传统的管壳式换热器传热系数低,占地面积大,维修不方便;钎焊板式换热器和激光全焊板式换热器采购成本高,不能拆卸检查;可拆卸板式换热器的适用温度受到限制。介绍了在以高温蒸汽为加热载体的换热站中,在可拆卸板式换热器前加装减温装置的方案的成功应用。
管壳式换热器已应用于控制中心、实验楼、变配电楼、装置区部分泵房、加药间等冬季供热换热站。加热载体为1.1MPa和230℃的蒸汽;加热载体为热水,供水温度92℃,回水温度70℃,供水压力0.5MPa,回水压力0.14MPa。由于原有的管壳式换热器设备陈旧,维修量大,蒸汽消耗量有逐年增加的趋势。因此,在2006年大修期间,将原来的管壳式换热器改造为板式换热器。
1板式换热器
板式换热器是一种新型高效换热器。它的发明始于187年,初主要用于食品工业。后来,它逐渐扩展到其他工业领域,如造纸、医药、冶金、采矿、机械制造、电力、造船、供热和石化行业。目前,世界知名板式换热器制造商包括瑞典的阿尔法拉瓦尔(Alfa-Laval)、德国的swep(shuruipu)、GEA公司、英国的APV、日本的久坂(日本版生产研究所)等。板式换热器由一系列波纹金属板组成。由于其特殊的结构,板式换热器具有以下优点[1]。
1.1总传热系数高,设备占地面积小
板式换热器的板件一般做成槽形或波纹形。渠道内介质流动呈现复杂的三维流动结构。其流向和流速不断变化,造成很大的扰动。低雷诺数(一般re=50~200)时会产生湍流(管式换热器的雷诺数要求大于2000)。由于扰动大,液膜厚度变薄,可以防止杂质在传热表面的沉积和粘附,从而降低污垢热阻。另外,板厚仅为0.6~0.8mm,热阻小。另外,在板式换热器中,冷流体和热流体分别通过板式换热器的两侧,流体流道较小,不会出现管壳式换热器那样的旁通流,因此总传热系数较高。如果采用水/水作为传热介质,板式换热器的总传热系数可达8360~25080kj/m2·h·℃,是管壳式换热器的3~5倍,但其设备体积仅为管壳式换热器的30%左右。
1.2高传热效率
板式换热器的传热效率非常高。世界上许多公司都能提供对数平均温差小的板式换热器产品△ TM=1℃。但是,冷热物流的小对数平均温差太小,会导致换热器的换热面积大,从工程应用的角度来看是不经济的。
1.3对数平均温差大
提高传热对数平均温差是提高传热效果的重要手段。流体流动的方向和方式会影响对数平均温差。板式换热器内的流体流动一般为并流或逆流,平均传热温差的修正系数一般在0.95左右。在管壳式换热器中,两种流体分别在壳侧和管侧流动。通常情况下,它是一种横流流动模式,即壳侧混流和管侧多股流。因此,传热平均温差的修正系数一般较小(约0.8)。
1.4装配灵活,操作灵活,维修方便。板式换热器由几个板组装而成。