在化工生产的热交换过程中，传热量的传统调节方法是通过调节流经换热器的热源 体或冷源体流量来实现的。但是，当热源体、冷源体两种流体均为温敏物质时，使用传 统调节方法则会导致流出换热器的冷源体过热或热源体过冷，从而使换热器管壁结垢、 固化、变质、腐蚀，降低传热速率，运行中断甚至设备损坏。例如，尿素生产中使用的 换热器，热源体为CO2，冷源体为水，在冬季时，随着气温下降，换热器入口冷却水温 度下降，若用传热量的传统调节方法，则是降低冷却水流量，但冷却水用量的下降，则 会使冷却水出口温度上升，超过设计的出口温度。随着水温升高，由于结垢离子溶度积 降低，“烘烤”效应，以及防污垢剂活性的降低，结垢速度剧增，并因结垢导致CL-的富 集，从而引起应力腐蚀，致使换热器损坏(大型化肥装置有很多这样的案例)，即便我 国最新引进的大化肥装置也未能解决此问题(见2007年2月《大氮肥》第30卷第1期 第39页)。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种换热器传热量调节的新方法—换 热器入口端热源体或冷源体温度、流量协调调节法。此种方法不仅能减少换热器中的污 垢，延缓结垢，而且投资少，操作简单，运行稳定可靠。
本发明所述换热器传热量的调节方法，通过以下两方面的协调配合使在换热器中进 行热交换后的冷源体和热源体的出口温度符合设计要求：
(1)将从换热器的冷源体或热源体出口流出的进行热交换后的冷源体或热源体的 一部分通过增压装置将其压力提升至符合设计要求的压力后返回至换热器的冷源体或 热源体入口处的管路，与新鲜冷源体或热源体混合后进入换热器进行热交换；
(2)调整新鲜冷源体或热源体进入换热器的流量。
上述方法有四种具体形式：
1、将从换热器的冷源体出口流出的进行热交换后的冷源体的一部分通过增压装置 将其压力提升至符合设计要求的压力后返回至换热器的冷源体入口处的管路，与新鲜冷 源体混合后进入换热器进行热交换；调整新鲜冷源体进入换热器的流量。此种形式简称 “冷源体循环-新鲜冷源体流量调节”。
2、将从换热器的热源体出口流出的进行热交换后的热源体的一部分通过增压装置 将其压力提升至符合设计要求的压力后返回至换热器的热源体入口处的管路，与新鲜热 源体混合后进入换热器进行热交换；调整新鲜热源体进入换热器的流量。此种形式简称 “热源体循环-新鲜热源体流量调节”。
3、将从换热器的冷源体出口流出的进行热交换后的冷源体的一部分通过增压装置 将其压力提升至符合设计要求的压力后返回至换热器的冷源体入口处的管路，与新鲜冷 源体混合后进入换热器进行热交换；调整新鲜热源体进入换热器的流量。此种形式简称 “冷源体循环-新鲜热源体流量调节”。
4、将从换热器的热源体出口流出的进行热交换后的热源体的一部分通过增压装置 将其压力提升至符合设计要求的压力后返回至换热器的热源体入口处的管路，与新鲜热 源体混合后进入换热器进行热交换；调整新鲜冷源体进入换热器的流量。此种形式简称 “热源体循环-新鲜冷源体流量调节”。
上述方法中，进行热交换后的冷源体或热源体返回至换热器的冷源体或热源体入口 处的量与新鲜冷源体或热源体进入换热器的流量以冷源体和热源体的出口设计温度为 基准进行调整。
进行热交换后的冷源体或热源体返回至换热器的冷源体或热源体入口处的量和新 鲜冷源体或热源体进入换热器的流量，可采用手动方式或自动控制方式调整。若采用手 动方式，通过操作人员调整冷源体或热源体返回量调节阀及新鲜冷源体或热源体进口流 量调节阀的开度实现。若采用自动控制方式，通过冷源体或热源体返回量调控装置自动 调整冷源体或热源体返回量调节阀的开度及通过新鲜冷源体或热源体进口流量调控装 置自动调整新鲜冷源体或热源体进口流量调节阀的开度实现。
