板式换热器

板式换热器（精选10篇）

板式换热器 篇1

目前, 城市集中供热快速发展, 热用户与热网间大部分采用间接连接, 即设置热交换站, 换热器是热交换站的核心设备, 换热器的种类很多, 有板式换热器、管壳式换热器、容积式换热器、热管换热器等, 下面针对目前使用较多的板式换热器做重点介绍。

1 板式换热器简介

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成, 包括传热半片、密封垫片、压紧板、上下导杆、支柱、夹紧螺栓等主要零件。各种半片之间形成薄矩形通道, 通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比, 在相同的流动阻力下, 其传热系数要高出很多。

板式换热器的形式主要有可拆卸式和焊接式两大类, 板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。

2 板式换热器的基本结构

板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。

板片由各种材料制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹, 并在板片的四个角上开有角孔, 并镶贴密封垫片, 设备夹紧时, 密封垫片按流程组合形式将各传热板片密封连接, 角孔处互相连通, 形成迷宫式的介质通道, 使换热介质在相邻的通道内逆向流动, 经强化热辐射、热对流、热传导进行充分的热交换。

框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。

板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间, 然后用夹紧螺栓夹紧而成。

3 板式换热器的特点

1) 传热系数高。

由于不同的波纹板相互倒置, 构成复杂的通道, 使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动, 有利于强化传热, 能在较低的流速下形成激烈的湍流状态, 结垢可能会降低, 传热效率高, 板式换热器传热系数高达3 000 W/ (m2·℃) ～7 000 W/ (m2·℃) 。

2) 占地面积小。

板式换热器结垢紧凑, 单位体积内的换热面积为管壳式的2倍～5倍, 也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所, 因此实现同样的换热量, 板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5～1/10。

3) 重量轻。

板式换热器的板片厚度仅为0.4 mm～0.8 mm, 而管壳式换热器换热管的厚度为2 mm～2.5 mm, 管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多, 板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。

4) 容易改变换热面积或流程组合。

只要增加或减少几张板, 即可达到增加或减少换热面积的目的;改变板片排列或更换几张板, 即可达到所要求的流程组合, 适应新的换热工况, 而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。

5) 制作方便。

板式换热器的传热板是采用冲压加工, 标准化程度高, 并可大批生产。

6) 耐压能力高。

传热板片流道四周采用加强结构, 相邻板片波纹波峰相互支撑, 形成大量触点, 接触点分布均匀提高了板片的刚性, 耐压能力提高, 最高可达2.5 MPa。

7) 压力阻力损失小。

传热板片角孔处波纹方向科学采用流线型设计, 避免流动死区, 流道当量直径大, 减小了压力损失。

8) 拆卸方便、快捷。

由于胶垫为免粘挂垫, 板片悬挂在上导梁, 夹紧螺柱为快装式结构, 在清洗设备板片时可快速拆下螺柱、移动板片来清洗板片、更换胶垫。

9) 运行安全可靠。

板式换热器密封垫片在板片夹紧状态下变形小, 回弹性好, 组装及维修重新组装后垫片密封可靠, 换热器无内泄现象, 如有外泄现象可及时发现处理, 密封垫片老化速度慢。

10) 使用寿命长。

传热板片采用免粘挂垫结构, 避免了粘结剂对传热板片的腐蚀, 传热板片拉伸成型时, 采用非同时合模新工艺, 保证了板片的均匀拉伸, 波纹尺寸精确, 使得传热板片各部分耐腐蚀能力及机械强度均匀, 从而延长了板式换热器的使用寿命。

4 板式换热器选型

1) 板型选择。

板片形式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大、允许压降小的情况, 应选用阻力小的板型, 反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况, 确定选择可拆卸式还是焊接式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片, 以免板片数量过多, 板间流速偏小, 传热系数过低, 对较大的换热器更应注意这个问题。

2) 流程和流道的选择。

流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道, 而流道指板式换热器内, 相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下, 将若干个流道按并联或串联连接起来, 以形成冷、热介质通道的不同组合。

流程组合形式应根据换热和流体阻力计算, 在满足工艺条件要求下确定。尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近, 从而得到最佳的传热效果。

3) 压降校核。

在板式换热器的设计选型时, 一般对压降有一定的要求, 应对其进行校核。如果校核压降超出允许压降, 需重新进行设计选型计算, 直到满足工艺要求为止。

5 不同采暖系统的换热器选型计算

目前, 室内建筑采暖系统多种多样, 有暖气片系统、地暖系统或空调系统等。对于暖气片系统, 一般设计供、回水温度为85 ℃/60 ℃或80 ℃/60 ℃, 按一、二次网参数选择满足要求即可;而对于地暖或空调系统, 一般设计供、回水温度为60 ℃/50 ℃, 二次网侧应采用混流方式进行选择计算, 具体见图1。

根据多种参数的选型比较, 换热器二次网侧供、回水温度按75 ℃/50 ℃选择计算相对比较经济, 如图1所示, 二次网供、回水管之间设置有连通管, 并设置有两道阀门, 闸阀起关断作用, 蝶阀起调节作用, 通过调节蝶阀使得二次网进、出水温度变为60 ℃/50 ℃。对于混流, 换热器二次侧管径、连通管管径计算如下:

根据图1, 满足以下计算公式:G1+G2=G, G1×75+G2×50=G×60, 故得出:

G1=0.4G;G2=0.6G。

根据计算出的G1, G2选取相应的管径即可。

6 多台板式换热器布置

同一个系统换热器为3台或3台以上, 为使各台换热器流量分配均匀, 换热器一次网侧应采用同程式布置, 具体布置见图2, 图3。

1) 一次网供、回水从同一方向进出换热器, 见图2。

2) 一次网供、回水从不同方向进出换热器, 见图3。

摘要：针对板式换热器的工作原理、基本结构进行了介绍, 具体阐述了板式换热器的各种特点, 包括传热系数高, 占地面积小, 制作方便等, 并对其应用及选型布置中应注意的问题进行了分析, 以指导实践。

关键词：板式换热器,特点,选型

参考文献

[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.

[2]李善化, 康慧.实用集中供热手册[M].北京:中国电力出版社, 2006.

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2008.

板式换热器 篇2

第一节 施工方法

依据施工图的技术要求、设备说明书要求，确定设备、管道和风道的位置及标高，划线安装，特殊要求与设计、甲方(或监理方)协商解决。

施工流向：先核对基准线，先定位，划线后安装。

第二节 施工准备

施工图的审核交底

由公司主管经理组织技术人员、施工人员及设计人员对施工图进行审核，达到熟悉图纸，便于施工的目的。施工图中不清楚的地方请设计人员解释交底，互相交流，达到设计、施工和使用的目的。

设备、材料准备

依据施工图提供的设备、材料明细表及施工进度计划订购设备、材料，并要求生产厂按期供货。工程所需材料及配件按施工进度分批运到施工现场。

某某工程 2 第三章 工程施工监督检查、验收的要点

第一节 制冷设备安装

水泥基座找平，划线后安装。

在设备底座地脚螺栓附近垫铁，用水平仪检查其纵向(筒体轴向)与横向的水平度，每米长度上其不平度不超过0.5毫米。设备安装方向正确中心线位移不超过5毫米。

用水泥浆浇灌底座及地脚螺栓。水泥干固后再按第二条复查。

第二节 冷却塔安装

冷却塔安装平衡牢固。

冷却塔的出水管口及喷嘴的方向和位置正确、布水均匀。

第三节 泵类安装

在基座上划线后安装。

在泵座地脚螺栓附近垫铁，将底座垫高约20—40毫米，检查离心泵泵体水平度，每米不超过0.1毫米，水平联轴器应保持同轴度；轴向倾斜每米不超过0.8毫米；径向位移不超过0.1毫米。

用水泥浆浇灌泵座及地脚螺栓。3—4天水泥于固后，再按第2项复查。

第四节 箱罐安装

箱罐标高允许偏差±5毫米，水平度每米长度不超过10毫米，垂直度每米高度不超过10毫米，中心线位移不超过5毫米。

箱罐的支、吊、托架安装应平直牢固，位置正确。

某某工程 3（1）支架立柱位置不超过5毫米，垂直度每米高度不大于10毫米。（2）支架横梁上平面标高为±5毫米，侧向弯曲得米长度不大于10毫米。（3）敞开箱罐做满水试验，不漏为合格。密闭箱罐应以工作压力的1.5倍作水压试验。

