【正文】 多元化、裝置化發(fā)展。 板式換熱器 的容量與工廠的規(guī)模，工藝過程等有關(guān)，必要的冷卻水量從數(shù)千至數(shù)萬 m3/h,大型 板式換熱器 可達數(shù)十萬 m3/h， CCS中希望采用盡可能少的臺數(shù)進行處理，故要求采用大型 板式換熱器 ，近幾十年，中東地區(qū)建設(shè)了許多具有世界級規(guī)模的 LNG 工廠，使用過去的 冷卻塔 的冷卻方式不能確保補給水，故希望變更為使用板式換熱器 的 CCS 方式。T 軸承冷卻水方式，但通過性能評價說明， 板式換熱器 在成本、傳熱性能、小型化及維護性等方面均具有明顯的優(yōu)越性，因 此需要將它們更換為 板式換熱器 的方式。 設(shè)備 設(shè)計容量：吸收式制冷機 44500 kW；蒸汽 —水 板式換熱器 45000 kW；蓄冷罐 5053m3；海水 板式換熱器 412020 kW（每臺海水 板式換熱器 流量 961m3/h，壓力降 58kPa ） ,板片材料為鈦。 上述用途的共同特征是以海水作為冷卻水的 水源 ，在 板式換熱器 中使用海水的問題之一是防垢。 a 、 耐 海 水 性 使用海水時的防污問題。實際運行說明，在使用海水的 板式換熱器 中連續(xù)注入次亞鹽酸鈉()后進行測 定，運行 3 個月后，其總傳熱系數(shù)沒有發(fā)生變化。其它的方法還有，從環(huán)境保全上看，采用臭氧和熱水的防污也是有效的，但尚未進行實驗驗證和確立相應(yīng)的技術(shù)方法。鈦對海水具有優(yōu)良的耐腐蝕性，從相關(guān)的耐腐蝕性 資料 可知，對于海水來說，即使至 120℃ ，鈦板也不會腐蝕。使用丁腈類橡膠作為密封墊片，即使海水溫度 達到 80℃ ，也不會對它產(chǎn)生任何腐蝕。 c 、大型 板式換熱器 的特性 其結(jié)果，換熱器用過濾器、安裝 工程 和管道的初投資，板的 清洗 和密封墊片的更換等維護費用均能明顯地降低，并且還能節(jié)省占地空間，以下通過一實例說明，現(xiàn)今大型 板式換熱器 與以往大型 板式換熱器 的比較（見表12），從臺數(shù)上看，大型機僅需 2 臺，而以往大型機要 4 臺； 從初投資上看， 2 臺大型機的投資 約 比 以 往 大 型 機大 10%，但它的過濾器投資約為以 表 12 與以往大型機的比較 往型的 2/3，安裝工程約為一半，其總費用約能減少 30%。即使設(shè)置 1 臺備用機，總費用也能減少15%，空間也能節(jié)省 30%。 當海水中的海藻、貝類附著在板的內(nèi)部或堵塞在角孔的附近時，會降低海水的流量，從而不能確保冷卻性能，故當海水從角孔到板 的內(nèi)部時，不應(yīng)有突起的障礙物，使流路呈直線型，這是防止海生生物堵塞角孔的方法之一。但為了保證板內(nèi)流道的通暢，絕不允許通過直徑大于板間距的異物，故必須在進入換 熱 器 前 安 裝 過 濾 器 。措施之一是在板內(nèi)部的主傳熱面上設(shè)置偏流抑制板，使液體入口處的流路為最短，從而使主傳熱面為均勻流 (見圖 12)。如前所述，由于防止偏流板能減少角孔的壓力降，因此，其傳熱性能 比 以 往 大 型 板 約 增 加 15~20% 。 板式換熱器 的市場之一是用在耗能量少的食品、醫(yī)藥流體的殺菌，少量流體的加熱 /冷卻等用戶。目前市場上超小型 板式換熱器 具有小型化、低成本、高性能、重量輕、生產(chǎn)快等優(yōu)點。 b、標準板片數(shù)為 1 2 3 48 四類；板的材質(zhì)為 SUS316 和鈦兩 類 ； 密 封 墊 片 為 三 元 乙 丙 橡 膠 和 硅 橡 膠 兩 類 。 b、食品專用 板式換熱器 是為了滿足上述三個條件而開發(fā)出的已商品化的 板式換熱器 ，以它作為咖啡、調(diào)味液、醬油等殺菌器使用時受到 了 普 遍 的 好 評 。若采用 CIP 還能清洗 板式換熱器 的所有板面。 ⑤ 多 元 化 a 、 全 焊 式 板式換熱器 眾所周知， 板式換熱器 具有許多優(yōu)越性，但由于存在如下問題，限制了它的應(yīng)用范圍和發(fā)展，密封性較差，易泄露，需經(jīng)常更換墊片，較麻煩，耐壓能力較低，一般約為 1MPa；耐溫能力受墊片材料的限制；流道小，不適宜于 氣 —氣換熱或蒸汽冷凝；易堵塞，不宜用于含懸浮物質(zhì)的流體等。 在所有工業(yè)行業(yè)內(nèi)實施 節(jié)能 的進程中，降低燃料費用是各 企業(yè) 急需解決 的問題。 /h)，使用范圍廣；平板薄 ，效率高 (溫度效率達 80%以上 )；可以用于高溫 (1000℃ )，高壓（ 30kPa）的氣體；全焊接氣密結(jié)構(gòu)，不會混入排氣、臭氣；結(jié)構(gòu)便于維護、清掃；根據(jù)使用溫度和 氣 體 的 種 類 選 擇 合 適 的 材 質(zhì) 。結(jié)構(gòu)：為了承受高溫條件下的熱應(yīng)力，將薄板加工成六角形狀的單體后組裝成機組，目的是分散熱應(yīng)力，構(gòu)成耐高溫的結(jié)構(gòu)（見圖 13 ） 高溫側(cè)（排氣）在僅依靠 風(fēng)機 的機外剩余壓力和煙囪的引力條件下，允許值為 50Pa 以下。最高使用溫度：與受熱側(cè)的回收溫度和操作壓力有關(guān)，但可達到1000 ℃ 。排氣中的粉塵濃度：當排氣通路為單流程時，由于傳熱面為平板，故 很 難 堵 塞 ， 粉 塵 濃 度 約 為 ~179。 最近，已經(jīng)開發(fā)出利用排氣預(yù)熱鍋爐給水的低壓損機組裝置。 b 、 板 式 錯 流 型 換 熱 器 排氣從垂直方向通過傳熱板，空氣從水平方向通過。特點：傳熱板通過彈性密封組合而成，能自由地吸收熱膨脹，故能滿足溫度變化形成的應(yīng)力變化的要求，幾乎不發(fā)生泄漏問題；由于傳熱面不焊接，可根據(jù)對象溫度的變化，選擇許多合適的材料，其適用范圍，從氧露點以下的低溫至 1000℃ 左右的高溫（見圖 15）；為了防止排氣中粉塵產(chǎn)生的磨損和堵塞問題，采取了許多相應(yīng)措施。用途：該裝置分為高溫型的氣 /氣換熱 H 型和 低溫型的氣 /氣，氣 /液換熱 L 型（見表 13）。此外，在食品、造紙、石油化學(xué)、電力、煉鋼等所有工業(yè)范圍內(nèi)熱回收系統(tǒng)中也可采用這種裝置。 表 13 H 型、 L 型 比 較 表 c 、 用 于 冷 凝 器 的 板 片 用于冷凝器的板片的連接氣體的角孔大，波紋節(jié)距也大，目的是提高冷凝傳熱效果，減少流體阻力。冷凝器的任務(wù)是將壓縮機排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑 予以冷卻使之液化，也就是說，當過熱蒸氣流經(jīng)冷凝器的放熱面時，將其熱量傳遞給周圍介質(zhì)，而其自身則被冷卻為飽和氣體，并進一步被冷卻為高壓液體，以便制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)使用。故，用于冷凝器的板片應(yīng)是專用板片，其角孔和節(jié)距加大，才能提高傳熱效率 和 減 少 熱 阻 。 e 、 板 管 式 板 片 板片組合在一起后，流道呈蜂窩狀，其中，一個流道較大，另一個流 道 較 小 ， 其 比 例 大 約 為 2:1 。 ⑥ 裝 置 化 板式換熱器 向板式換熱裝置發(fā)展說明 板式換熱器 已成為工業(yè)生產(chǎn)，余熱利用，建筑舒適化的重要的必不可少的設(shè)備；也說明 板式換熱器 的技術(shù)和應(yīng)用達到了更高的水準。今后，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，還會出現(xiàn)更多的裝置。 大型板殼式換熱器所用板片，由于受現(xiàn)有壓機噸位、尺寸及模具制造成本的限制，無法實現(xiàn)一次成型。