1.板式換熱器簡介　　本成套設備由板式換熱器、平衡槽、離心式衛生泵、熱水裝置（包括蒸汽管路、熱水噴入器）、支架以及儀表箱等組成。用于牛奶或其它熱敏感性液體之殺菌冷卻，欲處理的物料先進入平衡槽，經離心式衛生泵送入換熱器、經過預熱、殺菌、保溫、冷卻各段，凡未達到殺菌溫度的物料。由儀表控制氣動回流閥換向、再回到平衡槽重新處理。物料殺菌溫度由儀表控制箱進行自動控制和連續記錄，以便對殺菌過程進行監視和檢查。此設備適用于對牛奶預殺菌、巴式殺菌，板式換熱器的型式主要有框架式（可拆卸式）和釬焊式兩大類，板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。

 

　　1.1板式換熱器的基本結構板式換熱器主要由框架和板片兩大部分組成。 　　板片由各種材料的制成的薄板用各種不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋，并在板片的四個角上開有角孔，用于介質的流道，板片的周邊及角孔處用橡膠墊片加以密封。 　　框架由固定壓緊板、活動壓緊板、上下導桿和夾緊螺栓等構成。 板式換熱器是將板片以疊加的形式裝在固定壓緊板、活動壓緊板中間，然后用夾緊螺栓夾緊而成。 

 

　　1.2板式換熱器的特點　　（板式換熱器與管殼式換熱器的比較） 　　a.傳熱系數高 由于不同的波紋板相互倒置，構成復雜的流道，使流體在波紋板間流道內呈旋轉三維流動，能在較低的雷諾數（一般Re=50~200）下產生紊流，所以傳熱系數高，一般認為是管殼式的3~5倍。 　　b.對數平均溫差大，末端溫差小在管殼式換熱器中，兩種流體分別在管程和殼程內流動，總體上是錯流流動。對數平均溫差修正系數小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數也通常在0.95左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內的流動平行于換熱面、無旁流。因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1℃，而管殼式換熱器一般為5℃. c.占地面積小 板式換熱器結構緊湊，單位體積內的換熱面積為管殼式的2~5倍，也不像管殼式那樣要預留抽出管束的檢修場所，因此實現同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/8。 　　d.容易改變換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達到所要求的流程組合，適應新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。 　　e.重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為0.4~0.8mm，而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.0~2.5mm，管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。 　　f. 價格低 采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價格比管殼式約低40%~60%。 　　g. 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標準化程度高，并可大批生產，管殼式換熱器一般采用手工制作。 　　h. 容易清洗 框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓，即可松開板束，卸下板片進行機械清洗，這對需要經常清洗設備的換熱過程十分方便。 i. 熱損失小 板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計，也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大，需要隔熱層。 　　j. 容量較小 是管殼式換熱器的10%~20%。 　　k. 單位長度的壓力損失大 由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統的光滑管的壓力損失大。 　　