第五节 组合空调器、新风空调器的安装

对水泥基础找水平、划线安装。

按设计要求在底座与基础之间垫橡胶块及钢板，方向正确中心线位移不超过5毫米。

第六节 板式换热器安装

水泥基础找平、划线后安装。

在设备底座地脚螺栓附近垫铁找平，每米不超过5毫米；方向正确，中心线位移不超过5毫米。

用水泥浆浇灌底座及地脚螺栓。水泥干固后再按第2条复查。

第七节 阀门与法兰安装

阀门安装前做强度和严密性试验，强度与严密性试验压力为出厂规定的压力。阀门安装位置、方向、高度应符合设计要求，不得反装。装带手柄的手动阀门，手柄不得向下。

阀门与法兰连接时，不得强力对接，石棉垫片应擦油，螺栓应均匀紧固。

第八节 焊接要求

焊接工人应有焊工操作证。

管子对口的错口偏差，应不超过管壁厚的20%，且不超过2毫米。调正对口间隙，不得加热张拉和弯曲管道的方法。

管道对口焊接时，当管壁厚度大于等于5毫米时，应磨成V型口，并有一空间

某某工程 4 隙。用气割加工管道坡口时，必须除去坡口表面的氧化皮，并将影响焊接质量的凹凸不平处打磨平整。

管道的对口焊缝或弯曲部位不得焊接支管。弯曲部位不得有焊缝，接口焊缝距起弯点应不小于1个管径，且不小于100毫米，接口焊缝距管道支、活架边缘应不小于50毫米。

双面焊接管道法兰，法兰内侧的焊缝不得凸出法兰密封面。

第九节 管道安装

管子及管件在安装前应将内外壁的铁锈及污物清除干净，并保持内外壁干燥。液体管道不得向上安装成“”形，以免形成气囊。气体管道不得向下安装成“”形，以免形成液囊。

从液体干管引出支管，应从干管底部或侧面接出；从气体干管引出支管，应从干管顶部或侧面接出。有两根以上的支管与干管相接，连接距离应相互错开。

设备相接，管道不得强迫对口。

管道穿过墙或楼板应设大于管径一级的钢套管，焊缝不得置于套管内。钢制套管应与墙面或楼板底西平齐，但应比地面高20毫米。管道与套管的空隙应用隔热或其他不燃材料填塞，不得作为管道的支撑。

各设备之间连接的管道，其倾斜度及坡度应符合设计要求。管道水平段有一定坡度，其斜度应符合设计要求。

冷凝水管选用镀铸管，丝扣连接，有一定坡度，其斜度应符合设计要求。

第十节 风管的制作与安装

【风管的制作】：

（1）薄钢板风管采用镀铸板咬口制作，镀铸钢板的厚度应符合规范要求。（2）矩形弯管的弯曲半径应符合规范要求。

（3）风管的表面应平整，圆弧均匀；咬口缝应紧密，宽度均匀。

（4）风管外边长度允许偏差，小于或等于300毫米为-1毫米；大于300毫米为-2毫米。矩形法兰内边尺寸允许偏差为+2毫米，不平度不应大于2毫米。

（5）风管与法兰连接，翻边尺寸应为6一9毫米，翻边应平整，不得有孔洞。

某某工程 5 【风管及部件的安装】：

（1）风管与部件的可拆卸接口，不得装设在墙或楼板内。

（2）支、吊、托架的预理件或膨胀螺栓，位置应正确、牢固可靠，埋入部分不得有油污及油漆。

（3）保温风管支、吊、托架的间距应符合设计要求或规范。（4）悬吊的风管应在适当位置，设置防止摆动的固定点。

（5）支、吊、托架不得设置在风口、风阀、检视门处，吊架不得直接吊在法兰上。宜设在保温层外部，在保温层与支、吊、托架间加垫木,不得损坏保温层。

（6）法兰的填料厚度为3一5毫米,垫木不得凸入管内,连接法兰的螺栓应均匀紧固。

（7）风管水平安装时，允许偏差每米不大于3毫米，总偏差不大于20毫米。（8）风管垂直安装时，允许偏差每米不大于2毫米，总偏差不大于20毫米。（9）风管的调节装置应装在便于操作的部位。

（10）防火阀安装，方向、位置应正确，易熔件应在系统安装后装入。（11）风口安装应平整，位置正确，转动部分应灵活。

（12）风管与设备、部件采用柔性短管连接，应松紧适当，不得扭曲。

第十一节 冷水系统和冷却水系统水压试验

冷水管、冷却水管与设备连接前，必须反复多次冲洗排污，直至流出的水不带污物为止。

冷水系统及冷却水系统试验压力升至系统压力1.25倍后，保持1分钟压力降不大于0.02Mpa，然后降至工作压力，并保持12小时，进行外观检查以压降不超过0.05Mpa，不渗不漏为合格。

凝结水管安装完毕向风机盘管积水盘浇灌自来水，检查凝结水管坡度排水通畅，丝扣连接部分不渗不漏为合格。

第十二节 水管及风管保温

所有需保温的管道在保温前必须经过防锈处理(镀铸管、风管除外)再进行保温。隔热层应平整、密实，不得有裂缝、空隙等缺陷。

某某工程 6 隔热层的纵向、横向接缝应错开。阀门、法兰处的隔热层应能单独拆卸。玻璃布保护层应搭接均匀，松紧适度。

第十三节 系统调试 第一小节 系统运行

【启动】：按手动方法启动。

A、启动冷却水泵和冷媒水泵，向机组供水，并调整至给定值。

B、合上溴化锂制冷机电控箱的电源开关，并把“自动”、“手动”转换开关拨到“手动位置”。

C、启动发生器泵，通过阀门调节送往两个发生器的溶液量。D、启动吸收器泵，观察吸收器的喷淋情况。

E、慢慢打开蒸汽截止阀，向高压发生器送汽，待溶液浓度升高，沸腾和飞溅正常后，将蒸汽压力调至设计值，并及时把管道内凝水排除，以防水击。

F、当蒸发器液囊中的液位高于视镜时，启动蒸发器泵。蒸发器中冷剂水的喷淋情况可通过阀门调节。

G、启动各房间的风机盘管。H、启动新风机组。【检查调整】

A、对溴化锂制冷机溶液浓度与冷剂水比重的测定及其溶液循环量的调整。B、检查发生器泵、吸收器泵和蒸发器泵的振动噪音及温度。C、检查冷却水泵、冷媒水泵的振动噪音及温度。

D、检查风机盘管的送风情况，拧松供水的放气阀将空气放出,直到喷出水为止。E、检查新风机组送风情况，通过调节供回水管阀门的开启程度调节其冷量。F、检查各层支管路上供、回阀门的开启程度，达到调节各楼层供冷量均衡的目的。

