可不斷沖刷換熱表面。下表列出原油換熱用常規換熱器與自清洗換熱器的運行比較。采用自清洗式流化床換熱器，可使加熱爐供入能量節減約50%。對于高能量回收設計，換熱器管長可放大到10m。
螺旋式換熱器
管殼式換熱器是化工生產中重要的熱能交換設備，近年來一種新型的管殼式換熱器——螺旋隔板換熱器由于節能、節材效果顯著而備受關注。
螺旋折流板換熱器是一種新型換熱設備，它與傳統的換熱器區別僅限于折流板結構。這種換熱設備吸取了弓形折流板的優點，克服了弓形折流板的缺陷，是目前折流形式中*具優勢的折流板形式。它的傳熱系數較高，在一般情況下要比弓形折流板形式高40%左右，另外又消除了一些不必要的能耗，特別適宜于處理含固體顆粒、粉塵或者泥沙等的流體。
采用螺旋式換熱器（SHE，Spiral heat exchange）是替代管殼式換熱器（S & T）的低投資方案。它采用二個平行板式螺旋體可實現100%對流傳熱，通道內設置的螺栓和彎曲造型有助于促進紊流流動和傳熱，熱回收效果好，與管殼式換熱器相比，傳熱系數可提高一倍。
螺旋式換熱器己在國外應用于煉油和石化行業許多領域。
用于催化裂化油漿冷卻，油漿中含高達1%的顆粒細粉催化劑。德國一煉油廠采用螺旋式換熱器替代雙管式換熱器。原來，雙管式換熱器運行10天就需要清洗3天，花費大。改用螺旋式換熱器后，運行5年也無需清洗，1年內償還投資。
中歐一煉油廠采用螺旋式換熱器用作減粘進料/產品換熱。進料為常壓渣油，預熱后進加熱爐，再送去裂化。離開減粘裝置的產品溫度為370℃。原采用管殼式換熱器冷卻時，存在嚴重的結垢問題，管側形成焦炭和瀝青質，每2個月要將換熱器拆開清洗。改用螺旋式換熱器后，運行三年多，也未停工過。
適用于PVC和PTA生產過程。華南理工大學先后研制開發了不同類型的螺旋隔板換熱器，與相同規格尺寸的弓形隔板換熱器相比，其總傳熱系數提高近一半；在相同壓降下，傳熱效率提高10%。目前該新型換熱器已在8家企業獲得應用。
開口擋板管殼式換熱器
殼牌公司開發了稱為EMbaffle的創新型換熱器，這種換熱器設計可使過程工業改進操作性能、節能、*大限度地減少廢熱、降低操作和維修費用，并限制環境排放。
該專利技術比常規管殼式圓缺擋板型管束設計具有好幾方面優點。新設計采用被分割和擴展的板材制作的開口金屬擋板（管子支撐）（見圖6），開放型結構使縱向流動方式降低水力阻力。其結果：因流動而引起的管子振動減小。其他的操作效益為：較低的結垢速率；殼程較低的壓降；避免不利的流動而引起的管子振動；提高傳熱能力。
空心環管殼式換熱器
研制結構緊湊，傳熱高效，省材節能，輕巧并小型化的新型換熱器已經成為過程工業急需的設備。華南理工大學傳熱強化與過程節能教育部重點實驗室開發的新型殼程強化傳熱技術，推出空心環管殼式換熱器，已有大慶煉化公司等4家企業的節能改造項目采用了該換熱器，煉油能耗明顯降低，據稱，為企業年增效1.2億元。
由上海貝谷換熱器制造有限公司自主開發的波紋管換熱器年生產能力已達800~1000臺，這標志著該節能產品已進入產業化階段。目前常用的各類換熱器都不同程度存在效率低、能耗高、資源浪費嚴重或者易腐蝕結垢等難題。據介紹，波紋管換熱器可較好解決上述問題，同時節能效果更為明顯。經測試和實際應用證明，新型節能波紋管換熱器傳熱效率高，是工業常用管殼式換熱器的2.5~3.5倍，節能率、節水率高達50%左右。同時設備防腐、防垢能力強，使用壽命長。上世紀九十年代初開始運行的40余臺波紋管換熱器至今十余年仍做到了無故障、無清洗、無維修。新型節能型波紋管換熱器主要用于石油化工、供熱、冶金、食品、飲料、造紙和機械等領域。
