板式换热器换热板片微变形特性浅析.pdf

第 3 l 卷 第 1 1期 2 0 0 9年 l 1月 华 电技 术 Hu a d i a n c h n o l 0 g ) r Vo l I 31 No 1 1 No v 2 o 0 9 板式换热器换 热板片微变形特性浅析 俞立凡， 吴胜法 ( 杭州华 电半 山发 电有限公司 ， 浙江 杭州3 1 o 0 1 5 ) 摘要： 介绍了板式换热器的工作原理； 分析了其主要部件换热板片的微变形能力( 该特性容易被忽视) ， 即在换热器某 侧的压力变化时， 会影响板片形状， 造成换热器内部两侧的容积发生变化， 从而引起另一侧压力波动； 讨论了该特性在实 际应用中存在的案例， 给出了处理对策。 关键词： 板式换热器； 换热板片； 微变形特性； 容积变化； 处理对策 中图分类号： T K 2 2 4 1 2 文献标志码： B 文章编号 ： 1 6 7 4 1 9 5 1 ( 2 0 0 9 ) 1 1 0 0 1 8一 O 2 1 板式换热器 的特点 板式换热器的工作原理 ： 2种 工作 流体在 2块 板片问形成的窄小而曲折的通道中流过 ， 冷 、 热流体 依次通过流道 ， 中间有一隔层板片将流体分开 ， 并通 过此板片进行换热。 板式换热器的外形如图 l 所示 ， 片基结构展开 如图 2所示。 图 1 板式 换热 器外形 图 图 2片基结构展开 图 板式换 热 器 2种 介 质 的平 均 温 差可 以小 至 1 ， 换热效率可达 9 9 以上 。在相同压力损失情 况下 ， 板 式换热 器 的传 热效果 是列 管式换 热器 的 3 5 倍 ， 占地面积为其 l 3 ， 金属耗量只有其 2 3 。 在应用中， 可根据需要将板 式换热器若干流道 收稿 日期 ： 2 0 0 81 0 2 7 并联成一组 ， 也可将并联的组串联在一起 ， 形成冷 、 热介质的通道， 这就是板式换热器 的“ 流程组合” 。 应根据工艺条件的计算结果来选择板式换热器流程 组合。板式换热器流程分为单流程和多流程 ， 流程 数为 1的流程组合称之为单流程 ， 流程数为 2以上 的称之为多流程。 板式换热器的结构及换热原理决定 了其具有结 构紧凑 、 占地面积小 、 传热效率高 、 操作灵活性大 、 应 用范围广 、 热损失小 、 安装和清洗方便等特点。在新 建电厂的低温换热系统中， 旧式的管壳式换热器 已 逐步被该换热器替代。 2 板式换热器在应用 中容易被忽视 的特性 某发电厂的开式 闭式水系统 的原理简图如图 3所示 。下面给出其主要参数。 ( 1 ) 开式泵电动机 ： 功率 1 3 2 k W， 电压 3 8 0V， 电 流 2 4 5 2 4A， 转速 9 8 9r mi n ； 开式泵 ： 功率 l 3 2 k w ， 扬程 2 0m， 流量 5 o o m h ， 转速 9 8 0 r m i n 。 ( 2 ) 闭式泵电动机 ： 功率 2 8 O k w， 电压 6 k V， 电 流 3 3 6 A， 转速 1 4 8 5 r m i “ ； 闭式泵 ： 功率 2 8 0k w， 扬 程 5 0m， 流量 1 4 0 0 m h ， 转速 1 4 8 0r m i n 。 ( 3 ) 板 式换 热 器 ： 换 热 功 率 1 3 0 1 8 k w， 流量 1 6 1 5 7 3 0 m h ， 换热面积 3 3 7 m ， 最大工作压力 1 1 MP a ， 最大试 验压 力 1 3 1 3 MP a ， 工作 温度 O一 1 l 0 。 从图 3可以看 出 该机组 闭式水系统中的热量 是通过板式换热器来实现 向开式水系统释放 的。