G、检查冷却塔及风机的运行状况。

某某工程 7 第二小节 准备工作

汽、水管系统检查：如：冷却水泵、冷媒水泵、冷却塔及风机、风机盘管、组合空调柜等设备运行是否正常。

螺杆制冷机检查 气密性检查：

压力检漏：采用在真空系统充入0.8一1公斤/平方厘米表压的氮气，然后用涂肥皂水或洗涤灵的方法，若发现泡沫连续或断续长出，应予消除。

真空试验：压力检漏合格后，进行真空试验，按说明书要求把机内的真空抽到相应数值，保压24小时后，其压力升高不超过1毫米汞柱为合格。

电气设备和自控仪表检查。充灌溶液(方法按其说明书操作)。

第三小节 停车

关闭加热蒸汽。

发生器泵、吸收器泵、蒸发器泵、冷却水泵和冷媒水泵继续运行20分钟，停止各泵运转。

切断控制箱的电源。关闭机组各阀门，以防漏气。关闭各层风机盘管及新风机组。至此,系统调试工作结束。

某某工程 8 第四章 保证工程施工质量、进度、安全的主要措施

公司工程管理部在工程施工的不同阶段到施工现场，对施工中存在的质量、进度及安全等方面的问题监督检查。项目经理部按专业分工设工程技术人员监督施工的全过程。

第一节 保证施工质量的主要措施

熟悉掌握施工图、施工规范等技术资料。对施工现场的实位轴线、标高核实验收。

对购进的材料、零部件外观及合格证等文件的验收。

对购进的设备协同甲方或监理方进行外观及合格证、装箱单等文件的核实验收。

第一小节 施工后质量的控制措施

工程完工自检后报公司工程管理部初验，合格后再提出验收申报表。项目竣工验收。

提交竣工图及其他技术文件资料。

第二小节 施工中质量的控制措施

现场工程师采取观察、检查、测量等手段监督施工工艺。

隐蔽工程完成后先自检、专职检，再填报隐蔽工程质量验收通知单，报甲方或监理方验收。

工程变更或技术变更时采取以下程序：变更图纸(或工程变更)一→甲方签字(或监理方签字)一→填写洽商单一→现场工程师一→施工工长一→施工。

某某工程 9 第三小节 保证施工进度的主要措施

熟悉掌握施工图、施工规范等技术资料。对施工现场的实位轴线、标高核实验收。

对购进的材料、零部件外观及合格证等文件的验收。

对购进的设备协同甲方或监理方进行外观及合格证、装箱单等文件的核实验收。

第二节 保证施工进度的主要措施 第一小节 施工前进度的控制措施

编制工程施工进度计划。制定采购设备、材料计划。做好施工图纸的会审交底工作。

组织施工人员勘察现场，办理各种进场手续。

第二小节 施工中进度的控制措施

建立工程进度的工作日志。

每日、每周、每月检查计划进度与实际进度的差异。

每天召开工段长现场会，研究分析影响进度的因素，确定解决方案，重新调整进度计划。

第三小节 施工后进度的控制措施

当实际进度与计划进度发生差异时，在保证工期不突破的情况下，分析原因采取以下措施：

【技术措施】：实行平行流水立体交叉等作业方法。【组织措施】：增加施工人员及工作班次等。

某某工程 10 第三节 保证安全的主要措施

施工现场设专职安全员，负责工程施工的安全工作。

施工人员进场前进行场前安全教育，填写“进场前安全教育登记表”，并与公司签订安全协议书。进入现场人员戴安全帽，不准穿拖鞋，高空作业系安全带。

施工现场安放灭火器，明火作业事先清理掉易燃物，设着火人，防止火灾和不必要的伤害。

施工现场严格做到工完料净场清，下班后清理现 废料堆放在指定地点。

板式换热器 篇3

关键词：冲渣水余热；板式换热器；节能

一.概述

高炉冲渣池是冶炼过程中最末端工艺，高炉冲渣是指将高炉排出的熔融状态的废渣进行水淬，使之粒化的过程。水淬主要处理工艺有：过滤法（OcP）、因巴法、拉萨法、图拉法、明特克法等。高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却，这一过程中能够产生大量温度在70～85℃的热水。冲渣水所含热量巨大以一台630m3高炉为例，冲渣水一天所携带的热量约408MW（约合50t标准煤）。高炉冲渣水低温余热的特点是：热源温度较低，但其流量却相当大。回收高炉冲渣水的余热，既能节约能源，又能保护环境，具有重要的意义。目前，提出对冲渣水余热的回收方式有：利用冲渣水采暖或作浴池用水；冲渣水余热发电。

二.当前渣水余热利用的形式

1.采用平流池沉淀与高效自清洗过滤器相结合的工艺。在冲渣水退水管道上安装钢丝隔离网， 水流经后部由鹅卵石和钢丝网编配的过滤层沉淀池， 过滤后绝大部分杂质留在沉淀池， 后再渗人清水池， 再由水泵加压后直接供往采暖用户。水泵出口安装高精度自清洗 过滤器， 清除细小的悬浮物， 保证采暖水的畅通。

优点：系统简单，投资低

缺点：冲渣水的总溶解固溶物太高，水平衡状很容易被打破，溶解度低的物质易析出而形成松散水垢，高速过滤器又不能使冲渣水中的悬浮物充分的过滤，加上采暖未端的水流速较低，悬浮物极易沉积造成未端管道堵塞。且管道腐蚀严重。

典型用户：宣钢8#高炉冲渣水采暖系统。

2. 水渣池中的冲渣水（一次热媒）经冲渣水循环泵进入换热系统，经冲渣水专用过滤器两级过滤后进入换热器，冲渣水在换热器内通过冲渣水专用换热器与采暖水进行间接换热，把热量传递给采暖水，降温后排回冲渣水池。二次冷媒的采暖回水经循环泵打入换热器被加热后供用户使用，周而复始实现供暖。

优点：系统运行稳定，冲渣水不进入末端换热系统有效的解决了末端管路的腐蚀。换热器选用耐腐蚀材质维护简单成本低。

缺点：初投资高.由于冲渣水中氯离子含量高对普通的钢材及普通不锈钢有腐蚀作用，很多企业为了降低投资选用普通不锈钢或双向不锈钢作为过滤器及换热器的主要用料，造成换热系统在运行一段时间后换热器及过滤器腐蚀严重，换热器阻力加大换热效率明显降低，换热后的采暖水难以达到设定温度影响采暖效果。

典型用户：河北敬业钢铁集团。太刚5#高炉。济钢3台750m3高炉等。

三.具体案例分析

3.1设计内容

镔鑫特钢有限公司拟提取1#2#两台680立高炉的冲渣水余热。供生活区采暖及生活热水需提取渣水热量16.8MW，采暖面积8万平方米（生活区6万平方米.生产区2万平方米）采暖负荷6.4MW，加热电厂冷凝水160 t/h采暖负荷5.6MW，

3.2渣水原始参数

冲渣水成分：

总硬度： 890.89mg/L

钙离子浓度 278.56mg/L

总碱度 76.27mg/L

氯离子 536.47mg/L

总溶固 2246 mg/L

PH值 8.9

3.3换热系统设计

换热站内设置高炉冲渣水余热回收系统1套，系统中主要设备包括：冲渣水一级过滤器、冲渣水一级过滤器、渣水专用换热器、过滤器配套设备、超声波防结晶阻垢设备、水泵阀门系统设备、仪表系统设备和电控系统设备等。

3.3.1水循环系统

高炉冲渣水的一次热媒系统（ 高温高炉冲渣水），在PLC控制下，按照所需流量流经换热器，将热量传递给二次冷媒（ 被加热水），降温后回流到冷却水池；二次冷媒回水首先进入循环水泵，再进入换热器，获取热量后供至用户，供水温度由智能温控装置自动控制。

3.3.2压力控制系统

二次热媒回水压力处于某一设定范围内，二次热媒回水压力低于设定范围下限时补水泵自动开启升压，压力达到设定范围上限时补水泵自停。二次热媒回水压力超过设定范围上限1.1倍时，补水箱电磁阀打开膨胀水量开始流回补水箱，二次热媒回水压力超过设定范围上限1.2倍时安全阀排水泄压，维持二次热媒回水压力适宜。

3.3.3温度控制系统

温度控制装置，根据室外温度变化调节采暖供水温度，调节采暖系统的热负荷，避免室内温度受气候变化而出现的过冷、过热，维持温暖、舒适的室内环境，并最大程度地节省能耗。

3.4主要设备选型

3.4.1冲渣水过滤机组参数

换热站过滤系统是余热回收系统的关键设备，由冲渣水一级过滤器和二级过滤器组成冲渣水过滤器，一级过滤器过滤精度1000 um，一级过滤器过滤精度300 um，滤网材质为钛编制网，自冲洗时间为30s.

3.4.2冲渣水专用换热器参数

由于冲渣水氯离子浓度为536mg/L，根据氯离子在不锈钢中的使用范围。换热站选用2台冲渣水专用钛板换热器。

3.4.3其他相关设备参数

1）采暖水管道除污器，管径：DN450。

2）冲渣水超声波防结晶阻垢装置，安装方式：户外。

3.5投资估算及经济分析

3.5.1 投资估算

本项目静态投资约2000万元，其中

渣水换热站约：1200 万元（其中设备投资700万元），占静态投资的60 %；

供热管网建设费用约： 500万元，占静态投资的25%；

新增加热用户及旧用户改造：300万元，占静态投资的15%。

3.5.2 经济分析

项目年总收益797.7万元。

项目年耗电量（按供热量比例×视在功率×24×350）：（6.4×120×0.5+5.1×350×0.25+7.7×350×1）÷（19.2×350）×340×24×350=1498231kWh。按0.56元/kWh计算，年电费83.9万元。

项目年耗新水量：1000×2%×24×350=168000t，按2元/t计算，年水费33.6万元。

项目年工人工资40万元。

项目年总成本157.5万元。

项目年净收益640.2万元。

四、结束语

板式换热器在镔鑫使用一个采暖季后系统运行良好，换热效率高，克服了其他换热器普遍存在的结垢堵塞现象，采暖水水温一直在70℃以上，采暖洗浴效果良好，节约了大量蒸汽，给镔鑫钢铁带来了巨大的经济社会效益。