組合式連續螺旋多殼程節能換熱器
西安交通大學能源與動力工程學院動力工程多項流國家重點實驗室課題組研發成功“組合式及多殼程管殼式換熱器”，比傳統的弓形換熱器提高能效8.3%，且不會增加企業成本，對化工節能意義重大。
新一代傳熱技術與高效換熱設備課題組對管殼式換熱器研究后發現，傳統的非連續單殼程換熱器中，相鄰的折流板之間三角形區域漏流嚴重，導致相同流量下的傳熱量不如其他類型換熱器。換熱能力低成為困擾其發揮優勢的瓶頸。為解決這一問題，他們研發出了連續性單殼程換熱器。在此基礎上，又在全國率先提出了組合式及多殼程管殼式換熱器的概念，即外連續+內非連續，并設計出外殼程為連續螺旋折流板、內殼程為弓形折流板形式的組合式多殼程的換熱器。
這種新型組合式連續螺旋多殼程換熱器在減少熱交換阻力的同時，使換熱能效比傳統的管殼式換熱器提高約8.3%，而且通過局部優化，能效還有望進一步提高。此外，這種新型換熱器雖然提高了能效，但造價并沒有提高。
目前，這種新型換熱器已經在鄭州意達換熱設備有限公司和廣東吉榮空調有限公司得到工業化應用。課題組正在按工業化要求對產品進行進一步優化。該技術已經申請中國發明專利5項，美國發明專利1項。
新型板翅式換熱器
南京工業大學等單位完成的高效、緊湊、節能的新型板翅式換熱器的關鍵技術及工業應用項目，2009年6月初通過中國石油和化學工業協會組織的成果鑒定。
該項目完成了新型板翅式換熱器從設計、制造到優化的關鍵技術的研究，開發了板翅式換熱器設計軟件包-PFECAD，以及用鎳基釬料制造不銹鋼板翅式換熱器的新工藝。以此為基礎，項目組研發出多種新型板翅式換熱器產品，如具有蜂窩狀加強結構和新型液相均分器的變截面板翅式換熱器，肋片式相變傳熱結構的板翅式換熱器，集預冷、冷卻、分離和過濾4種功能于一體的換熱器等。這些設備已在壓縮機、汽車、冷凍式干燥機、油氣回收、燃油燃氣鍋爐余熱回收和電子散熱等領域得到工業化應用，并大量出口到歐美等地，累計新增銷售8.4億元。
高效螺旋折流板換熱器
新型高效螺旋折流板換熱器有望成為管殼式換熱器升級換代的主導產品，大型石油、化工企業將能以簡捷和低成本的方式實現節能。
此外，全封閉流道連續型無中心管螺旋折流板換熱器還使管殼式換熱器制造變得相對簡單，不僅能夠大大降低加工制造成本，還可以根據產品的形狀、體積和結構特點，分別采取整體加工組裝和分成四（六、八）組管束加工組裝的不同加工形式，更容易實現大型化。
節能蒸發式冷凝器
洛陽隆華制冷設備有限公司開發出節能新設備———蒸發式冷凝器。該產品經唐山三友化工集團、河北寶碩化工公司、山東海化集團、山西蘭花化工公司等化工企業使用后，節能效果明顯。
蒸發式冷凝器是按*優化的換熱機理設計，中心部件———冷凝盤管組選用高傳導材料08AL的異性橢圓形管制成，提高了介質的換熱系數。該產品利用管子外表的水膜蒸發，通過傳質和傳熱使管內工質降溫冷凝，每千克水蒸發吸收680W的熱量，同時還不用再設置冷卻設備，由于其工作原理和濕球溫度有關，夏季冷凝溫度也不會升高，既提高了設備效能，又達到節水、節電，節約能源的目的。