本发明所述方法适用一切温敏物质的热交换过程传热量的调节，也可用于普通物质 的热交换过程传热量的调节。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述方法保证了流出换热器的冷源体温度和热源体温度受控，并能控制 在合适的极限范围，因此解决了热交换过程中热源体出口温度过低或/和冷源体出口温 度过高而导致的结垢、固化、变质、腐蚀等问题，使换热器能长时间正常运行。
2、本发明所述方法若采用手动方式调整阀门的开度，只需在现有设备基础上增加 一个增压装置和少量连接管件、阀门，若采用自动控制方式调整阀门的开度，只需在手 动方式的基础上增加两个自动调控装置，因而投资少，设备占地小，施工方便。
3、本发明所述增压装置、调节阀、自动调控装置等均为市场普通商品，采购方便， 易于获取。
附图说明
图1是本发明所述换热器传热量调节方法的第一种工艺流程图，该图也表明了换热 系统中换热器与各构件或装置的连接关系。
图2是本发明所述换热器传热量调节方法的第二种工艺流程图，该图也表明了换热 系统中换热器与各构件或装置的连接关系。
图3是本发明所述换热器传热量调节方法的第三种工艺流程图，该图也表明了换热 系统中换热器与各构件或装置的连接关系。
图4是本发明所述换热器传热量调节方法的第四种工艺流程图，该图也表明了换热 系统中换热器与各构件或装置的连接关系。
图5是本发明所述冷源体或热源体返回量调控装置的结构框图。
图6是本发明所述新鲜冷源体或热源体进口流量调控装置的结构框图。
图中，1-换热器、2-增压装置、3-循环管、4-冷源体或热源体返回量调节阀、 5-新鲜冷源体或热源体进口流量调节阀、6-冷源体或热源体返回量调控装置、7-新 鲜冷源体或热源体进口流量调控装置、8-温度传感器、9-调节器、10-温度传感器、 11-调节器。

实施例1
本实施例的换热系统用于尿素生产中CO2气体的冷却。冷源体为水，设计进口压力 0.3Mpa，设计进口温度32℃，设计出口温度42℃，允许的最高出口温度45℃；热源体 为CO2，设计进口压力7.6MPa，设计进口温度160℃，设计出口温度43℃，允许的最 低出口温度35℃。预测的新鲜冷却水最低温度26℃，预测的新鲜CO2最低温度170℃， 预测的新鲜CO2最低流量28000m3/h。
本实施例采用了图1所示换热系统，即冷源体循环和新鲜冷源体流量调节双控换热 系统。该换热系统包括换热器1、增压装置2、冷源体返回量调节阀4、新鲜冷源体进口 流量调节阀5、冷源体返回量调控装置6和新鲜冷源体进口流量调控装置7。换热器1 的传热系数为38W/m2·℃，传热面积为210m2。增压装置2为离心泵，其最大流 量根据CO2允许的最低出口温度(35℃)、冷却水允许的最高出口温度(45℃)、换热器 的传热系数、换热器的传热面积、预测的新鲜冷却水最低温度(26℃)、预测的新鲜CO2 最低流量(28000m3/h)、预测的新鲜CO2最低温度(170℃)等工艺参数，通过传热速 率方程和能量平衡方程联解获得(计算方法见《化学工程师手册》/袁一主编，化学工 程师手册编辑委员会编，机械工业出版社，1999.10)，本实施例中，计算所得离心泵的 最大循环流量100m3/h，并据此进行离心泵的选型，所选离心泵的型号为LS125-100-315。 冷源体返回量调节阀4、新鲜冷源体进口流量调节阀5为隔膜调节阀。