参考文献：

[1]氯离子对不锈钢的腐蚀

[2] 王铁民，高炉冲渣余热回收的试验研究与利用分析；冶金动力，2013，07；43-44

[3]盖洪江，董晓青 高炉冲渣水余热采暖技术分析[J].现代冶金，2013，06

板式换热器运行情况分析 篇4

铁电公司供热首站目前安装有4台板式换热器 (以下称换热器) , 为铁岭市区部分区域提供冬季采暖热源。换热器的主要技术规范如表1所示。

换热器的加热蒸汽来自汽轮机的中压缸排汽, 此蒸汽进入换热器放热, 将换热器的水侧循环水加热, 热水提供给用户采暖。在换热器里, 蒸汽凝结成的疏水, 再经疏水管道进入疏水箱, 换热器与疏水箱两者竖直高度差1 m, 2台换热器并列运行, 疏水进入同一个疏水箱。疏水箱无抽真空或者冷却设施。疏水箱的水经疏水泵输送到凝汽器或者除氧器。

换热器在运行中出现如下情况: (1) 疏水水位经常偏高, 疏水不畅通。 (2) 疏水温度偏高。比如, 换热器进汽压力为0.37 MPa, 疏水温度即达到141 ℃。 (3) 平稳增加换热器蒸汽量, 疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀。表2为换热器的运行参数。

1 关于疏水温度100 ℃以下的疏水压力轻微正压和负压的原因

如表2所示, 换热器的疏水温度在100 ℃以下时, 疏水的压力 (本文所说压力均为表压力) 为轻微负压力或者轻微正压力。这是因为疏水箱没有冷却设施或者抽真空设备, 疏水温度即使在100 ℃以下, 疏水箱也不能出现真正稳定的真空。出现忽高忽低的压力是由于疏水箱这个密闭系统内疏水排放量与排入量不平衡所造成的。这是轻微的暂时的不平衡。

2 关于疏水不畅通, 换热器疏水水位偏高的原因

低压加热器的疏水不畅是一个常见问题, 它有几方面原因:疏水管道弯头过多, 疏水阻力大;疏水压头过小;疏水管道高度差太小;疏水管径太细。如表2所示, 换热器的疏水水位有2个水位上升区段:第一, 在100 ℃以下时, 疏水温度由73 ℃降低到54 ℃, 换热器的疏水水位由165 mm上升到300 mm。正常运行中, 换热器循环水侧不做调整, 疏水温度的降低代表换热器的进汽量在减小, 由于进汽量小, 换热器的进汽口处蒸汽被迅速冷却凝结而形成真空, 粗略计算, 0.001 MPa的真空即可托起100 mm的水柱, 换热器进汽压力为负数是可以监测到的, 因此进汽量越小, 疏水水位反而越高。也就是疏水压头过小引起的疏水不畅通。第二, 在100 ℃以上时, 疏水温度越高, 疏水水位越高。疏水温度由100 ℃上升至141 ℃, 疏水水位随之由220 mm上升至395 mm, 疏水压力也平稳上升, 但疏水压头几乎是个常数, 为0.1 MPa (疏水压头等于进汽压力减去疏水压力) 。由于换热器换热功率不足, 蒸汽放热传导不充分, 疏水焓值高, 导致疏水温度与压力偏高, 造成疏水压头几乎不变, 而进汽量增大, 疏水量也随着增大, 结果疏水水位高。

3 关于疏水温度高的原因

上一段论述中已经提到一个原因, 就是换热器的换热功率不足, 与换热功率有关的因素有换热面积、表面传热系数等等。换热面结垢或附着杂物, 会降低传热系数。另外, 冷却水量不足也是一个重要原因。实际运行中, 换热器的循环水侧的流量长期为1 100 t/h左右, 远低于设计流量。冷却水量不足造成疏水温度高。今后要在换热器运行方式上做调整, 提高循环水流量。

4 关于换热器的疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀的原因

如表2所示, 疏水温度由100 ℃上升到141 ℃, 过冷度大致为几摄氏度。在水侧工况不变的情况下, 换热器的汽侧疏水温度会随着蒸汽流量的增加而升高, 也就是疏水的过冷度会越来越小, 但是, 疏水过冷度的减小与蒸汽流量的增加不是线性关系, 而是近似抛物线的关系, 也就是我们看到疏水温度超过100 ℃以后, 疏水的过冷度几乎不再变化。随着蒸汽流量的增大, 疏水流速加快, 特别是疏水量增大到原疏水段出现汽液两相流时, 我们也可以认为是汽液两相流换热段延长后移, 换热器的换热效率会突增, 因此我们看到的现象是当逐渐平稳增加蒸汽量, 疏水温度逐渐升高, 当升高到一定温度, 换热器开始出现极其轻微的闷响和振动, 若继续增加蒸汽量, 这种轻微的闷响并不会突增, 而是出现一个维持平衡的缓和区域, 这是轻微汽液两相流换热效果出现在原疏水段的结果。

换热器的换热形式基本是对流换热, 单位时间内通过某换热表面的热量称为热流量, 用Φ表示:

式中, A为换热面积;h为表面传热系数;Δt为换热板壁面与液体的温差。

就表面传热系数的数量级来说, 强制对流的水为1 000～15 000 (W/m2·K) 。存在相变的水 (蒸汽凝结) 为5 000～25 000 (W/m2·K) , 由此可见, 在相同情况下, 存在水相变的表面换热系数是普通强制对流的近2～5倍。由于对流换热形式的改变强化了换热效果, 所以换热器的疏水能较长时间在轻度不饱和且较高温度的状态下维持稳定运行而不发生气蚀。

但是若此后再增加蒸汽量, 汽液两相流会逐渐恶化, 即疏水中汽体更多, 液体更少, 加热器会明显振动, 即发生气蚀。

5 结语

受天气以及热用户的影响, 换热器会遇到多变的运行工况, 而细致掌握换热器在疏水水位、疏水水温变化时的本质原理, 对换热器的安全经济运行非常重要。

摘要：板式换热器属于低压换热器, 近年来在国内供热领域应用逐渐增多, 其运行方式以及设备制造安装均对板式换热器的性能有着重要影响, 现主要论述了板式换热器在运行中出现的几个问题, 为安全运行积累经验。

关键词：板式换热器,汽液两相流,饱和温度

参考文献

[1]阿法拉伐有限公司.板式换热器安装使用说明书

板式换热器 篇5

一,概述

铁岭亿达节能设备有限公司是一家以生产热交换设备为主的,专业的换热器制造厂.生产的产品有

SRZ,SRZ,RZGL空气散热器,板式换热器,集中供热用换热器机组等.公司坐落于昌图县昌图镇,占地面积10000平方米,建筑面积4000平方米,年销售收入270万元.现有职工65人,其中中级职称以上人员10人.生产的换热器应用非常广泛,凡涉及到温度变化,能量被有效利用的场所都能采用换热器.目前,国内,外换热设备的使用已非常普及,但国内产品技术远落后于国外,在我省还没有一家有点规模的换热器生产厂,能生产板式换热器的生产厂几乎没有,而板式换热器与其它类型的换热器相比,具有传热效率高,结构紧凑,占地面小,操作灵活性大,应用范围广,热损失小,安装拆洗方便,使用寿命长等特点.在相同的压力损失情况下,其传热系数是列管换热器的3~5倍,占地面积为列管换热器的1/3,金属消耗量只有列管换热器的2/3,两种介质的传热平均温差可以小至1oC,热回收效率可达99%,因此板式换热器得到了广泛应用.我公司主营产品正是热交换产品的设计制造,有专业化的生

产设备,有熟悉换热器设计技术和生产技术的工程技术人员5名,其中高级工程师3名.在该项目实施上有明显的优势.综上所述,我公司基础好,有较强的实力,具有较强的创新能力.时逢国家发展民营经济的宏观政策,我们要抓住这个千载难逢的机遇,实现板式换热器的产业化.我公司完全具备这种能力,我们坚信,通过我们的努力,一定会在国内外激烈的竞争中拥有更多的市场份额,为振兴辽宁老工业基地做出了应有的贡献.二,技术可行性分析

该项目技术成熟,市场潜力巨大,项目建成后,可以填补省内换热产品的空白,技术水平属于国内先进水平.具体技术参数如下:

1,传热系数达到国产BR系列换热器的高水平,定性温度在40oC,流速在0.5m/s时,传热系数达

4000W/m2·oC.2,产品的耐压能力达到GB16409规定的1.6MPa3,项目建成后,产品最大单板面积由1m2,提高到2.0m2,最大液体通过能力为2000m3/h(板式换热器的最大处理能力主要体现在单板最大面积上).可以满足国内大型换热机组的要求.4,从制造工艺上看,板片与垫片粘接采用专有技术——高温固化工艺,提高了密封垫的使用寿命,大量地节约了用户的维护费用,不但提高了产品的质量及可靠性,而且也提高了社会经济效益.三,项目成熟程度