蒸發式冷凝器與水冷冷凝器相比平均流速提高15%~18%，性能提高25%，設備體積縮小，配機動力降低，降低制冷裝置能耗10%。整機采用二次布水器、預冷翅片管、高效內肋異性管等3項國家專利技術，增大了換熱面積，降低了引風機的能耗，避免了圓管易出現的水膜干點和水在高結垢溫度段的嚴重結垢現象。冬季干運行時，不啟動水泵同樣能保持設備的性能不受影響，運行費用降低，達到節能效果。
節能的全焊型換熱器
由上海滬星化工設備有限公司研制的全焊型板式換熱器，因具節能增效功能突出，成為雙氧水、甲醇制備過程中加熱、冷卻工藝的**設備。
通常雙氧水在氫化、氧化等過程中，需要加熱或冷卻的溫度范圍多數在150℃以下，過去我國雙氧水企業選用換熱設備時大都采用可拆型板式換熱器。這種換熱器的密封墊必須使用耐腐蝕的氟橡膠，一次性投資大、維修成本高。上海一家從事化工工程設計的公司，根據雙氧水制備工藝特點，對不同種類換熱器的性能和特點進行比較后，提出以全焊型板式換熱器替代可拆型板式換熱器方案，大大降低了初期資金投入。同時全焊型板式換熱器在滿足工藝要求的情況下，既節能降耗，又減少了日常維護和維修成本。
目前，全焊型板式換熱器已成功應用于山東博匯海力化工4萬t/a雙氧水工程、四川川化4萬t/a雙氧水工程、貴州赤天化6萬t/a雙氧水工程、四川金圣賽瑞化工6萬t/a雙氧水工程、援助緬甸2萬t/a雙氧水工程以及中國石化10萬t/a雙氧水擴建工程等，發揮了獨特的節能增效作用。
新型節能板式換熱器
阿法拉伐（Alfa Laval）公司于2011年12月宣布，推出新的節能板式換熱器，它使能源效率、可達到性和板式技術的模塊化與管技術的粘性和顆粒處理能力相結合。稱之謂FusionLine的節能板式換熱器產品特征是，在產品側擁有4~6mm的開式通道，這使之易于清洗，并且具有完全可達到性。該開式通道設計，無接觸點，在媒體側由板粘合而成，媒介側采用了該公司的專利AlfaFusion技術，這一技術可使兩個不銹鋼板粘合在一起，成為無接頭的一片。
AlfaFusion技術允許使用*佳傳熱的薄板，也保持了對產品壓力的高阻抗。通道的幾何形狀，確保了良好的產品處理，板可以很容易地被添加和去除，使快速反應可隨生產量而變化。其大小也比管式換熱器小30%~40%。
管殼式換熱器強化傳熱與自清潔技術
北京化工大學開發成功一項可在我國高耗能行業推廣的節能減排新技術——“管殼式換熱器強化傳熱與自清潔技術”。傳熱效率低下和傳熱表面積污結垢造成的傳熱劣化問題，是國際上多年來一直未解決的熱傳遞過程中的難題，也是制約化工等高能耗行業提高能源利用率的瓶頸問題。北京化工大學創新團隊，以場協同理論為基礎，以量大面廣的管殼式換熱器為對象，通過多學科前沿技術的綜合集成，在國際上首創一項節能降耗效益顯著的高新技術產品——“潔能芯”，解決了上述難題。
據介紹，“潔能芯”可應用于各種管殼式換熱器，如：凝汽器、冷卻器、蒸發器等，無須改變換熱設備結構，直接安裝于傳熱管內，即可有效地解決管殼式換熱器效率低下的問題。“潔能芯”中的管端濾網罩殼能夠進一步提高管殼式換熱器的工作可靠性，并使其更加方便于工程應用。該產品具有強化傳熱和在線自動清洗的雙重功效，節能降耗效果明顯，可望推動管殼式換熱器節能技術領域的跨越式發展。