换热系统中，换热器与各构件或装置的连接关系：增压装置(离心泵)2的进口通 过循环管3与连接换热器1的冷源体出口的管路相连，其出口通过循环管3与连接换热 器1的新鲜冷源体进口的管路相连；冷源体返回量调节阀4设置在增压装置2出口管路 上，新鲜冷源体进口流量调节阀5设置在新鲜冷源体的进口管路上；冷源体返回量调控 装置6包括温度传感器8和调节器9(结构和连接关系如图5所示，调节器型号为 DSC40B)，温度传感器8设置在换热器1的冷源体出口处，其输出端与调节器9的输入 端连接，将检测到的冷源体出口温度转换成电信号传送给调节器，调节器9的输出端与 冷源体返回量调节阀4连接，根据接收到的冷源体出口温度信号调整冷源体返回量调节 阀4的开度；新鲜冷源体进口流量调控装置7包括温度传感器10和调节器11(结构和 连接关系如图6所示，调节器型号为DSC40B)，温度传感器10设置在换热器1的热源体 出口处，其输出端与调节器11的输入端连接，将检测到的热源体出口温度转换成电信 号传送给调节器，调节器11的输出端与新鲜冷源体进口流量调节阀5连接，根据接收 到的热源体出口温度信号调整新鲜冷源体进口流量调节阀5的开度。
使用时，根据温度传感器显示的CO2出口温度和冷却水出口温度，手动控制新鲜冷 源体进口流量调节阀5或/和冷源体返回量调节阀4的开度，将出换热器的CO2温度控 制在40～43℃，出换热器的水温度控制在42～44℃。系统运行稳定后，投入自动控制， 新鲜冷源体进口流量调控装置7、冷源体返回量调控装置6根据换热器的CO2出口温度 电信号和冷却水出口温度电信号，自动控制新鲜冷源体进口流量调节阀5或/和冷源体 返回量调节阀4的开度，将出换热器的CO2温度控制在40～43℃，出换热器的水温度 控制在42～44℃。
实施例2
本实施例的换热系统用于甲醛溶液的冷却。冷源体为水，设计进口压力0.3Mpa， 设计进口温度32℃，设计出口温度42℃，允许的最高出口温度45℃；热源体为甲醛溶 液，设计进口压力0.6MPa，设计进口温度70℃，设计出口温度40℃，允许的最低出口 温度35℃。预测的新鲜冷却水最低温度26℃，新鲜冷却水流量恒定200m3/h，预测的 新鲜甲醛溶液温度恒定70℃。
本实施例采用了图2所示换热系统，即热源体循环和新鲜热源体流量调节双控换热 系统。该换热系统包括换热器1、增压装置2、热源体返回量调节阀4、新鲜热源体进口 流量调节阀5、热源体返回量调控装置6和新鲜热源体进口流量调控装置7。换热器1 的传热系数为1300w/m2.℃，传热面积为100m2。增压装置2为离心泵，其最大流量 根据甲醛溶液允许的最低出口温度(35℃)、冷却水允许的最高出口温度(45℃)、换热 器的传热系数、换热器的传热面积、预测的新鲜冷却水最低温度(26℃)、预测的新鲜 冷却水流量(200m3/h)、预测的新鲜甲醛溶液温度(70℃)等工艺参数，通过传热速 率方程和能量平衡方程联解获得(计算方法见《化学工程师手册》/袁一主编，化学工 程师手册编辑委员会编，机械工业出版社，1999.10)，本实施例中，计算所得离心泵的 最大循环流量70m3/h，并据此进行离心泵的选型，所选离心泵的型号为LS100-80-160。 热源体返回量调节阀4、新鲜热源体进口流量调节阀5为隔膜调节阀。
换热系统中，换热器与各构件或装置的连接关系：增压装置(离心泵)2的进口通 过循环管3与连接换热器1的热源体出口的管路相连，其出口通过循环管3与连接换热 器1的新鲜热源体进口的管路相连；热源体返回量调节阀4设置在增压装置2出口管路 上，新鲜热源体进口流量调节阀5设置在新鲜热源体的进口管路上；热源体返回量调控 装置6包括温度传感器8和调节器9(结构和连接关系如图5所示，调节器型号为 DSC40B)，温度传感器8设置在换热器1的热源体出口处，其输出端与调节器的输入端 连接，将检测到的热源体出口温度转换成电信号传送给调节器，调节器9的输出端与热 源体返回量调节阀4连接，根据接收到的热源体出口温度信号调整热源体返回量调节阀 4的开度；新鲜热源体进口流量调控装置7包括温度传感器10和调节器11(结构和连 接关系如图6所示，调节器型号为DSC40B)，温度传感器10设置在换热器的冷源体出口 处，其输出端与调节器的输入端连接，将检测到的冷源体出口温度转换成电信号传送给 调节器，调节器的输出端与新鲜热源体进口流量调节阀5连接，根据接收到的冷源体出 口温度信号调整新鲜热源体进口流量调节阀5的开度。