该产品技术完全成熟,已经在我公司生产近一年,产品技术先进,经有关专家认定属国内领先水平,接近世界先进水平.节能效果显著,通过用户实际测试,换热系数比其它同类换热器高出10%.用户反映良好,认为该产品应该是重点推广的高效节能产品.经过一年多的筹建,我公司已经投入资金430万元,增添了新型的加工设备,完成了投产前期的一切准备工作并已开始试生产,试生产证明,我公司已经具备了良好的生产条件和加工能力,生产加工工艺及检测手段完善,质量保证体系健全,产品质量稳定,成品率合格率达100%,完全具备了生产高效换热器的生产条件.四,市场需求情况

该项目产品主要应用于冶金,化工,使用,水电,核电,机械,轻工,农业,城市建设,造船,海水淡化等领域,市场前景非常可观,据预测全世界每年需用各类换热器约折合64亿人民币,国内市场约12亿,国外市场约52亿元,这样大的市场中国产的换热器只有16%,约10亿

元,其它均被国外产品占领,在国内的市场中多数属于低端产品,我省产品的市场占有率就更低了.随着人们对环境污染的重视,集中供热成为城市的基础设施之

一.特别是建造电厂的同时实施热电联产,使间接供热系统中板式换热器的应用越来越广泛.仅仅是城市集中供热这一项,预计在未来的几年中每年将增加1亿元的市场容量.由此可以看出,板式换热器蕴藏着极大的市场潜力.五,投资估算及资金筹措

计划总投资800万元,累计已投资金430万元,其中土地,厂房投资280万元,设备及检测仪器仪表投资150万.本计划投资300万元,其中银行贷款100万元,用于购置系列组合模具;自筹资金150万元,购置一台一万吨液压机,申请政府补贴50万元,作为流动资金.见下表.单位:万元 总计 申请科技三项费用 申请银行贷款 企业自筹资金 其它 资金 无偿 有偿 贴息 风险投资 计划总投资 800 累计已投资金 430 本年申请资金 200 50 50 100 尚需投入资金 170 50 40 80 六,经济和社会效益分析 以100m2该产品为例,每台售价7万元,其中材料费3.8万元,人工费1.1万元,管理财务费0.35万元,利税1.75万元.该项目建成投产后可形成年产值1700万元,按每年利税260万元计算,只三年多一点就可收回总投资,其经济效益显著.六，投资风险分析:

任何投资都具有风险性,同样高效板式换热器项目的投资也具有投资风险,我们认为此项目主要有两个方面的投资风险,即中国加入WTO的风险和经营风险.WTO风险:WTO风险实际上是市场风险之一.中国已经加入WTO,国外的一些自动化立体仓库的生产企业会涌入我国,这样势必会使竞争更加激烈,更加残酷,但国外公司的唯一的优势是技术上的优势,对于劳动密集型的机械加工来说,我们又占有绝对的优势,通过引进,消化,吸收国外的先进技术,逐步赶超世界先进水平,就会大大提高我们公司的竞争力,尽量避免这一投资风险.七，经营风险:

任何一个好的产品或好的项目,都离不开良好的经营,也就是说,没有良好的经营管理,任何好的项目或产品也无法发展.经过近两年的市场开发工作,我公司在板式换热器方面积累了较丰富的经验,相信能够在纷繁复杂的市场竞争中,把握机遇,开拓进取,把板式换热器开发的尽善尽美,尽最大限度地满足用户需求,逐步扩大市场份额,减少经营风险,顺利完成该项目.在社

会效益方面,由于生产规模的扩大,势必吸引大批就业人员,这样对稳定社会,解决就业都会起到积极的作用.而每年又会给地方财政做出积极的贡献.因此,该项目具有较好经济效益和社会效益.八,项目实施进度计划

1,项目开始时间:2004年4月

2,项目完成(投产)时间:2007年4月30日

固定管板式换热器制造工艺 篇6

固定管板式换热器属压力容器产品, 结构形式如图1。

主要由上管帽、下管帽和壳程三大部分组成;每一部分又由许多零部件构成, 尤其壳程部分零件数量最多, 结构复杂, 吨位大, 给生产带来很大困难。如何在工艺上采取有效措施保证壳程制造质量, 是生产整个换热器的关键。

壳程是换热器的心脏部分, 直径准1800、筒体δ16、材质16Mn R。紫铜换热器 (准19×2) , 数量众多。壳程上换热器与管板间采用强力焊加贴胀的连接结构形式。壳程制造完后, 要作1.25MPa水压试验。其中穿管、胀管、焊管是制造壳程的关键。为了顺利完成该产品的生产任务, 我们在工艺上采取了相应的措施, 对各主要零部件的生产环节及壳程组装环节进行了严格控制, 取得了较为理想的结果。下面介绍工艺过程。

1 零部件的加工要求

该换热器连接部分多, 孔的数量很大, 加工要求高。因此, 在工艺上对各部件间的加工提出了如下要求。

1.1 管板在钻管孔时, 要求将上、下管板、折流板按装配位置由上而下 (即上管板在上、折流板在中、下管板在下) 叠在一起钻孔, 便于保证管孔同心度。在划管孔线时, 同时在上管板上划出装配用十字线, 打上0°、90°、180°、270°标记, 并引至折流板及下管板上。后续工序不得将标记加工掉。

1.2 与管板一起加工完的折流板, 三块叠在一起扩钻孔至图纸要求, 并划线钻出拉杆孔, 便于保证同心度。 (十字线标记在车外圆时移植至端面上) 。

1.3 上管板与上管帽上的大法兰, 下管板与下管帽上的法兰的连接孔应分别配钻成。在划连接孔线的同时, 应将上、下管板的十字线标记移植至各自对应的法兰上。

2 各零部件的加工

换热器上的零件非常多, 其中某些关键零部件单件加工的好坏直接影响到整体装配时的质量好坏, 因而, 在单件加工时就作了详细的工艺要求。下面介绍各零部件的加工要求及工艺过程。

2.1 管板下料后, 加工外圆及平面→平台划线→钻孔 (钻孔包括管孔、螺孔及拉杆丝孔) →钳工攻丝。钻管孔、螺孔时按一中之1、2、3要求执行。

2.2 折流板采用A3钢板拼接而成, 拼焊后校平, 三块叠放点焊。加工管孔时先按要求一中第一条进行, 然后按第二条进行。车完外圆再分别拆开 (标记需移植) , 按各自的装配位置将其铣至图纸要求。 (组装时不应调换其钻孔方向, 以保证折流板的同心度, 便于穿管) 。

2.3 换热器:按尺寸锯管→检查管子两端的切口有无裂纹→磨管, 管端清锈至呈现金属光泽, 不得将管子磨扁, 清锈长度不小于管板厚度的两倍。

2.4 上下管帽:依据图纸将所属各零件整体组对, 根据大法兰上的十字线标记处, 按管孔位置线组焊接管 (法兰与接管已预先组焊成组件) 。对大法兰与封头之间焊缝进行100%磁粉探伤, 合格后加工大法兰密封面。

2.5 筒体根据图纸要求作拼料、接缝图→按拼料图分块下料→刨坡口→卷筒→焊纵焊缝→矫圆→组对各筒体 (须按接缝布置图对接) →焊环缝 (自动焊外坡口+手工焊内坡口) →X射线20%探伤。

3 壳程的组装

3.1 将壳程上所需的法兰与管节组对在一起并拼焊, 同时保证法兰与接管的垂直度不大于1%Dg (Dg为法兰公称直径) 且不大于3mm。

3.2 将检验合格的筒体置于焊接滚轮架 (或支座) 上, 依据焊缝布置图, 在筒体上划出十字线标记, 并注明0°、90°、180°、270°标记。然后根据管口方位图使用样板划出各接管孔位, 并同时割出坡口, 用角面磨光机修磨坡口达图。

3.3 加强圈套入管子上, 按图将加强圈、接管点固焊, 去渣后焊接加强圈、各接管与筒体间焊缝。

3.4 对各接管焊缝进行100%磁粉探伤, 并对加强圈进行压力试验。试验时通入0.5MPa压缩空气, 保压5分钟, 检查焊缝质量。

3.5 完成以上工序的筒体置于地梁平台上, 用等高V型铁 (高度不低于500mm) 垫平, 两端面须垂直于地梁平台上, 并将预先划好的90°标记线置于最高点, 即0°—180°两点连线平行于地梁平台。