換熱器在線清洗技術
為確保換熱器在良好的傳熱條件下運行，在線清洗技術得到了廣泛的研究和應用。在線機械清洗方法如美國海灣石油公司費城煉油廠表面冷凝器管束中安置的尼龍刷式自動刷洗系流；菲利浦斯石油公司某煉廠FCC裝置主風機驅動用蒸汽透平表面冷凝器的海綿球清洗系統，我國荊門煉油廠FCC裝置氣壓機表面冷凝器在線清洗也有應用，我國電廠己多有應用；法國道達爾公司瓦朗西斯安煉廠、卡爾根維爾煉廠、東日煉廠等使用了稱為Spirelf的螺旋形彈簧在線清洗系統，在原油預熱換熱器中使用8個月就多回收14℃溫度的熱量。
各種有機和無機沉積物，大多由污垢和其他腐蝕產物形成，會引起換熱器管束內外表面嚴重的結垢。這種狀況在用冷卻水冷卻情況下尤為普遍。管子表面加快腐蝕，使傳熱效率快速惡化。由于結垢，傳熱效果可能下降到只有20%。德國Sakaphen公司推出減少管表面結垢的技術方案：將換熱器管束涂以熱法涂料，可長期解決管束結垢問題。某些情況下，殼程也可涂層。新的熱法涂料不影響流速、壓降、管子表面溫度和材質。碳鋼材質涂層*好。這種熱硫化涂料可涂6~8層，涂料在特定聚合爐中于120~150℃下硫化，*后一層硫化溫度為220℃。該涂料可形成均一、疏水、有彈性和無孔的表面，總厚度180~200μm，因涂層厚度薄，對傳熱系數影響極小。涂料組成為Si14E和Si57E，為聚氯乙烯-酚醛樹脂縮聚物，這種材料高度抗腐蝕，可用于所有的冷卻水介質包括海水和咸水，以及化學介質。耐溫可高達200℃。這一技術己在石油化工廠推廣應用。
超聲波在線除垢技術節能降耗
我國石化行業現存的換熱設備超過30萬臺，長期以來這些設備的防垢、除垢問題一直缺乏理想的解決之道，換熱設備普遍在帶垢運行，而垢的導熱系數僅為換熱器金屬管壁的幾十分之一。據行業統計，垢質每年在換熱設備和管道中的沉積厚度約為4mm，換熱設備積垢每增加1mm，傳熱系數下降9%~9.6%，能耗和排放將增加10%以上，同時帶來生產效率下降、腐蝕縮短設備壽命、安全隱患等一系列問題。
換熱設備超聲波在線防垢技術其主要特點是超聲脈沖振蕩波在換熱器管、板壁傳播，在金屬管、板壁和附近的液態介質之間產生效應，破壞污垢的附著條件，防止換熱設備在運行過程中結垢，提高換熱設備傳熱能力，降低達到同樣工藝要求所需的能耗量，實現節能目的。
由于超聲波頻率很高，在管、板壁傳播時形成很高的加速度，作用于與管、板壁直接接觸的流體介質時，會出現一個微小的真空區域。真空區域剛一形成，附近介質在壓力的作用下就會迅速涌向這一區域來填補真空，形成許多微小的渦流，這些渦流與生產同時進行，對壁面形成不間斷的沖刷，這就是高速微渦效應。這一效應相當于介質隨時都在對壁面進行清洗，可有效防止污垢的黏附。
目前，該技術于2010年通過中國石油化工集團公司科學技術成果鑒定，其在不同應用環境聲學參數定向設計、減少超聲波衰減和抗畸變方面具有新穎性，已在石油、石化、化工行業眾多企業應用。中國石化上海高橋分公司煉油3部3#常減壓蒸餾裝置換熱網絡21臺換熱器上已安裝超聲波防、除垢裝置，此項技改年可節能7272t標煤，年節能效益為582萬元。中國石化四川維尼綸廠在乙炔車間提濃裝置8臺換熱器，聚乙烯醇車間5臺換熱器，發電車間1#機組凝汽器，合計14臺換熱器上安裝超聲波防、除垢裝置，此項技改投資了210萬元，年節能2396t標煤，年節能效益為192萬元。