我國大型板殼式換熱器板片采用油壓機模型成型作為波紋板片成型的方法，開發(fā)出整板分次連 續(xù) 壓 制 成 型 的 技 術(shù) ， 板 片 合 格 率 為 99% 。從 表中可知， 太平洋 換熱生產(chǎn)的 板式換熱器 有 3 類 ， 其 中 可 拆 式 換 熱 器 有 20 種 規(guī) 格 。 加熱器用于把流體加熱到所需溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生 相 變 。 預(yù)熱器用于預(yù)先加熱流體，以使整套工藝裝置效率得到改善。 過 熱 器 用 于 將 飽 和 蒸 汽 加 熱 到 過 熱 蒸 汽 。如釬 焊式板式蒸發(fā) 器 、 全 焊 式 黑 液 蒸 發(fā) 濃 縮 器 等 。 冷凝器用于冷卻凝結(jié)性飽和蒸汽，使之放出潛熱而凝結(jié)液化。 冷卻器用于冷卻流體到必要的溫度，如煉鋼、化工、造紙、食品工業(yè) 中 的 板 式 冷 卻 器 等 。 換熱器是合理利用與節(jié)約能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備。在制冷機中，蒸發(fā)器和冷凝器的重量占機組重量的 30% ~40%，動 力消耗占總動力消耗的 20% ~30%。由于在生產(chǎn)中存在的熱交換千變?nèi)f化，因此所需的換熱器必然各式各樣，但從承受高溫、高壓、超低溫及耐腐蝕能力上看，管殼式換熱器的數(shù)量和使用場所在 20 世紀 80、 90 年代仍居主要地位。 1 、 板 式 換 熱 器 的特點。 *2 數(shù) 據(jù) 來 源 于 太 平 洋 換 熱 設(shè) 備 制 造 公 司 。主要原因是流體在管殼式換熱器的殼程中流動時存在著折流板 —殼體，折流板 —換熱管，管束 —殼體之間的旁路，通過這些旁路的流 體，沒有充分參與換熱。 ? 對 數(shù) 平 均 溫 差 大 板式換熱器 兩種流體可實現(xiàn)純逆流，一般為順流或逆流方式?？傮w上是錯流的流動方式。 板式換熱器 能實現(xiàn)溫度交叉，末端溫差能達到 1℃ ；管殼式換熱器不能實現(xiàn)溫度交叉（即二次側(cè)出口溫度不能高于一次側(cè)的出口溫度）末端溫差只能達到5 ℃ 。例如對于已定的傳熱系數(shù) K 和熱容量 GCp 值， NTU 的大小就意味著換熱器尺寸的大小，即傳熱面積的大小。（ BRS） 板式換熱器 的 NTU 約為 ~（平均 ）。若采用對稱型（ BRS） 板式換熱器 ≈2 流程， A=95m2；而采用 管 殼 式 換 熱 器 ， 則 ≈14 流 程 ， A=320m2 。 ? 大型化 單板面積達 18m2 ， 單 臺 達 10000m2 。 ? 占 地 面 積 小 從 ? 分析可知，由于 板式換熱器 NTU 大，故在換熱量相同時，所需的換熱器的尺寸也小。 （ 見 圖 16 ） ? 重 量 輕 板式換熱器 的板片厚度僅為 ~,管殼式換熱器的傳熱管厚度為 ~。 ? 污 垢 系 數(shù) 低 （ 見 表 16 ） 從表 17 可知， 板式換熱器 的 表 16 污垢系數(shù) 單位：（ m2其原因是板間流體的劇烈湍動，雜質(zhì)不易沉積；板間流道死區(qū)少；不銹鋼換熱面光滑，附著物少；清 洗 容 易 等 。 圖 17 表示中間隔板的結(jié)構(gòu)，視換熱介質(zhì)的數(shù)目，中間隔板可設(shè)置一個，也可設(shè)置多個。 ⑴ 清 洗 方 便 把板式換熱 器的壓緊螺柱卸掉后，即可松開板束，卸下板片，進行機械清洗。 ⑶ 工作壓力達 8MPa 可拆式 板式換熱器 是靠墊片密封的，密封周邊長，而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差，墊片得不到足夠的壓緊力，所以最高工作壓力僅為 。