板式換熱器在余熱鍋爐系統的應用

劉芹莉

（南京奧能鍋爐有限公司，江蘇 南京 210019）

板式換熱器在余熱鍋爐系統的應用

劉芹莉

（南京奧能鍋爐有限公司，江蘇 南京 210019）

換熱器是工業傳熱過程中不可少的設備。為了提高能源效率，節省不可再生能源，換熱器已越來越多的被應用在化工、動力、熱電、等領域。文章首先對板式換熱器進行概述，接著介紹余熱鍋爐系統中板式換熱器的換熱參數及流程，從而闡述板式換熱器在整個余熱鍋爐系統中的作用。

余熱鍋爐；板式換熱器；節能降耗

換熱器是熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，是流體溫度達到工藝流程規定指標的熱量交換設備，又稱熱交換器。文章主要探討的是板式換熱器構造及在余熱鍋爐系統中的應用。

1 板式換熱器的構造及特點

1.1 板式換熱器的構造

板式換熱器是由金屬波紋板面、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動壓緊板、支架、上下定位導桿、壓緊螺栓等主要零件組成（見圖1）。金屬波紋板是板式換熱器的主要換熱元件，按照表面波紋形狀不同，可以分為人字形波紋、水平波紋、斜波紋等金屬板片，最常用的是人字形波紋板片。板片上的波紋不但提高流體的湍流程度，并形成許多接觸點，以承受正常的運行壓力。密封墊圈隔絕冷熱測的流體，直接決定板式換熱器承溫承壓的能力和使用壽命。流體的流量、物理性質、壓降和溫度差決定了板片的數目和尺寸。

圖1 板式換熱器的結構圖

1.2 板式換熱器的特點

與其他換熱器相比，板式換熱器主要存在以下幾點優勢：①結構緊湊，換熱效率高，傳熱效果好。在傳熱面積相同的條件下，板式換熱器擁有較小的占地空間，單位體積內的換熱面積是管式換熱器的3～5倍。由于板式換熱器的通道形式錯綜復雜，流體在狹窄的板間可自由流動，壓力損失幾乎全部作有效流動。板式換熱器的傳熱效果較好，傳熱系數是管式換熱器的2～4倍；②制作簡單，標準化程度高，可以批量制作。板式換熱器主要由若干張金屬板片組合而成，只需增減板片的數量就可調節受熱面的大小，因此使用非常靈活，操作彈性大；③板式換熱器在內部板片間隙間進行換熱，只有外部夾板接觸空氣，所以熱損失小，也不需要在外面裝設保溫層；④流體在板式換熱器中流動劇烈，導致污物不易沉淀，通道內死區少，所以污垢系數低；⑤拆卸方便，松開螺絲就可以拆卸，進行清洗維修。

2 板式換熱器在余熱鍋爐系統的應用

2.1 余熱鍋爐除氧系統水循環

型號為Q308/504-58(5)-3.82(0.98)/462(220)的余熱鍋爐是無補燃、臥式、雙壓、自帶除氧系統的水-汽自然循環余熱鍋爐。自除氧系統中另配置兩臺板式換熱器，一臺為自來水系統（熱水鍋爐）提供換熱，供客戶生活用水；一臺為化學補水提供換熱，并設置旁路，參與余熱鍋爐除氧系統水循環運行（見圖2）。

圖2 余熱鍋爐除氧系統水循環

余熱鍋爐及各主要設備的技術參數見（表 1～表 4）。

表1 余熱鍋爐主要技術參數

表2 除氧系統主要技術參數

表3 板式換熱器機械參數

表4 板式換熱器冷熱側運行參數

2.2 特殊極限工況的分析

這樣形成了除氧系統運行各種復雜的工況，本章就三個特殊極限工況進行討論：

（1）工況1（全冷凝水工況）。63t/h冷凝水（49℃）加自來水板換熱水回水28t/h（49℃）進入給水預熱器加熱去除氧器參與除氧后，其中63t/h的除氧水去高低壓水泵，28t/h的除氧水繼續參與自來水板式換熱器的換熱工作。

（2）工況2（全化學補水工況）。63t/h化學補水（15℃）進入化學補水板式換熱器加熱至49℃去除氧器參與除氧，自來水板換熱水回水70t/h（49℃）和自來水板換熱水回水28t/h（49℃）進入給水預熱器加熱后去除氧器參與除氧，繼續參與兩個板式換熱器的換熱工作。

（3）工況3（無熱水供客戶工況）。夏季時，客戶不需要使用熱水，自來水板式換熱器并不關閉，仍有28t/h（127℃）的除氧水通過自來水板換后與63t/h冷凝水（49℃）或化學補水板換的回水70t/h（49℃）混合進入給水預熱器加熱后去除氧器參與除氧，繼續參與兩個板式換熱器的換熱工作。

通過對三種特殊極限工況的分析，不難看出，與原有單一的鍋爐系統（無換熱器）相比，此鍋爐系統增加配備化學補水和自來水板式換熱器。不僅可以額外有28t/ h的熱水提供客戶生活用水，取得較好的經濟效益，而且始終都有49℃的回水（除氧水）進入給水加熱器，與冷凝水或化學補水混合后進入除氧頭，提高了給水的水質，保證進入給水進入中低壓汽包前給水除氧完全，且此部分的回水循環參與余熱鍋爐尾部煙氣的熱量交換，降低了鍋爐的排煙溫度，提高了整體的效率。

3 結束語

目前板式換熱器已經被廣泛應用于石油化工、空調制冷、能源工程、機械制造等領域。板式換熱器作為一種高效換熱器，將會發揮越來越巨大的作用，展望板式換熱器的未來發展，相信會有無窮的潛力等待開發。

[1]錢頌文.換熱器的設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2002.

[2]曲寧.板式換熱器傳熱與流動分析[D].山東大學,2005.

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2096-2789（2016）12-0096-02