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行业痛点：换热器是实现化工等过程工业热量交换的关键装备，具有广泛工业应用。但是，90%以上的换热器在运行过程中都存在着不同程度的结垢问题，尤其是具有相变传热的蒸发器和再沸器，结垢更为严重等，制约着工业生产的高效、稳定、安全、长周期和低成本运行，不利于双碳目标的实现。
解决方案：将固体颗粒流态化技术引入到换热过程中，依靠处于流态化的颗粒不断扰动加热壁面，减薄流动及传热边界层，从而防止换热壁面结垢，实现传热强化和换热器不结垢，是一种先进实用的共性关键技术。
流化床换热技术经过多年迭代更新和工业验证，可实现不结垢，节能20%以上。相比于荷兰Klaren公司的强制循环系统，我们主要采用自然循环模式，流程更为简洁，节能和低碳等效果更明显。
已授权国家发明专利3项。团队研究领域、成果：天津大学从20世纪80年代开始研究，90年代完成国家“八五”重点科技攻关计划项目。2001年列入天津市科委和经委计划项目，2003年列为国家科技成果重点推广计划项目，2005年应用于废水预处理，2010年完成科技部“十一五”国家科技重大专项用于中药工业化生产，2016年获得万吨级中药生产技术国家发明专利，2019年推广应用于巴斯夫废水治理，目前在开发用于制碱等领域。团队负责人刘明言，天津大学化工学院教授，博士生导师，化学工程与低碳技术全国重点实验室多相流过程强化研究室负责人。中国颗粒学会理事（2010-），第12至14届中国颗粒大会气液固多相流动科学与应用分会召集人（2023-），第1至7届国际热动专题会议学术委员（ISTFD）（2019-）。主要从事化工多相流动、传递及反应过程强化新技术及装置研发工作。其中，零结垢流化床换热技术及装备已在天津医药集团中新制药厂、巴斯夫化学品公司等企业获得工业化应用，取得了较大的经济效益和环境效益。同时，在微纳结构表面强化沸腾传热和污垢控制技术领域，以及高效绿色低碳气液固多相流化床反应器技术方面也取得了特色成果，授权国家发明专利20余项。
换热器在化工、炼油、冶金、能源、环境、医药、动力、空天、芯片冷却等工业领域的关键能源利用设备。因此，具有换热器结垢的场合，可以考虑采用流化床换热技术及装备系统，实现过程的零结垢和高效连续稳定低碳运行。具体场景包括：化工等过程工业中的溶液加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。例如，氯化镁、氯化钙、硫酸钠、烧碱、氢氧化锂、硫酸锂、磷酸、高盐废水，等无机溶液的蒸发浓缩，牛奶、食品和中药提取液的蒸发浓缩，等。
换热器的结垢是过程工业十分棘手的生产技术难题。据统计，一些西方工业化国家的污垢损失约占其国民生产总值的0.25％，发展中国家更高。2025年我国的GDP为1401879亿元，即使按照发达国家的0.25%计算，我国每年的污垢损失也高达3500亿元。即使污垢研究取得微小进展，其应用价值也十分显著。该技术推广应用的全球市场更大，发展前景广阔。应用该技术可实现节能降耗20%以上。仅在发展中国家推广，效益估算便在万亿元以上。
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