目前釬焊式、全焊 板式換熱器 承受的工作壓力達 ~4MPa，板殼式可達 8MPa。 ⑷ 工作溫度達 1000 ℃ 可拆式 板式換熱器 的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度，用橡膠類彈性墊片時，最高工作溫度低于 200℃ 。 ⑸ 當量直徑 大 寬 —寬通道，寬 —窄通道等大通道 板式換熱器 的當量直徑 de 達28mm，（ 蘇州太平洋 換熱生產(chǎn)的 KBB， KNB 型 板式換熱器 屬這種型式），有一側(cè)或兩側(cè)可適用于含纖維、顆?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的換熱。釬焊式、全焊式和板殼式不使用密封墊片，故可在高真空條件下使用，適用流 體 的 范 圍 也 擴 大 了 。 ? 在許多工藝過程中，兩種流體的末端溫差僅為 1℃ 或更小，如區(qū)域供冷系統(tǒng)，冰蓄冷的乙二醇換熱系統(tǒng)，海水冷卻系 統(tǒng)和污水利用熱泵系統(tǒng)等。最近 蘇州太平洋 換熱生產(chǎn)的 BRH 型 板式換熱器 的板片是波紋淺（波深約為 2~)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2在上述幾種工藝過程中，采用高 NTU 板式換熱器 不僅可以取代管殼式換熱器，而且由于這種 板式換熱器 的 NTU 高，故所需換熱面積小，占地少，經(jīng)濟效益亦非常明顯。熱泵機組是廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，這些應(yīng)用場所對熱泵提出了如下要求 ：重量輕，體積?。ńM裝化），耐壓性能好、耐低溫性能好和具有高的密封性能等。 蘇州太平洋 換熱生產(chǎn)的 QH 釬焊式 板式換熱器 不僅可節(jié)省熱泵的空間，還能降低制冷劑的成本和制冷劑的滲漏，故在熱泵機組中大量地采用 它作為蒸發(fā)器和冷凝器。在吸收式制冷機中也用它作為溶液的換熱器。過去只能采用管殼式換熱器，但堵塞之后頻繁清洗和很難清洗 的缺點，促使相關(guān)行業(yè)開發(fā)新型的換熱器。目前已廣泛應(yīng)用于上述工藝過 程 中 ， 其 中 黑 液 濃 縮 裝 置 已 成 為 定 型 化 產(chǎn) 品 。 ? 在硫酸工業(yè)、制堿工業(yè)、煉油工業(yè)的冷卻過程中，板式冷卻器已取代了管殼式換熱器第三節(jié) 板 式 換 熱 器 用材料 材料是產(chǎn)品之本。 板式換熱器 材料質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于確保板片、密封墊片、壓緊板、中間隔板、夾緊螺柱、管法蘭和接管等主要零件及其焊接材料的真實性和可追溯性，從而才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和安全可靠性。 板式換熱器 主要零部件用的材料應(yīng)不低于國家標準 GB 16409《 板式換熱器 》或行業(yè)標準 JB8701《制冷用 板式換熱器 》的規(guī)定（見表 121）。 本章主要介紹板片、密封墊片等零件用材料的質(zhì)量要求和適用范圍。 板片的材質(zhì)對 板式換熱器 的性能、壽命、適用工況和板片成形質(zhì)量等均有重要的影響。板片常用的材料主要有奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合 金 、 鎳 及 鎳 合 金 和 銅 等 四 類 冷 軋 薄 板 。 表 121 板 式 換 熱 器 主 要 零 部 件 用 的 材 料 表 122 國內(nèi)外板片常用材料的牌號及其標 準對照 注： 1. UNS—美國金屬材料統(tǒng)一編號系統(tǒng) (Unified Numbering System) ； ASTM – AISI