使用时，根据温度传感器显示的甲醛溶液出口温度和冷却水出口温度，手动控制热 源体返回量调节阀4或/和新鲜热源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶 液温度控制在38～40℃，出换热器的水温度控制在42～44℃。系统运行稳定后，投入 自动控制，热源体返回量调控装置6、新鲜热源体进口流量调控装置7根据换热器的甲 醛溶液出口温度电信号和冷却水出口温度电信号，自动控制热源体返回量调节阀4或/ 和新鲜热源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶液温度控制在38～40℃， 出换热器的水温度在42～44℃。
实施例3
本实施例的换热系统用于甲醛溶液的冷却。冷源体为水，设计进口压力0.3Mpa， 设计进口温度32℃，设计出口温度42℃，允许的最高出口温度45℃；热源体为甲醛溶 液，设计进口压力0.6MPa，设计进口温度70℃，设计出口温度40℃，允许的最低出口 温度35℃。预测的新鲜冷却水最低温度26℃，新鲜冷却水流量恒定200m3/h，预测的 新鲜甲醛溶液温度恒定70℃。
本实施例采用了图3所示换热系统，即冷源体循环和新鲜热源体流量调节双控换热 系统。该换热系统包括换热器1、增压装置2、冷源体返回量调节阀4、新鲜热源体进口 流量调节阀5、冷源体返回量调控装置6和新鲜热源体进口流量调控装置7。换热器1 的传热系数为1300w/m2.℃，传热面积为100m2。增压装置2为离心泵，其最大流量 根据甲醛溶液允许的最低出口温度(35℃)、冷却水允许的最高出口温度(45℃)、换热 器的传热系数、换热器的传热面积、预测的新鲜冷却水最低温度(26℃)、预测的新鲜 冷却水流量(200m3/h)、预测的新鲜甲醛溶液温度(70℃)等工艺参数，通过传热速 率方程和能量平衡方程联解获得(计算方法见《化学工程师手册》/袁一主编，化学工 程师手册编辑委员会编，机械工业出版社，1999.10)，本实施例中，计算所得离心泵的 最大循环流量70m3/h，并据此进行离心泵的选型，所选离心泵的型号为LS100-80-160。 冷源体返回量调节阀4、新鲜热源体进口流量调节阀5为隔膜调节阀。
换热系统中，换热器与各构件或装置的连接关系：增压装置(离心泵)2的进口通 过循环管3与连接换热器1的冷源体出口的管路相连，其出口通过循环管3与连接换热 器1的新鲜冷源体进口的管路相连；冷源体返回量调节阀4设置在增压装置2出口管路 上，新鲜热源体进口流量调节阀5设置在新鲜热源体的进口管路上；冷源体返回量调控 装置6包括温度传感器8和调节器9(结构和连接关系如图5所示，调节器型号为 DSC40B)，温度传感器8设置在换热器的冷源体出口处，其输出端与调节器的输入端连 接，将检测到的冷源体出口温度转换成电信号传送给调节器，调节器的输出端与冷源体 返回量调节阀4连接，根据接收到的冷源体出口温度信号调整热源体返回量调节阀4的 开度；新鲜热源体进口流量调控装置7包括温度传感器10和调节器11(结构和连接关 系如图6所示，调节器型号为DSC40B)，温度传感器10设置在换热器1的热源体出口处， 其输出端与调节器的输入端连接，将检测到的热源体出口温度转换成电信号传送给调节 器，调节器11的输出端与新鲜热源体进口流量调节阀5连接，根据接收到的热源体出 口温度信号调整新鲜热源体进口流量调节阀5的开度。