石化行業如果采用超聲波防垢技術解決污垢問題，可降低全行業換熱設備能耗約9%。2010年，石化（含煉油）行業消耗能源約1.3億t標煤，其中換熱設備的相關能耗約占12%。如果在石化行業推廣使用該技術，其節能潛力為139萬t標煤。預計“十二五”期間此項技術的推廣比例可達40%，年可產生約55萬噸標煤的節能能力。
換熱網絡優化
運用窄點技術對換熱流程進行優化節能在國內外得到普遍應用。巴陵石化公司ARGG裝置（常壓渣油生產LPG、丙烯和汽油）運用窄點技術對換熱流程進行優化，原油換熱流程由一路改為二路，多換熱少產汽，提高了熱利用效率，原油換熱終溫由改造前不到285℃提高到305℃。
吉林化工學院化工分離技術研究開發中心開發成功“石油化工系統優化節能技術”和“石油化工裝置換熱網絡優化及*優控制技術”。“石油化工系統優化節能技術”是將各單元操作所組成的化工系統作為一個整體，用系統工程方法進行“系統的模擬與分析研究其整體特征”，以實現系統的*優化設計和操作。該技術運用化工熱力學、系統工程學、化學工程學和計算數學等學科知識，通過數據庫、過程模擬和專家系統等現代技術，開發成功石油化工系統優化的成套軟件。吉化公司煉油廠氣分裝置利用該技術進行優化擴產及節能技術改造，據報道，僅2004年就增加產值9200多萬元，增加利稅153余萬元。“換熱網絡優化節能及*優控制技術”集換熱網絡的優化合成技術、換熱網絡分析技術、換熱網絡優化設計技術和換熱網絡流程模擬技術為一體，可為擬建和現有石油化工裝置的換熱流程進行優化計算，提出換熱流程優化設計方案和優化節能技術改造方案，達到合理用能和優化節能。僅吉化煉油廠二常壓換熱網絡優化節能改造，經廠標定，年節能效益就達830萬元。
新型石墨蒸發器
一種應用于化工生產節能減排的關鍵設備——超大型圓塊孔式石墨蒸發器，在河北深州市天承石墨制品有限公司開發成功，并投放市場。
據了解，這種蒸發器換熱面積達340m3，是目前化工、醫藥和染料等行業工業生產中廢液處理和再利用的關鍵設備。如安裝在化工氯乙酸生產線上，可將生產中的廢液進行有效吸收進而生產出高品質的氯化銨、氯化亞鐵等產品，實現變廢為寶。該設備具有抗壓強度高、傳熱效果好、防腐性能強等特點，是當前化工等行業工業化生產中節能減排的理想設備。
據介紹，這種設備實現了四大技術創新：一是在工藝上通過采用壓力彈簧作為熱脹冷縮自動補償裝置,使設備結構強度更趨加強，保證了傳熱效率；二是通過對設備采用1:1換熱加工工藝，大大提高了熱導率和抗沖擊性能，其熱導系數達到95%以上，耐高溫達165℃，抗壓強度達到0.6MPa；三是通過對換熱塊采用“積木式”可拆卸組合結構，對設備清洗、維修更加方便；四是采用了一效、二效、三效工藝蒸發濃縮技術，進一步降低了蒸氣消耗，比同類設備降低30%以上。
復合型蒸發式冷凝換熱器
由洛陽隆華傳熱科技股份有限公司自主研發的石化用復合型（變頻）蒸發式冷凝換熱新技術，冷凝效果明顯優于傳統冷凝工藝，并使工藝流體直接達到設計溫度，節水、節能效果顯著。