板 式换热器的核心元件换热板 片由不锈钢 、 工业纯钛 或其他材料的薄板压制而成( 一般厚度为 O 51 0 m m) 。通常用模具将板片压制成各种槽型或波纹形 ( 有水平平直波纹、 人字形波纹、 斜波纹等类型) ， 这 样 ， 既可 以增大板片的刚度 ， 又可以防止板片受压时 变形 ， 也增强了流体的湍流程度及换热面积 ， 它同时 第 1 l 期 俞立凡 ， 等 ： 板式换热器换热板片微变形特性浅析 1 9 闭式水膨胀水箱 套 l 窭 羹 娄 热 1 B 闭式循环 冷却泵 1 A 开式 n 骤 l B 开 式 循 环 冷 却泵 1 A 循环z 出水 阀 开式 循环水l 旁路阀l 放水 沟 1 l 壁 I 祷 1 A 循泵 出口 液控蝶 阀 l A 循环水泵 开式循环水 电动 总阀 一 辅助循环水泵 l B 循泵 出口 液控蝶 阀 悃 l B 循环水泵 。 外环 回水阀 出水槽 f 冷却塔 内环 囤水阀 图 3开 闭式水 系统 的原 理简图 又承受两侧的压力 差。因此， 板片结构形式是保证 查 阅机组其他 的历史曲线也发现 ： 在板式换热 板片换热器高效换热的关键因素之一。 器的开式水侧压力发 生波动时 ( 进行启 、 停循 环水 由于板式换热器的板片厚度较薄 ， 当换热器两 泵或辅助循环水泵 时) ， 通常也会导致备用 闭式 冷 侧的压力变化时 ， 会影响板片形状 ， 即换热器两侧内 却水泵的 自动启动。 的容积会随之发生轻微 的变化。这一特性在应用中 通过对板式换热器结构分析发现 ， 开式水 闭式 容易被忽视。 水热交换器 ， 在某侧压力变化时， 确实会影响另一侧 例如 ， 图 4为某 次开式水侧压力波动 ( p ： 压力 的通流情况。 由 0 1 8 7 M P a下 降为 0 1 3 5 MP a ， 再恢 复 为 0 1 8 另外 ， 机组正常运行时 ， 板式换热器 2组并联运 MP a ， 原因是机组停役后 ， 停循环水泵 的瞬间 ， 开式 行和单侧运行时的参数见表 1 ； 机组停役后 ， 板式换 水泵进 口压力波动 ， 引起出 口压力波动) ， 板式热交 热器 2组并联运行和单侧运行时的参数见表 2 。 换器在开式水侧压力变小 ， 板片发生变形， 开式水侧 表1 板式换热器在机组正常运行时的参数 容积被压缩 ， 闭式水侧容积变大 ， 导致闭式水侧压力 瞬间下降， 从而引起闭式水泵出 口侧压力波动( 压力 由0 6 1 MP a ， 瞬间下降为0 5 3 MP a ) ， 备用闭式冷却水 泵 自动启动( 低压力 自动启动定值为 0 5 5 MP a ) 。此 例中板式换热器是 2组并联运行时的工况。 乏o 2 O 1 0 1 5 o 图 4开 闭式水 系统压力 曲线 表 2 板式换热器在机 组停 役后的参数 3 处理对策 从图 4的曲线中可 以看出 ， 由于开式水系统的 压力变化是瞬时的， 因此 ， 引起的两侧容积的轻微变 化也是 瞬 时 的。 所 以 ， 板 式热交 换 ( 下转 第7 6 页 ) 7 6 华 电技 术 第3 1卷 为 O O 5 mm的卡尺 ， 测量至少 l 0个测量点 ， 取平均 值进行复核。烟道各个对接 口8个以上测量点 。 ( 2 ) 粘接尺寸， 用精度为 1 m m 的钢卷尺测量 ， 每隔一定距离进行一次测量 ， 共进行 3次测量 ， 取平 均值。 ( 3 ) 管端面垂直度 ， 用精度为 l m m的直角尺加 钢尺测定管端面垂直度 ， 精确到 0 5 m m。 4 1 1 3 拉伸强度 ( 1 ) 取样方案。在进行粘接前 ， 按预定的工艺方 案， 制作试样。每种试样的有效数量不得低于 5个。 ( 2 ) 判定规则 。检验所抽样本 ， 若全部合格则 判该批为合格 、 若有不合格项 ， 则重新做试样进行检 测。如仍有不合格项 ， 则需修改工艺方案 ， 并重新做 试样进行检测。 4 1 2 玻璃钢烟道制作与安装应满足的力学指标 ( 1 ) 玻璃 钢烟 道轴 向弹性模 量不 小于 1 2 0 0 0 M P a 、 轴向拉伸强度不小于 l 9 2 MP a ； 环 向弹性模量 不小于 1 2 0 0 0 MP a 、 环 向拉伸强度不小 于 2 3 4 MP a 。 玻璃钢烟道接 口拉伸强度不小于 2 4 6 M P a ， 层间剪 切强度不小于 1 9 5 MP a 。 ( 2 ) 玻璃钢烟道及接 口8 0 q C， 耐温 2 0 m i n强度 保留率不小于 7 5 。 ( 3 ) 玻璃 钢烟道 内径为 5 2 m， 结构层厚度 2 4 m m， 加强肋间距为 3 m， 最大跨度为 =3 5 2 3 3 m。 玻璃钢烟道在 自重作用下满足挠度不大于 1 5 0 0 。 5 结论 厂投资 ， 节约运行维护费用。 ( 2 ) 由于 2机共用 1 座冷却塔排烟 ， 2台机组必 须同时停机时才能对 9排烟冷却塔 内的玻璃钢烟 道进行检修。 目前 ， 国外 电厂有冷却塔玻璃钢烟道 运行 1 5年以上不检修的业绩 ， 国内排烟冷却塔电厂 均为近几年投产的， 目前还没有冷却塔玻璃钢烟道 运行年 限的经验和数据。另外 ， 9排烟冷却塔 的土 建及安装工程质量十分重要 ， 其 中排烟冷却塔的玻 璃钢烟道安装与塔外滑动支座、 塔 内滑动支座 、 塔筒 固定支座交接处是最关键部分。建议选择有同类工 程业绩 ， 使用寿命长 的产 品且严格 控制制作、 安装 质量。 ( 3 ) 冷却塔玻璃钢烟道 的应用 ， 为国内同类工 程的建设积累宝贵经验 ， 为国内同类工程提供示范 和借鉴。 参考文献 ： 1 王宝福， 刘志刚 冷却塔排烟技术研究与实践 c 中国 电机工程学会火力发电分会工业冷却塔专业委员会排 烟冷却塔专题技术研讨会论文汇编 北京： 中国电机工 程学会火力发电分会工业冷却塔专业委员会 ， 2 o 0 8 2 王欣刚 冷却塔排烟技术的工程应 c 中国电机工程 学会火力发电分会工业冷却塔专业委员会排烟冷却塔 专题技术研讨会论文汇编 北京： 中国电机工程学会火 力发电分会工业冷却塔专业委员会， 2 0 o 8 ( 编辑 ： 王书平 ) ( 1 ) 由于环保要求 日趋严格 ， 我 国将建设一批 作者简介： 冷却塔排烟机组 ， 烟塔合一技术在我国应用的前景 姜大刚( 1 9 8 o 一) ， 男， 河北沧州人， 助理工程师， 从事火 广阔。玻璃钢烟道的应用会在一定程度上降低 了电 力发电厂水工结构和业主方质量控制管理方面的工作。 00 o0o0 oo 0 00o0 00000 0 00 0000 ( ( ( 上接第 1 9页) 器在应用中要考虑一侧压力变化引 起另一侧压力变化 的因素。建议采取的措施有 ： ( 1 ) 在图3的系统中， 在闭式冷却水泵出口压力 低而启动备用闭式冷却水泵的逻辑中增加一个延时， 躲过此瞬间的低压， 时间一般以 5 s 为宜( 时间还需要 实际校验) ， 这样就能避开由于开式水系统压力波动 而引起备用闭式冷却水泵低压力 自启动 ； ( 2 ) 调低现有的备用闭式冷却水泵 自启动的整 定值 ， 但调低后对机组运行的安全性有一定影响； ( 3 ) 在改造前 ， 运行人员要注意 ： 当开式水 系统 压力波动后 ， 要及时检查闭式水系统的运行工况 ， 如 因压力波动造成 备用 泵启动 ， 应 及时恢 复原 运行 方式 。 4