使用时，根据温度传感器显示的甲醛溶液出口温度和冷却水出口温度，手动控制冷 源体返回量调节阀4或/和新鲜热源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶 液温度控制在38～40℃，出换热器的水温度控制在42～44℃。系统运行稳定后，投入 自动控制，冷源体返回量调控装置6、新鲜热源体进口流量调控装置7根据换热器的甲 醛溶液出口温度电信号和冷却水出口温度电信号，自动控制冷源体返回量调节阀4或/ 和新鲜热源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶液温度控制在38～40℃， 出换热器的水温度在42～44℃。
实施例4
本实施例的换热系统用于甲醛溶液的冷却。冷源体为水，设计进口压力0.3MPa， 设计进口温度32℃，设计出口温度42℃，允许的最高出口温度45℃；热源体为甲醛溶 液，设计进口压力0.6MPa，设计进口温度70℃，设计出口温度40℃，允许的最低出口 温度35℃。预测的新鲜冷却水最低温度26℃，预测的新鲜甲醛溶液温度恒定70℃， 预测的新鲜甲醛溶液流量150m3/h。
本实施例采用了图4所示换热系统，即热源体循环和新鲜冷源体流量调节双控换热 系统。该换热系统包括换热器1、增压装置2、热源体返回量调节阀4、新鲜冷源体进口 流量调节阀5、热源体返回量调控装置6和新鲜冷源体进口流量调控装置7。换热器1 的传热系数为1300w/m2.℃，传热面积为100m2。增压装置2为离心泵，其最大流量 根据甲醛溶液允许的最低出口温度(35℃)、冷却水允许的最高出口温度(45℃)、换热 器的传热系数、换热器的传热面积、预测的新鲜冷却水最低温度(26℃)、预测的新鲜 甲醛溶液温度(70℃)、预测的新鲜甲醛溶液流量(150m3/h)等工艺参数，通过传热 速率方程和能量平衡方程联解获得(计算方法见《化学工程师手册》/袁一主编，化学 工程师手册编辑委员会编，机械工业出版社，1999.10)，本实施例中，计算所得离心泵 的最大循环流量70m3/h，并据此进行离心泵的选型，所选离心泵的型号为LS100-80-160。 热源体返回量调节阀4、新鲜冷源体进口流量调节阀5为隔膜调节阀。
换热系统中，换热器与各构件或装置的连接关系：增压装置(离心泵)2的进口通 过循环管3与连接换热器1的热源体出口的管路相连，其出口通过循环管3与连接换热 器1的新鲜热源体进口的管路相连；热源体返回量调节阀4设置在增压装置2出口管路 上，新鲜冷源体进口流量调节阀5设置在新鲜冷源体的进口管路上；热源体返回量调控 装置6包括温度传感器8和调节器9(结构和连接关系如图5所示，调节器型号为 DSC40B)，温度传感器8设置在换热器1的热源体出口处，其输出端与调节器9的输入 端连接，将检测到的热源体出口温度转换成电信号传送给调节器，调节器的输出端与热 源体返回量调节阀4连接，根据接收到的热源体出口温度信号调整热源体返回量调节阀 4的开度；新鲜冷源体进口流量调控装置7包括温度传感器10和调节器11(结构和连 接关系如图6所示，调节器型号为DSC40B)，温度传感器10设置在换热器1的冷源体出 口处，其输出端与调节器11的输入端连接，将检测到的冷源体出口温度转换成电信号 传送给调节器，调节器11的输出端与新鲜冷源体进口流量调节阀5连接，根据接收到 的冷源体出口温度信号调整新鲜冷源体进口流量调节阀5的开度。
使用时，根据温度传感器显示的甲醛溶液出口温度和冷却水出口温度，手动控制热 源体返回量调节阀4或/和新鲜冷源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶 液温度控制在38～40℃，出换热器的水温度控制在42～44℃。系统运行稳定后，投入 自动控制，热源体返回量调控装置6、新鲜冷源体进口流量调控装置7根据换热器的甲 醛溶液出口温度电信号和冷却水出口温度电信号，自动控制热源体返回量调节阀4或/ 和新鲜冷源体进口流量调节阀5的开度，将出换热器的甲醛溶液温度控制在38～40℃， 出换热器的水温度在42～44℃。