3.6 下管板的管孔及两端面用煤油清洗干净, 不得有油污、铁屑、锈蚀等。在下管板的90°标记处点焊起吊用“”型吊钩, 将下管板吊起与筒体组对。筒体上的十字线标记与下管板上的十字线标记完全重合, 用直角尺测量管板与筒体的垂直度, 达要求后, 用E5016准3.2焊条点固焊 (管板的装焊方向在点焊前必须检查、确保准确无误后方可点焊) 。

3.7 焊接筒体与下管板间的焊缝, 筒体置于滚轮架上, 先用E5016准3.2焊条打底, 清渣后再用E5016准4焊条焊一遍, 并详细检查焊缝表面质量。为了保证焊接质量, 防止产生较大的焊接变形, 焊前预热坡口两侧150℃左右后再焊, 坡口暂不焊满。用小锤锤击焊缝, 并沿圆周分段对称施焊, 不得将某一部位焊完 (即坡口焊满) 后再焊其它部位, 同时检查管板的变形情况, 其不平度不得超过1mm。

3.8 焊后将壳程置于V型铁上, 拉杆拧在下管板上, 按第三块折流板的位置穿上第三段 (从上管板至下管板分别为第一、二、三段) 定距管, 并装上第三块折流板, 折流板的钻孔方向应是穿管方向;再穿第二段定距管, 装第二块折流板;以后以此类推 (注意每块折流板与定距管必须靠严) 装完最后一块折流板后拧上螺母。

3.9 在下管板中心对称穿四根管子, 以便固定定位。再从下管板两侧第一排孔对称穿管, 一层一层向中心穿, 然后再对称穿上、下部如图2Ⅰ→Ⅱ、Ⅲ顺序。管子穿出管板长度不得小于管板厚度+10mm。

3.10 所有管子全部穿完后, 准备组对上管板。组对时的起吊及起吊位置同下管板。上管板位置找正后先从下管板穿四根管子于上管板, 以便定位。然后拉钢丝, 用卷尺、直角尺测量两管板间的平行度, 其两管板间差距不得超过2mm。达要求后点焊上管板与筒体, 焊后去渣打磨, 按与下管板相同的方法焊接, 并焊接相同的高度。施焊时壳程置于滚轮架上, 便于对称施焊。

3.11 将剩余的管子全部穿出上管板, 并保证管子伸出两管板的长度均匀。

3.12 将壳程放在焊接滚轮架上, 焊接上、下管板与筒体间的焊缝。焊接时由二人同时在两端进行。每焊完一根焊条, 锤击所焊焊缝。施焊时应将整个圆周分成偶数等分, 每焊完一等分后应焊与之对称的等分。整个施焊过程必须进行分段、多道、多层、对称焊。

3.13 开始贴胀。在贴胀过程中为防止管板变形, 必须分区对称跳胀, 如图3所示, 不应在局部过于集中胀接。胀完后检查管板密封面平行度不超过1.5mm。

3.14 贴胀过程中要掌握好胀接量, 并随时用塞规检查, 不得出现欠胀、过胀、胀裂等影响质量的情况。

3.15 胀管时采用由手电钻改制的简易电动胀管器进行, 并且用润滑用机油或二硫化钼作润滑剂。胀完后逐根检查胀接质量。

3.16 胀接质量检查合格后, 用汽油清洗换热器管管端, 然后将壳程用工装垫起竖直放置, 便于焊接换热器与管板间焊缝。

3.17 焊接换热管与管板间焊缝, 焊接时尽可能使焊件上、下管板不产生较大变形及残余应力, 宜采用“射线交叉式”的焊接顺序 (如图4) 。焊接时环境温度不低于0℃, 否则对管板进行150℃局部预热后再按上述要求焊接。

3.18 用电磨头清除管板上和凸出在换热器内壁的焊瘤。

3.19 焊后对壳程按《容规》要求做1.25MPa水压试验, 用放大镜检查各管口是否渗漏, 合格后待用。

4 总装

将试验合格的壳程, 上下管帽按图整体组装, 密封面处加橡胶石棉垫, 然后对管程进行水压试验, 试验压力为2MPa。试验合格后将各大件拆开, 包装运输。

板式换热器微变形实验研究 篇7

为了防止流体的外漏和两流体之间内漏, 必须要有密封垫圈。它安装于密封槽中, 运行中承受压力和温度, 而且受着工作流体的侵袭[1]。固定与活动压紧板、压紧螺栓用于将密封垫片压紧, 产生足够的密封力, 使得换热器在工作时不发生泄漏[2]。工作压力在2.5MPa以下, 板式换热器是靠垫片密封的, 密封周边很长, 而且角孔的两道密封处支承情况较差, 垫片得不到足够的压紧力。因此板式换热器的微变形特性分析显得格外重要[3]。目前公开发表的关于板式换热器微变形方面的论文, 大多是通过计算机进行模拟和分析, 关于微变形实验方面的研究很少。

1 实验系统组成

实验系统由两大部分组成:位移测量和拉力测量。在位移测量中, 螺栓受力产生的拉伸量、固定和活动压紧板产生的法向位移分别用应变式位移传感器记录和数显深度卡尺手动测量。拉力测量采用测力传感器, 静态电阻应变仪测得其应变值, 通过相应的公式转换得到拉力的大小。实验系统框图如图1所示。

2 实验过程

2.1 螺栓的标定

螺栓的标定是通过在每根杆上安装4个箔式应变片组成全桥, 将引线连接到静态应变仪上, 用WE-600型万能试验机对其进行加载和卸载, 测量其应变的改变来标定螺栓的线性度[4]。根据螺杆受力的大小, 在标定时, 以每次0.2t进行加载直至32t。具体标定结果见图2所示。

从对螺栓的标定结果的拟合曲线不难看出, 相关系数R的值均近似等于1, 可见数据的相关性好, 可信性高。拟合曲线并不是过原点的直线, 每个螺栓都对应了一个偏差值。引起误差的主要原因包括可能出现的螺栓的安装位置误差, 静态应变仪本身的仪器误差, 以及人员的读数误差等。最后对这些误差进行了修正。从标定的4根螺栓平均的拟合曲线来看, 相关性很好, 线性度很高;对于未标定的12根螺栓采用平均拟合曲线来代替。表1列出了部分的抽样数据。抽样数据表明, 理论计算值和标定修正值基本吻合, 采用拟合曲线是可信的。

2.2 螺栓预紧力的测量

在预紧力测量前, 根据实验方案, 调试安装各实验仪器。根据理论计算, 固定和活动压紧板间初始距离为348mm。实验时, 自348mm开始进行预紧, 直到两压紧板间距达到实际打压尺寸 (图3) 。测量过程中记录螺栓上的应变, 以及固定和活动压紧板间的距离。打压前, 保持预紧时螺栓的状态, 将静态应变仪调平衡, 记录此时的数据。

2.3 固定和活动压紧板的平面度测量

按照固定和活动压紧板尺寸制作两个参考板, 在参考板上钻有D16的孔, 以便插入数显深度卡尺进行测量。螺栓预紧完成后, 在固定和活动压紧板两侧的适当位置安装参考板, 在两个参考板上各安装4个自制位移传感器, 在活动压紧板一侧的参考版上安装应变式位移传感器1个, 并将两个参考板移动到合适位置固定不动。调整好静态应变仪和其他仪器设备。

2.4 双侧打压测量

为了确保打压过程无任何意外情况发生, 打压前先进行一次试打压, 并记录参考板的初始位置。打压以每次0.2MPa的速度递增, 一直到1.8MPa。实验中, 静态应变仪分别记录螺杆的应变和位移传感器的信号;两组实验人员分别用深度卡尺和游标卡尺记录固定压紧板与参考板的距离, 活动压紧板与参考板的距离, 以及两压紧板间的距离。

3 误差分析

本次实验的误差主要有以下几个方面[5]:

a) 仪器误差:主要包括静态应变仪本身的误差和数显深度卡尺的误差。

b) 环境误差:包括应变片接入电桥的温度影响和实验中的干扰影响。为了保证电桥平衡, 采用温度补偿或串联电阻 (降低桥压) 的方法来实现。同时由于在车间现场进行实验, 环境干扰的影响很大。减少环境干扰采取的措施主要包括, 实验时尽可能远离干扰源 (电焊机、开启的大型仪器、发动机的点火系统等) 。缩短导线长度, 并将导线固定好。双芯导线拧成麻花状, 最好是采用良好的屏蔽线, 并且接地。导线和干扰源垂直安装。

c) 人员误差:主要是读数误差。在用游标卡尺和数显深度卡尺读数时, 采用了多次读数取平均值的方法, 来尽可能的减少读数误差。

d) 接触电阻误差:采用了全桥的方法对其进行了补偿, 同时将连接点接到了桥外。

e) K值误差:K值的不同也会引起实验结果的误差, 一般采用以下公式进行修正:

ε=2ε′/K (1)

其中:ε ——修正后的应变值;

ε′ ——测得的应变值;

K ——灵敏度系数。

本次实验中, 所用传感器的K值为2.08, 采用式 (1) 进行了修正。

4 实验结果的可视化处理

将实验得到的固定和活动压紧板的位移值作为强制约束赋予模型, 根据实际情况对固定和活动压紧板上下端进行约束, 并将测得的螺栓拉力值以预应力的方式施加给螺栓[6]。由此计算得到两个压紧板的变形, 并分析得到螺栓的受力情况[7], 如图4所示。

从变形结果看, 固定和活动压紧板间距离变化最大为1.0mm, 最小为0.52mm, 平均为0.72mm, 密封垫变形为0.012mm。固定压紧板的鼓胀变形远大于活动压紧板, 其中固定压紧板最大鼓胀变形为6.1mm, 活动压紧板仅为1.96mm, 这主要是因为固定压紧板上有4个较大的角孔, 对其刚度产生影响。同时还发现, 活动压紧板向固定压紧板方向发生移动。经过螺栓受力分析得到, 左右两侧对应位置的螺栓拉力曲线相吻合, 对称性很好。压力为0.8MPa时, 拉力曲线发生跳变, 部分拉力小于对应螺栓0.6MPa下的值;原因在于, 在实验进行至0.8MPa时, 根据已测几组数据发现活动压紧板向固定压紧板方向发生移动, 暂停实验并对此情况进行讨论, 致使数据发生偏差。而16跟螺栓受力并不是均匀分布的, 其中左4、左5、右4、右5号螺栓受力较大, 其所受的最大拉力为462kN, 经过计算得出其应力为333.6MPa, 小于其许用应力值。左2、左7、右2、右7号螺栓所受拉力在0-1.8MPa时基本不变, 最小拉力为12.9kN, 计算得出其应力为9.314MPa, 可以考虑将这4根螺栓拆除, 同时对其他螺栓的位置进行调整, 使螺栓的受力更为均匀、合理。另外也可以考虑将螺栓进行非等间距布置。由实验结果发现固定和活动压紧板的刚度很大, 可以减薄厚度, 对其结构进行优化。

5 结论

板式换热器目前已广泛用于各种领域, 换热器的微变形对设备的安全运行有一定影响。通过实验可以很好地了解换热器的微变形情况, 同时为换热器的优化设计提供实验依据。

参考文献

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[2]俞立凡, 吴胜法.板式换热器换热板片微变形特性浅析[J].华电技术, 2009, 31 (11) :19, 76.

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固定管板式换热器的温差应力 篇8

管壳式换热器的传热面由管束构成, 管子的两端固定在管板上, 管束装在外壳内, 外壳两端有封头。一种流体从封头进口流进管子内, 再经封头流出, 此路径称为管程;另一种流体从外壳上的连接管进入换热器, 在壳体与管子之间流动, 此路径称为壳程。虽然管壳式换热器的种类繁多, 但是通常可以将其总成拆分为前端管箱、壳体、后端结构 (包括管束) 等三个主要部分, 执行国家标准GB/T151-2014《热交换器》。 (此标准替代GB 151《钢制管壳式换热器》) 。此标准规定了国产管壳式换热器型号的表示方法, 通过型号很容易能够了解到换热器的结构、直径、管壳程压力、换热面积、管程数以及换热管规格等参数。

固定管板式换热器是管壳式换热器中常见的一种形式, 分为单管程和多管程两种结构形式, 其中单管程固定管板式换热器详见图1。

多管程换热器是在换热器的一端或两端的管箱内设置一个或若干个隔板, 使流体每次只流过换热器中的一组换热管, 最后由出口流出换热器。流体每流过一组换热管, 称为一个管程。几组换热管就称为几管程。当管程数为偶数时, 管程流体的出入口均安装在换热器的同一端。当管程数为奇数时, 管程流体的出入口则分别安装在换热器的两端。偶数管程的换热器, 无论制造、操作和维修都比较方便, 应此应用得较为广泛。奇数管程除单程外其他的管程很少使用。多管程换热器可以提高管内流体流速, 提高传热效率。

如图1所示, 固定管板式换热器的管板与壳体是焊接在一起的, 管板不能从壳体上拆卸下来。此种换热器由于其结构紧凑和造价低廉而得到了广泛的应用, 但是其缺点是在管外不能采用机械法进行清洗, 所以要求壳程流体必须清洁、不易结垢、不易腐蚀。由于管内外是冷热两种不同温度的流体, 因此管子与壳体的壁温不同, 从而使换热管束与壳体之间产生热膨胀差, 而壳体与管板为焊接连接、换热管束与管板为胀接 (或焊接) , 因此换热管束、壳体、管板三者彼此约束, 限制了管束的自由膨胀, 其结果就是将在管壁的总截面和壳壁截面上产生应力。由于此应力是由管壁与壳壁温度不同而引起的, 因此通常称之为“温差应力”。管壁与壳壁的温度差越大, 则温差应力也越大。温差应力可以造成管子与管板连接处发生泄漏, 严重时甚至造成管子从管板上拉脱, 破坏整个换热器。

了解温差应力产生的原因, 有助于制定预防措施和减少泄漏事故的发生, 并有利于提高设备利用率和生产效率。在固定管板式换热器之后, 又相继出现了内浮头式换热器、外浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器等等, 均有各自的优缺点, 本文不再赘述。

摘要：本文简述了固定管板式换热器的工作原理, 以及其产生温差应力现象的原因和危害, 对制定应对温差应力的预防措施起到了一定的指导意义。

关键词：管壳式换热器,温差应力,影响因素

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板式换热器腐蚀与防护技术简析 篇9

腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。

1.1 典型金属腐蚀的形态

(1) 晶间腐蚀:沿着晶粒边界发生的选择性腐蚀, 是腐蚀深入到金属体内的一种腐蚀状态, 减弱了晶体相互间的结合力, 使金属脆化, 强度降低, 可导致突发性的灾难性事故。奥氏体不锈钢、Cu Al2合金易于发生晶间腐蚀。不锈钢焊接热影响区的腐蚀通常是晶间腐蚀。

(2) 氢损伤:金属在腐蚀过程中产生的活性H原子扩散进入金属内部后造成金属开裂, 表现形式有氢鼓包、氢脆、氢诱导裂纹延迟破坏, 这些破坏可以在无外加应力时发生。

(3) 腐蚀疲劳:腐蚀疲劳是指在腐蚀介质和交变载荷共同作用下, 使金属材料的疲劳极限大大降低, 造成设备的承压元件发生破裂, 压力容器的疲劳破裂大部分都是腐蚀疲劳破裂。

(4) 应力腐蚀开裂:材料在腐蚀和定向应力的作用下产生开裂。SCC是一种自发过程, 当金属处在特定的环境中时就可发生, 发生应力腐蚀的三要素是:特定的金属材料、特定的介质、应力。应力腐蚀破裂 (SCC) 具有突发性及强破坏性等特点, 是能源、石油、化工、航空等领域危害极大的一种设备失效形式。

影响SCC的因素: (1) 力学因素:现有的研究结果证明, 应力增大, 发生破裂的时间缩短, 应力的来源可以是结构应力、加工残余应力、焊接残余应力、工作压力、热应力、化学反应应力、腐蚀产物应力等。冷加工硬化是不锈钢抗应力腐蚀性能下降的重要原因。 (2) 破裂时间:材料承受恒拉伸载荷产生SCC时, 起初裂纹扩展速度变化不大, 随着裂纹的扩展, 材料截面积减少, 承受的拉应力上升, 裂纹扩展加速, 当材料截面积减少到材料所承受的拉应力达到材料的强度极限时, 发生机械性破坏, 导致材料瞬断。 (3) 环境因素:特定的材料需在特定的介质中才可能发生SCC, 大量的研究结果表明, 湿硫化氢环境是低合金钢发生SCC的敏感介质, 卤族元素是导致奥氏体不锈钢发生应力腐蚀的敏感介质。 (4) 腐蚀产物因素:腐蚀产物锲入金属基体, 导致变形区域产生极大的应力, 同时, 大量的疏松的腐蚀产物覆盖在金属表面, 可截留和吸附腐蚀介质, 在电化学机理的作用下加速金属的腐蚀, 有利于金属表面发生阻塞电池腐蚀, 缩短了裂纹的孕育期, 并加速裂纹的扩展。 (5) 材料:在特定的介质中, 不同的材料的应力腐蚀敏感性完全不同, 正确的选材是避免应力腐蚀的关键。从材料化学成份方面来说, 不锈钢板片中影响H2S腐蚀的主要化学元素是Mn和S, Mn元素在设备焊接过程中, 产生马氏体和贝氏体高强度、低韧性组织, 表现出硬度极高, 使材料的SSCC敏感性增加。S元素则在钢中形成Mn S、Fe S非金属夹杂物, 致使局部显微组织疏松, 在湿H2S环境下诱发HIC或SOHIC。故对用于湿H2S环境的板片, 其锰、硫含量及非金属夹杂级别都不允许超标。超低碳也通常是提高合金抗SCC的重要手段。

