投资紧凑型换热器值得吗?

作者:Frank Lehnhoff 文章来源:Alfa Laval公司 发布时间:2011-07-25


图1 螺旋管式换热器紧凑、高效的结构保证了较低的使用运行费用

现代工业对换热器的要求是占地面积小,费用低廉,更加高效。按照“小而高”的原则,紧凑型的换热器不仅提高了流程工业的生产效率,而且避免了高额的成本费用。

能源利用率是没有一家企业可以回避的问题,因为昂贵的能源费用是企业成本的主要组成部分,在某些企业中始终高达50%。流程工艺过程中产生的热能回收利用是企业提高能源利用率的关键,也是快速实现资本收益的投资措施。

紧凑的结构

在热交换中,经常会见到老式的、体积笨重的、满足不了现代化高效换热要求的管式换热器。因此,高效且结构紧凑的小型换热器成为许多化工企业中节约能源,减少有害气体排放的首选替代方案。Alfa Laval公司生产各种不同规格的紧凑型换热器,并已有几千个该类型的换热器成功地运行在用户的流程设备中,每年可以减少约3万tCO2的排放。这种紧凑型换热器在企业的应用中已有成功案例,例如,将高温设备中回收的预热传递回锅炉用水预热设备(没有重新进行蒸汽加热)或者送回到原油预热系统之中。

紧凑型的换热器非常节约空间,可以安装到现有流程设备中。由于其体积小、重量轻,所以占地面积通常只有老式管道连接式换热器的1/3,有时甚至只有1/5。这样,所产生的管道费用和安装费用将明显减少。

购买新型紧凑式换热器所投入的资金可以在一年或更短的时间内收回。

板式vs管式

近几年,由于板式换热器具有效率高、结构紧凑的优点使它成为流程工业企业、石油精炼企业和许多其他领域企业非常受欢迎的换热器类型。板式换热器所使用的原材料比管式换热器性能更好,更经济合理,板式换热器的壁厚比管式换热器的要薄。另外,在热能回收利用过程中温度接近平衡时,板式换热器的传热效率比管式换热器更好,因此,它可以在所有的化工领域中应用,可以在冷凝器、重沸器、蒸发器、预热器以及在热能回收利用中使用,在那些无法利用传统的换热器或者使用传统换热器不够经济的环境中也可以使用。

另一个高效利用流程工艺所产生的热能的方式是利用紧凑型的换热器生产蒸汽以及高热蒸汽。例如:利用流程工艺过程中所生成的温度高达221℃的热源生产出温度高达215℃的高热蒸汽。


图2 图为Compabloc公司所研发生产的紧凑型的板式换热器。与老式的换热器相比,它所占用的空间更小,管道连接和安装的费用都明显降低

维护保养少

现代化紧凑型换热器无死角的高紊流状态的流动形式,能够明显地延长换热器的使用寿命。在高紊流工况下,耐腐蚀的金属材料,例如不锈钢材料或者钛合金材料有更好的抗沉淀和淤积的性能。对于那些含有固体颗粒的流体介质,则可以选择像螺旋管换热器这类的热交换设备。因为这种类型的换热器按照单通道原理工作,避免了其他热交换形式中多通道平行流动时出现的沉淀和淤积,明显地减少了换热器维护保养费用。Compabloc公司研发生产的螺旋式换热器采用了全焊接结构,其传热面完全敞开,有很好的可接近性,从而大大地降低了换热器的维护保养费用,缩短了维护保养时间。在德国的一家石油精炼厂的现场清洁过程中,从打开Compabloc换热器、清洗到最后重新安装到位、压力试验总共用了一个班次的时间(8~10h)。原来安装的管式换热器则需要把整个管式换热器拆卸下来,运输到专门的清理场地进行清理。

结语

在许多工业企业中还可以见到一些老式的、高耗能的换热设备,例如管式换热器。这些老型号的流程设备满足不了高效维护保养和热能回收利用的要求。应用现代化的紧凑型换热器代替这些老设备,可提高设备的能源利用率。在采取了热能回收利用措施,安装了现代化的紧凑型换热器之后,能够明显地降低运行费用,节省占地面积,减轻设备重量。它所使用的耐腐蚀材料进一步提高了抗腐蚀性。另外,紧凑型换热器内部的容积较小,能够对调节参数的变化迅速地做出反应。

紧凑型换热器结构简介

全焊接结构的换热器:例如Compabloc型、Pckinnox型和Alfa Disc型,它们结合了板式和管式换热器的优点,能够在有限的狭小空间里传递、回收更多的热能。它们的传热面由成形的型材或者轧制的板材制作,并焊接成板,由支架支承,能够在高压、高温下工作。主要应用于石油精炼企业不同生产过程中的热能回收、冷凝和蒸汽生产。

密封式板式换热器:它同样由轧制的板材制成,安装在刚性钢板之间。流动的液体介质在被一片片由密封件密封的换热片中流动,进行热交换。所使用的密封件可用多种不同的弹性材料制造。这种结构的换热器应用于那些希望能够采用机械式清理,且其工作压力、工作温度和流动的介质允许使用弹性密封件的应用场合。自由流通式板式换热器是这种密封式板式换热器的一种特殊型号,它有较深的冲压纹理和不多的接触点,因此非常适合于那些含有纤维或者粗大颗粒的液体。

螺旋管式换热器:是为污垢程度很强的特殊应用而专门设计制作的一种换热器。它由同心卷绕的板材制作,适合于石油精炼过程,在真空冷凝中使用,或在高污染倾向的领域中使用。包括:脱盐过程中使用的换热器、FCC过程中的冷却器或者减粘裂化炉。不使用销钉的螺旋管换热器适合于市政污水和泥浆的处理。

Diabon-板式换热器:这种换热器类似于密封式板式换热器。但它所使用的材料不是金属,而是Diabon公司研发生产的碳纤维材料。因此,这种换热器适合于在那些无法使用金属材料换热器或者使用金属材料换热器很不经济的工况下使用,例如在强氧化介质的热交换中使用。

半焊接的板式换热器:其结构与常规的密封式换热器没有大的区别。惟一的区别就是每两片换热片被激光焊接成为一个箱型容器,用于腐蚀性介质的流动。这种换热器适用于硫酸冷却、制冷剂挥发和冷凝。

半焊接式的蒸发器和冷凝器:这种热交换器是半焊接板式换热器的一种特殊型号。由于其结构的特点,它比管式换热器或者传统的板式换热器更快地达到热平衡。

双层板防互渗换热器:这种换热器主要用于绝对避免两种热交换介质相互渗漏、混合的工况。其结构设计与密封式的换热器有所不同,两块铁板是在一个冲压过程中冲压成形的,液体介质的流通通道采用的是激光焊接。在出现渗漏时,从换热器的外部就可以识别出来,因为两层板之间的缝隙很小,起到了毛细管的(虹吸)作用,把渗漏的液体提升到换热器的上部的外表面。

钎焊的、表面磷化处理(无密封件)的换热器:适用于无需进行机械式清理、无需密封件,或者是要求结构特别紧凑的使用场合。铜焊的换热器常见于家用设备和建筑技术领域中的采暖系统隔离或者远程采暖系统中。在制冷技术领域中,在某些现代化工业生产过程中不得使用铜焊的换热器。在这种情况下,利用不锈钢材料制造的Alfa Nova系列换热器是一个不错的替代方案。

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…