针对合成气装置锅炉排污水、除氧器放空蒸汽等低品位余热直排引发的能源浪费、热污染与冬季“白雾”问题，本文研发 多级管束并联外置管箱空气预热器，该类多热源梯级换热设备是石化加热炉余热回收主流发展方向 [2]。设备内置三组独立并联管束， 按热源品位分级引入三路介质加热助燃空气 [3]，可将-15.8℃冷空气提升至设定温度。研究模块化结构、多热源梯级匹配、流体均流 优化方案，建立多热源耦合传热模型，完成冷态流场检测与工业热态验证。样机总换热面积 77.3m²，壳侧压降 0.7kPa，管侧压降 0.05kPa～4kPa，最大泄漏率≤0.05%。该设备可适配北方四季气温，避免管壁酸性凝露侵蚀 [6]，实现余热梯级高效回收，为石化加热 炉余热深度利用提供可行技术路径，具备良好工程推广价值 [7]。