2 影响腐蚀的因素

2.1 腐蚀环境的介质成份和浓度

对于腐蚀性较弱的组份形成的电解液, 随着电解质的浓度增加, 溶液的导电性增加, 腐蚀性也增加。对于非电解质溶液, 腐蚀性也随浓度增加而增加。选材时有必要考虑的介质的浓度变化和操作条件的变化、介质的浓度分布差等。

2.2 温度:

在腐蚀性介质中, 一般温度每升高10℃, 腐蚀速度约增加1~3倍, 因为温度升高, 介质扩散速度增大, 同时溶液的电阻下降, 化学反应的动力增加, 使腐蚀电池的反应速度加快。但对于某些气体溶解在介质中造成腐蚀的环境, 温度升高, 腐蚀速度大大下降, 如氧溶解在水中使钢铁腐蚀, 当温度对于80℃以上时, 腐蚀显著下降。温度对腐蚀的影响是复杂的, 一般不能由一个温度下的腐蚀去推断其它温度下的腐蚀率, 特别是当介质中有某些杂质存在时, 对于某种材料一般在特定的环境中都规定了材料的许用温度极限。对于气相环境, 介质的露点温度是防腐蚀控制的重要温度, 设备的温度分布差会形成温差电池, 导致设备的局部腐蚀。

2.3 p H值:

一般p H值越小, 对于一般金属的腐蚀越快, 但对于两性金属如Al、Zn、Pb在p H值为5~8时耐蚀性较好, 当p H值降低或升高时, 都将导致材料的快速腐蚀。在研究上, 通常利用“p H-E”图研究p H值在不同电位下对金属腐蚀的影响。

2.4 其它因素影响。

a流速:多数情况下, 流速越大, 腐蚀越强, 它会造成保护膜破坏、引起冲击、磨损、空泡腐蚀。但对于避免浓差电池腐蚀、减轻缝隙和死角处的局部腐蚀, 防止铝、不锈钢的Cl-点蚀等有利。对于不同的材料, 由于抗冲刷的能力不同, 对介质的最大允许流速限制也不同。b腐蚀产物和膜:腐蚀产物形成的膜分2类, 一类是较厚的不溶于水的膜, 这类膜可能不透水, 因而具有保护作用, 另一类是透水的可能造成局部腐蚀。大多数腐蚀产物具有良好的导电性, 电位比金属的高, 使暴露的金属成阳极, 促进腐蚀。这一点在设备更新时应特别引起重视, 如某地下水管道因腐蚀穿孔更换了一段新管, 但不到半年新管线又发生了穿孔, 有人怀疑是新管的质量不好, 实际上是裸露的新管处于两段旧管之间, 由于旧管上的腐蚀产物的作用, 使新管成为了阳极而遭受腐蚀, 对于换热器同样也可能存在类似的现象。另一类膜是极薄的膜, 即“钝化膜”, 如不锈钢、钛、铝等材料上的表面膜, 具有很好的保护作用, 几乎可使金属的腐蚀停止, 膜破损时, 在一定的条件下可自行修补。c自然环境:自然环境包括大气、水、土壤, 它们对设备的基础、外壁的腐蚀也是不容忽视的。d腐蚀控制经济学:腐蚀本身是一个经济学问题, 确定设备的合理使用寿命对于腐蚀控制方案的制定有重要的意义。选材或防护措施的制定的目的也就是从材料的价格和来源、制造成本、设备寿命、检修周期、维护费用, 防腐蚀施工和运行费用、停产损失、设备残值等方面综合考虑, 选择最佳的腐蚀控制方案。

参考文献

浅析板式换热器的腐蚀及泄露问题 篇10

一、外漏

主要是密封胶条过于老化, 密封条局部变形, 板内液体温度超出它所能承受的极限。介质就会流到板式换热器的外表, 影响换热器的正常运行。

二、内漏

原因多方面, 如装配过程中板换二道密封偏离密封槽;温度过高亦可导致内漏;再有单侧压力过高所致。两种介质混合, 致使一侧压力增大。不能正常运行, 影响生产。

三、压力过大

由于介质中有污垢, 结垢后板片间截面流速高, 超出允许的界限。换热器的流量受阻, 达不到热交换效果, 被迫停机。

运行过程中操作不当, 机械设备在循环泵的拉动情况下, 阀门的开动大小, 电器的控制系统的偏差, 压力传感器及温度传感器的失效的, 都极易引起换热器的而泄露, 再加上现场及环境的影响也会导致板式换热器的泄露问题。

四、腐蚀问题

腐蚀的现象和普遍, 也不好预防, 也比较被人所忽略。现就我厂出售昌黎淀粉厂板换为例浅析腐蚀的问题。我厂提供的是材质为316L、宽480㎜、长1515㎜、0.7㎜厚的板片, 密封胶条为无毒食品垫。板内介质一次网为多糖淀粉, 二次网为常压水, 只有0.6MPA, 大量玉米淀粉丢失, 造成很大损失, 被迫停车。经现场提供样品观察分析发现:板片沿密封条走向有裂纹;导流区内触点处用扩大镜看时有微孔;波纹交接处有孔洞。而我厂板式换换热器的板片经技术权威部门化验, 不存在材质方面的质量问题。板片材质符合GB3280-1992标准, 化学成分相符。Cr, Ni, P, Mn, Cu, N, S的元素含量均符合要求依据板式换热器运行情况综合分析得出:板片属化学腐蚀。原因是淀粉是一种高分子化合物, 淀粉是葡萄糖的高聚体, 通式是 (C6H10O5) n, 水解到阶段为麦芽糖, 化学式是 (C12H22O11) , 完全水解后得到葡萄糖, 化学式是 (C6H12O6) 。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。由C、H、O三种元素组成。从整个腐蚀反应来说, 金属的价态升高而介质中的某以物质中元素原子的价降低的反应, 即氧化还原反应在电化学腐蚀过程中, 这种氧化还原反应是通过阳极和阴极的反应同时进行的就是化学能转电能的原电池, 但金属本身起着将原电池的负极和正极短路的作用, 由于金属本身短路, 其阳极反应使金属破坏, 我们试把板式换热器换看作一块蓄电池, 物质高速流动, 就会摩擦产生离子偏离, 带电的淀粉离子势必进行电转移, 而另一种介质是常规水, 不能导电, 使电流无法释放。这样两板片触点处就会产生静电, 产生电化学反应, 时间长久导致板片被击穿而产生内漏。通过多年的研究实例, 我们知道钢-水中存在的化学反应和电化学反应, 这个过程是个绝对的不可避免, 也是不能完全消除的。

五、处理措施

1. 化学方法, 用化学试剂加入弱酸浸泡板片, 在一定温度和

时间下, 使得板片表面氧化产生氧化膜, 然后清水洗清板片, 重新装配, 再运行能够做到避免腐蚀,

2. 依据化学理论, 标准的电极位为正值元素的氧化都能被氢

还原。常用的铜元素的氧化物与氢发生还原反应, 在板片四个孔内放入铜棒, 用导线连接地面达到放电的目的即可预防腐蚀。

3. 针对泄露本人根据多年的维修过程, 也做出了相应的预

防, 板式换热器开机运行时经常检查, 在流量压力低于正常操作的状态下, 缓缓打开冷侧的进口阀门, 观察设备之异常时调整各进口阀门, 使流量压力均满足工艺要求达到正常工作状态。换热器运行过程防止一侧介质超压, 换热器的阀门同时打开。管道中高处放有排气阀, 开车后排空气体, 介质中有颗粒物体时应先过滤在运行。清晰板时要用清水或肥皂水, 如有固定物可用毛刷或纤维刷除去, 严谨用金属刷。如果密封条损坏, 要选则合适的材质的密封垫片, 冬季停止运行要采取防冻措施, 如果设备运行, 应在信号孔是否有介质流出, 如果螺栓松动或由于长时间热交换而伸长, 按要求从新加紧, 但不要过紧。

六、结束语