　　l. 不易結垢 由于內部充分湍動，所以不易結垢，其結垢系數僅為管殼式換熱器的1/3~1/10. 　　m. 工作壓力不宜過大，介質溫度不宜過高，有可能泄露 板式換熱器采用密封墊密封，工作壓力一般不宜超過2.5MPa，介質溫度應在低于250℃以下，否則有可能泄露。 　　n. 易堵塞 由于板片間通道很窄，一般只有2~5mm，當換熱介質含有較大顆粒或纖維物質時，容易堵塞板間通道。 1.3板式換熱器的應用場合　　a. 制冷：用作冷凝器和蒸發器。 　　b. 暖通空調：配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中間換熱器等。 c. 化學工業：純堿工業，合成氨，酒精發酵，樹脂合成冷卻等。 　　d. 冶金工業：鋁酸鹽母液加熱或冷卻，煉鋼工藝冷卻等。 　　e. 機械工業：各種淬火液冷卻，減速器潤滑油冷卻等。 　　f. 電力工業：高壓變壓器油冷卻，發電機軸承油冷卻等。 　　g. 造紙工業：漂白工藝熱回收，加熱洗漿液等。 　　h. 紡織工業：粘膠絲堿水溶液冷卻，沸騰硝化纖維冷卻等。 　　i. 食品工業：果汁滅菌冷卻，動植物油加熱冷卻等。 　　j. 油脂工藝：皂基常壓干燥，加熱或冷卻各種工藝用液。 　　k. 集中供熱：熱電廠廢熱區域供暖，加熱洗澡用水。 　　l. 其他：石油、醫藥、船舶、海水淡化、地熱利用。 1.4板式換熱器選型時應注意的問題　　1.4.1 板型選擇 　　　板片型式或波紋式應根據換熱場合的實際需要而定。對流量大允許壓降小的情況，應選用阻力小的板型，反之選用阻力大的板型。根據流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。確定板型時不宜選擇單板面積太小的板片，以免板片數量過多，板間流速偏小，傳熱系數過低，對較大的換熱器更應注意這個問題。 　　1.4.2 流程和流道的選擇 　　流程指板式換熱器內一種介質同一流動方向的一組并聯流道，而流道指板式換熱器內，相鄰兩板片組成的介質流動通道。一般情況下，將若干個流道按并聯或串聯的費那個是連接起來，以形成冷、熱介質通道的不同組合。 　　流程組合形式應根據換熱和流體阻力計算，在滿足工藝條件要求下確定。盡量使冷、熱水流道內的對流換熱系數相等或接近，從而得到最佳的傳熱效果。因為在傳熱表面兩側對流換熱系數相等或接近時傳熱系數獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不等，但在換熱和流體阻力計算時，仍以平均流速進行計算。由于“U”形單流程的接管都固定在壓緊板上，拆裝方便。 　　1.4.3 壓降校核 　　在板式換熱器的設計選型使，一般對壓降有一定的要求，所以應對其進行校核。如果校核壓降超過允許壓降，需重新進行設計選型計算，直到滿足工藝要求為止。 板式換熱器　　板式換熱器，具有換熱效率高，物料流阻損失小，結構緊湊，溫度控制靈敏、操作、彈性大，裝拆方便，使用壽命長等特點，可處理的物料非常廣泛，從普通的工業用水，到高粘度的液體，從衛生要求較高的食品液體、醫藥物料到具有一定腐蝕性的酸堿液體，從含顆粒粉體的液態物料到含少量纖維的懸浮液體均可采用板式換熱器處理。可用于加熱、冷卻、蒸發、冷凝、殺菌消毒、熱力回收等場合。如冷卻發電機組和整流器內循環；用于冶金礦山等機械潤滑油；液壓站、蛋液、食用油的殺菌消毒，啤酒、葡萄酒的殺菌處理；用于輕紡工業、造紙行業中的余熱回收；收集冷凝水，集中供熱；汽改水曖；鍋爐除氧系統中的中間換熱等。目前已廣泛應用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫藥、食品、化纖、輕紡、造紙、船舶和集中供熱等工業部門。 結構原理　　可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成，板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時又合理地將冷熱流體分開，使其分別在每塊板片兩側的流道中流動，通過板片進行熱交換。 