煤化工废水处理中的列管式换热器：应用、设计与优化

强腐蚀性：废水中的酚类、硫化物、氯离子等成分会对金属材质产生电化学腐蚀或化学腐蚀。例如，高浓度氯离子会导致不锈钢材质发生点蚀，而酸性废水（pH 值常低于 6）会加速碳钢的均匀腐蚀，这要求换热器材质必须具备优异的耐蚀性。

高悬浮物与结垢倾向：废水中含有煤尘、焦油、无机盐等悬浮物，在换热过程中易附着在换热管表面形成污垢层。一方面，污垢会增加热阻，导致换热效率下降（据统计，结垢厚度每增加 1mm，换热效率可降低 10%-15%）；另一方面，局部污垢堆积可能引发 “垢下腐蚀"，缩短设备使用寿命。

温度波动范围大：煤化工废水的温度随工艺环节变化显著，例如气化环节排出的废水温度可达 180-220℃，而生化处理前需将温度降至 30-40℃，这要求换热器具备在宽温度范围内稳定运行的能力，同时需考虑温度变化对设备材质热应力的影响。

对于中低浓度腐蚀性废水（如氯离子含量＜1000mg/L），可采用 316L 不锈钢换热管，成本适中且耐蚀性优于普通 304 不锈钢；

对于高浓度氯离子或酸性废水（如 pH 值＜4），可选用钛合金（TA2）或双相钢（2205）材质，这类材质能在恶劣腐蚀环境下形成稳定的氧化膜，有效抵抗点蚀与应力腐蚀；

对于腐蚀性废水（如含高浓度氟化物、重金属），可采用石墨列管式换热器，石墨具有化学惰性强、导热性好的特点，但需注意其脆性大、不耐冲击的局限性，需配合壳体保护结构使用。

常规废水（pH 6-9，氯离子＜500mg/L）：壳体采用 Q345R 碳钢，换热管采用 304 不锈钢；

中腐蚀废水（pH 4-6，氯离子 500-2000mg/L）：换热管采用 316L 不锈钢，管板采用 316L 复合钢板；

高腐蚀废水（pH＜4，氯离子＞2000mg/L）：换热管采用钛合金 TA2，壳体采用碳钢衬胶或衬氟。

换热管规格与排列方式：换热管通常选用 Φ19×2mm 或 Φ25×2.5mm 的无缝钢管，长度根据换热面积需求确定（常见 6m、9m）；排列方式优先采用 “三角形排列"，相比 “正方形排列"，三角形排列可在相同壳体直径下增加 30% 的换热管数量，且壳程流体湍流效果更好，能减少结垢。

折流板设计：折流板的间距与形式直接影响壳程流速与抗结垢能力。间距过小会增加流体阻力，过大则会导致壳程流速过低、易结垢，通常折流板间距取换热管长度的 1/5-1/3（且不小于 100mm）；形式上，对于含悬浮物较多的废水，建议采用 “弓形折流板"，其流通面积大，不易堵塞，若悬浮物浓度（＞500mg/L），可采用 “双弓形折流板" 进一步降低堵塞风险。

管程与壳程划分：为避免腐蚀性废水对壳体的直接腐蚀，通常将废水走管程，而清洁的冷却介质（如循环水、蒸汽）走壳程；若废水含高浓度悬浮物，可采用 “多管程" 设计（如 2 管程、4 管程），提高管程流速，增强对管壁的冲刷作用，减少结垢