目前，我國石化行業主要采用的是空冷器串聯水冷器的換熱工藝及濕式空冷器串聯水冷器的換熱工藝，耗電量、耗水量、占地面積大。而隆華的新技術利用潛熱換熱原理和水的相態變化實現冷凝，換熱效率是傳統技術的117倍，所需水量僅為顯熱換熱的1/117，使得驅動水流揚程的動力也大幅度降低，因此有效實地實現了高效、節能、節水的目的。
這一新技術在石化常減壓、催化裂化、加氫精制、催化重整、延遲焦化、氣體分餾等應用工位上，不僅有效地解決了傳統工藝無法解決的問題，而且與傳統換熱工藝比較，節能35%以上，節水45%以上，減少占地面積70%。尤其在夏季溫度較高的情況下，確保工藝流體的終溫接近濕球溫度10℃，使現有工位達到設計要求。目前，這項新技術已在中國石化長嶺分公司、南充石達化工和江蘇新海石化等石化企業的氣體分餾裝置的精丙烯塔頂、脫丙烷塔頂，催化裂化裝置的分餾塔頂、常減壓裝置的常壓塔頂等工位應用，節能、節水效果明顯。
高效節能蒸發式冷卻（冷凝）器研發成功
2014年6月初，浙江萬享科技有限公司與上海理工大學合作，將板式換熱結構應用于蒸發式冷卻設備，研制出了高效節能蒸發式冷卻（冷凝）器。應用測試表明，系列新設備比傳統換熱器制冷功效高出1.3倍，綜合節電節水和節材達40%以上，為化工生產過程節能降耗增添了利器。
據介紹，研發人員改進了產品結構、換熱形式和控制方式，使其電耗、水耗、材耗和噪聲等大幅下降。由于體積小且新式板片不易結垢，運輸、維護等相關費用也大大減少。目前，該項目已申請國家專利8件，產品也批量生產銷售，2014年已有20多臺新式產品出口到美國、日本、澳大利亞、新西蘭以及拉丁美洲、非洲、東南亞等國家和地區。除化工行業外，系列設備還可應用于醫藥、水電、啤酒、煤礦、鋼鐵、水產品及其他行業，市場前景廣闊。
高通量換熱器
華東理工大學、無錫化工裝備有限公司與揚子石化等單位合作研制的系列高通量換熱器產品達到國外同類產品**水平，不僅大幅提高裝置產能，還明顯降低了石油化工設備的能耗。
據介紹，該換熱器是至今為止換熱系數*高的管式傳熱元件，尤其適用于烷烴、烯烴、醇類、氟利昂等介質，在大型乙烯和大型芳烴等化工和石化裝置中應用前景廣闊。依據這一成果，項目組已在無錫建成了國內**的高通量換熱器產業化基地。目前該基地已具備年產1000t燒結型表面多孔管和制造100臺高通量換熱器的生產能力。
新型高效節能多股流纏繞式換熱器國產化
2014年7月，從四川川潤動力設備有限公司獲悉，由該公司與大連理工大學、四川理工學院技術合作研發的高效節能多股流纏繞式換熱器，打破了該產品長期被國外壟斷的局面。該項目已進入了產業化階段，實現產值1540萬元，利稅210萬元，預計3年后產值將達萬元以上。
此前，高效節能多股流纏繞式換熱器產品的關鍵技術主要掌握在德國。該項目采用新型繞管工裝繞制管系，對工藝計算技術及換熱技術等關鍵核心技術進行消化吸收和再創新，形成了一種新型高效換熱器產品和一整套成熟的工藝制造技術。該產品具有同等體積換熱面積大、可同時允許多種介質進行相互換熱等特點，提高了換熱效率，節省了空間，降低了成本。該項目已申請3項發明專利，1項實用新型專利，并與北京迪威爾石油天然氣技術開發公司簽訂了新疆呼圖壁儲氣庫8臺設備供貨協議，并完成交貨。高效節能多股流纏繞式換熱器產品主要應用于石油及天然氣開采、大化肥、煤化工、空冷及LNG制備等領域。
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