板式換熱器的設計特點　　1、高效節能：其換熱系數在3000～4500kcal/m2?°C?h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。 　　2、結構緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。 　　3、容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結垢。 　　4、使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。 　　5、適應性強：板式換熱器板片為獨立元件，可按要求隨意增減流程，形式多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。 　　6、不串液，板式換熱器密封槽設置泄液液道，各種介質不會串通，即使出現泄露，介質總是向外排出。 板式換熱器的應用范圍　　板式換熱器已廣泛應用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫藥、食品、化纖、造紙、輕紡、船舶、供熱等部門，可用于加熱、冷卻、蒸發、冷凝、殺菌消毒、余熱回收等各種情況 化學工業　　制造氧化鈦、酒精發酵、合成氨、樹脂合成、制造橡膠、冷卻磷酸、冷卻甲醛水、堿炭工業、電解制堿。 鋼鐵工業　　冷卻淬火油，冷卻電鍍用液、冷卻減速器潤滑油、冷卻軋制機、拉絲機冷卻液。 冶金行業　　鋁酸鹽母液的加熱和冷卻，冷卻鋁酸鈉，煉鋁軋機潤滑油冷卻。 機械制造業　　各種淬火液冷卻，冷卻壓力機、工業母機潤滑油，加熱發動機用油。 食品工業　　制鹽，乳品，醬油，醋的殺菌、冷卻，動植物油加熱、冷卻，啤酒生產中啤酒、麥芽汁的加熱冷卻，制糖，明膠濃縮，殺菌、冷卻，制造谷氨酸鈉。 紡織工業　　各種廢液熱回收，沸騰磷化纖維的冷卻，冷卻粘膠液，醋酸和酸醋酐的冷卻，冷卻堿水溶液，粘膠絲的加熱和冷卻。 造紙工業　　冷卻黑水，漂白用鹽、堿液的加熱、冷卻，玻璃紙廢液的熱回收，加熱蒸煮酸，冷卻氫氧化鈉水溶液，回收漂白張紙的廢液，排氣的凝縮，預熱濃縮紙漿似的廢液。 集中供暖　　熱電廠廢熱區域供暖，加熱生活用水，鍋爐區域供暖 油脂工業　　加熱、冷卻合成洗滌劑，加熱鯨油，冷卻植物油，冷卻氫氧化鈉，冷卻甘油、乳化油。 電力工業　　發電機軸泵冷卻，變壓器油冷卻。 船 舶　　柴油機，中央冷卻器，卸套水冷卻器，活塞冷卻器，潤滑油冷卻器，預熱器，海水淡化系統（包括多級及單級） 其 他　　醫藥、石油、建陶、玻璃、水泥、地熱利用等。 　　BR型系列產品，整機裝配有普通式結構（不經常拆洗工況采用）和懸掛式結構（拆洗較頻繁的工況采用）兩種。 　　普通式結構由人字形波紋板片、密封墊、壓緊板、上下定位螺栓、壓緊螺栓等主要零件組成。 　　懸掛式結構由人字形波紋板片、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動壓緊板、支架、上下定位橫梁、壓緊螺栓等主要零件組成。 　　常見故障 　　板式換熱器具有傳熱系數高、壓降小、結構緊湊、質量輕、占用空間小、面積和流程組合方便、零件通用性強、可選擇材料廣以及容易實現規模化生產等特點，已被廣泛應用于食品、機械、冶金、石油化工和船舶等領域，并成為城市集中供熱工程中的主導換熱設備。為了保證板式換熱器的正常運行，延長關鍵部件(如板片、膠墊)的使用壽命，了解掌握板式換熱器出現的故障及其產生原因和處理方法顯得尤為重要。 2.板式換熱器常見故障 2.1 外漏　　主要表現為滲漏(量不大，水滴不連續)和泄漏(量較大，水滴連續)。外漏出現的主要部位為板片與板片之間的密封處、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片與壓緊板內側。 2.2串液　　主要特征為壓力較高一側的介質串入壓力較低一側的介質中，系統中會出現壓力和溫度的異常。如果介質具有腐蝕性，還可能導致管路中其它設備的腐蝕。串液通常發生在導流區域或者二道密封區域處。 2.3 壓降大　　介質進、出口壓降超過設計要求，甚至高出設計值許多倍，嚴重影響系統對流量和溫度的要求。