板式换热器在余热锅炉系统的应用

2016-02-11刘芹莉

工程技术研究 2016年12期

关键词：板片板式波纹

刘芹莉

（南京奥能锅炉有限公司，江苏南京 210019）

板式换热器在余热锅炉系统的应用

刘芹莉

（南京奥能锅炉有限公司，江苏南京 210019）

换热器是工业传热过程中不可少的设备。为了提高能源效率，节省不可再生能源，换热器已越来越多的被应用在化工、动力、热电、等领域。文章首先对板式换热器进行概述，接着介绍余热锅炉系统中板式换热器的换热参数及流程，从而阐述板式换热器在整个余热锅炉系统中的作用。

余热锅炉；板式换热器；节能降耗

换热器是热流体的部分热量传递给冷流体的设备，是流体温度达到工艺流程规定指标的热量交换设备，又称热交换器。文章主要探讨的是板式换热器构造及在余热锅炉系统中的应用。

1 板式换热器的构造及特点

1.1 板式换热器的构造

板式换热器是由金属波纹板面、密封垫、固定压紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位导杆、压紧螺栓等主要零件组成（见图1）。金属波纹板是板式换热器的主要换热元件，按照表面波纹形状不同，可以分为人字形波纹、水平波纹、斜波纹等金属板片，最常用的是人字形波纹板片。板片上的波纹不但提高流体的湍流程度，并形成许多接触点，以承受正常的运行压力。密封垫圈隔绝冷热测的流体，直接决定板式换热器承温承压的能力和使用寿命。流体的流量、物理性质、压降和温度差决定了板片的数目和尺寸。

图1 板式换热器的结构图

1.2 板式换热器的特点

与其他换热器相比，板式换热器主要存在以下几点优势：①结构紧凑，换热效率高，传热效果好。在传热面积相同的条件下，板式换热器拥有较小的占地空间，单位体积内的换热面积是管式换热器的3～5倍。由于板式换热器的通道形式错综复杂，流体在狭窄的板间可自由流动，压力损失几乎全部作有效流动。板式换热器的传热效果较好，传热系数是管式换热器的2～4倍；②制作简单，标准化程度高，可以批量制作。板式换热器主要由若干张金属板片组合而成，只需增减板片的数量就可调节受热面的大小，因此使用非常灵活，操作弹性大；③板式换热器在内部板片间隙间进行换热，只有外部夹板接触空气，所以热损失小，也不需要在外面装设保温层；④流体在板式换热器中流动剧烈，导致污物不易沉淀，通道内死区少，所以污垢系数低；⑤拆卸方便，松开螺丝就可以拆卸，进行清洗维修。

2 板式换热器在余热锅炉系统的应用

2.1 余热锅炉除氧系统水循环

型号为Q308/504-58(5)-3.82(0.98)/462(220)的余热锅炉是无补燃、卧式、双压、自带除氧系统的水-汽自然循环余热锅炉。自除氧系统中另配置两台板式换热器，一台为自来水系统（热水锅炉）提供换热，供客户生活用水；一台为化学补水提供换热，并设置旁路，参与余热锅炉除氧系统水循环运行（见图2）。

图2 余热锅炉除氧系统水循环

余热锅炉及各主要设备的技术参数见（表 1～表 4）。

表1 余热锅炉主要技术参数

表2 除氧系统主要技术参数

表3 板式换热器机械参数

表4 板式换热器冷热侧运行参数

2.2 特殊极限工况的分析

这样形成了除氧系统运行各种复杂的工况，本章就三个特殊极限工况进行讨论：

（1）工况1（全冷凝水工况）。63t/h冷凝水（49℃）加自来水板换热水回水28t/h（49℃）进入给水预热器加热去除氧器参与除氧后，其中63t/h的除氧水去高低压水泵，28t/h的除氧水继续参与自来水板式换热器的换热工作。

（2）工况2（全化学补水工况）。63t/h化学补水（15℃）进入化学补水板式换热器加热至49℃去除氧器参与除氧，自来水板换热水回水70t/h（49℃）和自来水板换热水回水28t/h（49℃）进入给水预热器加热后去除氧器参与除氧，继续参与两个板式换热器的换热工作。

（3）工况3（无热水供客户工况）。夏季时，客户不需要使用热水，自来水板式换热器并不关闭，仍有28t/h（127℃）的除氧水通过自来水板换后与63t/h冷凝水（49℃）或化学补水板换的回水70t/h（49℃）混合进入给水预热器加热后去除氧器参与除氧，继续参与两个板式换热器的换热工作。

通过对三种特殊极限工况的分析，不难看出，与原有单一的锅炉系统（无换热器）相比，此锅炉系统增加配备化学补水和自来水板式换热器。不仅可以额外有28t/ h的热水提供客户生活用水，取得较好的经济效益，而且始终都有49℃的回水（除氧水）进入给水加热器，与冷凝水或化学补水混合后进入除氧头，提高了给水的水质，保证进入给水进入中低压汽包前给水除氧完全，且此部分的回水循环参与余热锅炉尾部烟气的热量交换，降低了锅炉的排烟温度，提高了整体的效率。