在供暖系統中，若熱側壓降過大，則一次側流量將嚴重不足，即熱源不夠，導致二次側出溫度不能滿足要求。 2.4供熱溫度不能滿足要求　　主要特征是出口溫度偏低，達不到設計要求。 3 .原因分析及處理方法 3.1 外漏　　3.1.1 產生原因 　　①夾緊尺寸不到位、各處尺寸不均勻(各處尺寸偏差不應大于3 mm)或夾緊螺栓松動。② 部分密封墊脫離密封槽，密封墊主密封面有臟物，密封墊損壞或墊片老化。③ 板片發生變形，組裝錯位引起跑墊。④在板片密封槽部位或二道密封區域有裂紋。實例：北京、青海和新疆等地的多個熱力站均采用飽和蒸汽作為一次側熱源供暖，由于蒸汽溫度較高，在設備運行初期系統不穩定的情況下，橡膠密封墊在高溫下失效，引起蒸汽外漏。 　　3.1.2 處理方法 　　　① 在無壓狀態，按制造廠提供的夾緊尺寸重新夾緊設備，尺寸應均勻一致，壓緊尺寸的偏差應不大于±0．2N (mm)(N。為板片總數)，兩壓緊板間的平行度應保持在2 mm 以內。② 在外漏部位上做好標記，然后換熱器解體逐一排查解決，重新裝配或更換墊片和板片。③ 將開換熱器解體，對板片變形部位進行修理或者更換板片。在沒有板片備件時可將變形部位板片暫時拆除后重新組裝使用。④ 重新組裝拆開的板片時，應清潔板面，防止污物粘附著于墊片密封面。 3.2串液　　3.2.1 產生原因 　　① 由于板材選擇不當導致板片腐蝕產生裂紋或穿孑；②操作條件不符合設計要求。③ 板片冷沖壓成型后的殘余應力和裝配中夾緊尺寸過小造成應力腐蝕。④板片泄漏槽處有輕微滲漏，造成介質中有害物質(如C1)濃縮腐蝕板片，形成串液。實例：某鋁業有限公司硫酸系統中1臺板片材料為254 SMo的BR03板式換熱器，在運行5個月后出現冷卻水側碳鋼接管腐蝕泄漏，酸液泄漏到了冷卻水側。檢查發現板片酸液進口處和導流區域有嚴重的腐蝕及開裂現象。現場分析發現，系統運行溫度、流量和濃度等工藝參數均超出設計條件，使用溫度遠超出材料的適用范圍。采用飽和蒸汽作為一次側熱源的板式換熱器在運行過程中容易發生板片腐蝕，導致產品串液。這是 由于蒸汽溫度較高，設備運行中很容易造成橡膠密封墊在高溫下失效，引起蒸汽外漏并在二道密封區域急速冷凝。隨著外漏的不斷進行，冷凝殘液越聚越多，局部形成cl質量濃度較高區域，達到破壞板片表面鈍化層的腐蝕條件。同時，由于此區域板片冷沖壓形成的內部應力較大，在表面鈍化層被破壞的情況下，內部應力作用導致應力腐蝕的發生。 　　3.2.2處理方法 　　① 更換有裂紋或穿孑L板片，在現場用透光法查找板片裂紋。②調整運行參數，使其達到設計條件。 　　③換熱器維修組裝時夾緊尺寸應符合要求，并不是越小越好。④ 板片材料合理匹配。 3.3壓降過大　　3.3.1產生原因 　　①運行系統管路未進行正常吹洗，特別是新安裝系統管路中許多臟物(如焊渣等)進入板式換熱器的內部，由于板式換熱器流道截面積較窄，換熱器內的沉淀物和懸浮物聚集在角孑L處和導流區內，導致該處的流道面積大為減小，造成壓力主要損失在此部位。② 板式換熱器首次選型時面積偏小，造成板間流速過高而壓降偏大。③ 板式換熱器運行一段時間后，因板片表面結垢引起壓降過大。實例：2000年我廠為提新疆用戶提供了BR10型板式換熱器，用于水一水換熱的集中供熱系統，一次供水設計溫度為130。C。在換熱器設計選型時，傳熱導數偏高，接近5 500 w／(rn ?K)，而實際應在3 500 w／(rn ?K)。同時，設計單位在水泵選型時流量余量又偏大，造成換熱器二次側介質板間流速超過1 m／s，實際運行壓降在0．2～0．3 MPa，使得二次網水力平衡嚴重失調。 　　3.3.2處理方法 　　① 清除換熱器流道中的臟物或板片結垢，對于新運行的系統，根據實際情況每周清洗一次。清洗板片表面水垢(主要指CaCO。)時，選用含0．3 氨基磺酸溶液或含0．3 烏洛托平、0．2 苯胺、0．1硫氰酸鉀的0．8 硝酸溶液作為清洗液，清洗溫度4O～6O℃。不拆卸設備化學浸泡清洗時，要打開換熱器冷介質進、出口，或安裝設備時在介質進、出口接管上安裝DN25清洗口，將配好的清洗液注入設備中，浸泡后用清水清洗干凈殘留酸液，使pH≥7。拆開清洗時，將板片在清洗液中浸泡30 min，然后用軟刷輕刷結垢，最后用清水清洗干凈。清洗過程中應避免損傷板片與橡膠墊。若采用不拆卸機械反沖洗方法，應事先在介質進、出口管路上接一管口，將設備與機械清洗車連接，把清洗液按介質流動的反方向注入設備，循環清洗時間1O～1 5 min，介質流速控制在0．05～0．15 m／s。最后再用清水循環幾遍，使清水中Cl質量濃度控制在25 mg／I 以下。② 二次循環水最好采用經過軟化處理后的軟水，一般要求水中懸浮物質量濃度不大于5 mg／L、雜質直徑不大于3 mm、pH≥ 7。當水溫不大于95℃時，Ca 、Mg 濃度應不大于2 mmol／L；當水溫大于95|C 時，Ca 、Mg 濃度應不大于0．3 mmol／L、溶解氧質量濃度應不大于0．1 mg／L。 　　③對于集中供熱系統，可以采用一次向二次補水的方法。 3.4 供熱溫度不能滿足要求　　3.4.1產生原因 　　① 一次側介質流量不足，導致熱側溫差大，壓降小。② 冷側溫度低，并且冷、熱末端溫度低。③ 并聯運行的多臺板式換熱器流量分配不均。④換熱器內部結垢嚴重。 　　3.4.2處理方法 　　　① 增加熱源的流量或加大熱源介質管路直徑。 　　② 平衡并聯運行的多臺板式換熱器的流量。③拆開板式換熱器清洗板片表面結垢。 　　1、主要控制參數 　　板水加熱器的主要控制參數為水加熱器的單板換熱面積、總換熱面積、熱水產量、換熱量、傳熱系數K、設計壓力、工作壓力、熱媒參數等。 　　2、性能特點 　　（1）換熱量高，傳熱系數K值在3000~8000 W/(m2?K)范圍，高于其它換熱器型式。 　　（2）板式換熱器具有很高的傳熱系數，就決定了它具有結構緊湊、體積小的特點，在每立方米體積內可以布置250平方米的傳熱面積，大大優于其它種類的換熱器。 　　（3）板式換熱器還具有組裝靈活，拆卸清洗方便的特點，可以用增減板片數量來變換換熱面積，以適應熱負荷的變化。在同樣一臺換熱器內，對于較純凈流體，還可以用增加流程數來提高板間流速的作法，以求達到很高的傳熱系數。 　　（4）由于在板式換熱器冷、熱介質間采用兩道密封，并在兩道密封間開孔與大氣相通，可以有效的避免兩種介質的混合。 　　3、分類 　　板式水加熱器根據板式類型不同主要分為：波紋板板式水加熱器，螺旋板板式水加熱器等。 　　4、在耗熱量相同的情況下，不同溫度的熱水所對應的用水量計算公式： 　　qr——熱水用水量（L/人?d）； 　　tr——熱水溫度； 　　tL——熱水溫度。 　　5、產品選用要點 　　1. 板式換熱器選用控制參數為換熱器材質、工作壓力、設計溫度等。 　　2. 選用換熱器時，應盡量使換熱系數小的一側得到大的流速，并且盡量使兩流體換熱面兩側的換熱系數相等或相近，提高傳熱系數。經換熱器加熱的流體溫度應比換熱器出口壓力下的飽和溫度低10℃，且應低于二次水所用水泵的工作溫度。 　　3. 含有泥沙臟物的流體宜經過過濾后進入換熱器。 　　4. 選用板式換熱器時，溫差較小側流體的接口處流速不宜過大，應能滿足壓力降的要求。 　　5. 對于流量大允許壓力降小的情況應選用阻力小的板型，反之，選用阻力大的板型。 　　6. 根據流體壓力和溫度情況選用可拆卸式或電焊式。 　　7. 不宜選用單板面積太小的板片，以免板片數量過多，板間流速偏小，降低傳熱系數。 　　8. 板式換熱器的換熱介質不宜為蒸汽。 　　6、施工、安裝要點 　　1. 換熱器不應有變形，緊固件不應有松動或其它機械損傷。 　　2. 設備吊裝時，吊繩不得掛在接管、定位橫梁或板片上。 　　3. 換熱器周圍預留足夠空間，以便于檢修。 　　4. 冷熱介質進出口接管安裝，應按照出廠銘牌所規定方向連接。 　　5. 連接換熱器的管道應進行清洗，防止砂石焊渣等雜物進入換熱器，造成堵塞。 　　6. 換熱器應以最大工作壓力的1.5倍做水壓試驗，蒸汽部分應不低于蒸汽供汽壓力加0.3MPa，熱水部分應不低于0.4MPa。 　　7、執行標準 　　產品標準 　　GB16409-1996《板式換熱器》 　　工程標準 　　GB50242-2002《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》 　　CJJ28-2004《城鎮供熱管網工程施工及驗收規范》 　　8、相關標準圖集 　　05R103《熱交換站工程設計施工圖集》