CN102615375A

CN102615375A - 铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉及加热分区和控制方法

Info

Publication number: CN102615375A
Application number: CN2012101302048A
Authority: CN
Inventors: 黄安庭; 车明明; 王金宏; 沙玉鹏
Original assignee: Hangzhou Hangyang Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hangyang Co Ltd
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-01

Abstract

一种铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉及加热分区和控制方法，所述的钎焊加热炉包括有一卧式炉体，炉体内设置有一供放置待钎工件的支架，并设置有加热装置，所述的加热装置由布置在炉体内待钎工件位置四周的至少四个加热区构成；所述加热分区方法，它是将加热空间中左右两侧的加热区分为上中下三个小区和8环控制，两个侧面共计3×8×2=48个加热器；顶部和底部加热区也按照8环的分区方式分为8环控制，一个小区，顶部和底部共计8×2＝16个加热器；所述加热控制方法，将钎焊分为三个大阶段，并细分为十三个小阶段；其中一阶段属于烘烤阶段，从常温开始至工件中心温度650℉，二阶段至工件中心温度1000℉，三阶段至工件中心温度到达工艺要求，它具有节能性优良、能够实现大体积板翅式换热器自动钎焊的特点，并具有优良的操控性能。

Description

铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉及加热分区和控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉及加热分区和控制方法，属于大型铝制板翅式换热器真空自动化钎焊技术领域。

背景技术

“十一五”期间，国家实现“四大启动”，即煤制油、煤气化联合发电（IGCC）、液化天然气（LNG）接收站及熔融还原炼铁。煤气化项目是今后氧气用量最大的潜在客户，以合成油（间接液化）项目为最多。一个500万/a的合成油工厂，需要120万～130万m³/h的氧气量；100万/a甲醇的煤化工项目约需氧气12万m³/h；400MW IGCC发电项目需氧气7万m³/h。随着化肥原料“油改煤”工程和各省能源工业战略的实施，对大型空分设备的需求量越来越大。因而大型空分设备已成为大型煤化工、大型化肥原料“油改煤”工程等重要装置不可缺少的关键装备，具有广阔的应用前景。

目前，中、大型铝制板翅式换热器的制造是大型、特大型空分设备中至关重要的一环。板翅式换热器是一种高校节能换热器，具有体积小、重量轻、单位体积换热面积大、阻力低及多股流同时换热的优点，特别适合低温工程使用。一套八万等级空分设备配套12台左右大型板翅式换热器，产品结构7000×1300×1500（mm）左右。钎焊大体积的铝制板翅式换热器需要智能化、能够实现自适应调节的大型加热结构。同时，每套大型空分装置需要换热器台数较多，若紧紧依靠人工操作钎焊，产品质量波动较大，能耗较高。因此研发铝制板翅式换热器截面在1200×1200至1400×1800（mm）之间的能够实现自动钎焊的大型加热结构就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种大型、节能的、能够实现大体积板翅式换热器的自动钎焊，并具有优良操控性能的铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉及加热分区和控制方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉，它包括有一卧式炉体，炉体内设置有一供放置待钎工件的支架，并设置有加热装置，所述的加热装置由布置在炉体内待钎工件位置四周的至少四个加热区构成，并构成一个横截面呈四方体的加热空间。

所述的加热空间由左右两侧的加热区，顶部和底部加热区以及前后两端面加热区构成，每个加热区由若干个加热器串接在一起组成，每个加热器至少包括：固定在炉体壁面上的支撑架，通过瓷管和瓷垫安装在支撑架上的电加热元件。

一种如上所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热分区方法，所述的加热空间中左右两侧的加热区分为上中下三个小区和8环控制，实现自主调节，两个侧面共计3×8×2=48个加热器；顶部和底部加热区也按照8环的分区方式分为8环控制，一个小区，顶部和底部共计8×2＝16个加热器。

所述的加热空间还包括前后两端面加热区，它是以对应待钎工件的端面及角部的位置，也分为上中下三个小区，共计3×2＝6个加热器，整个加热器共计48+6+16=70个构成所述的加热空间。

一种如上所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热控制方法，所述的钎焊分为三个大阶段的基础上，细分为十三个小阶段；其中一阶段属于烘烤阶段，从常温开始至工件中心温度650℉（343.33℃），二阶段至工件中心温度1000℉（537.78℃），三阶段至工件中心温度到达工艺要求，一般在584.44～593.33℃；三阶段设置五个特征阶段，分别为是恒功率输出、拉大中心与表面温差（50℉）、缩小中心与表面温差（40℉）、相变阶段、表面温度恒定阶段1115～1118℉（601.67～603.33℃）。

本发明可以实现铝制板翅式换热器人工智能化的自动钎焊，具有很好的可操作性，优良的节约性能。

附图说明

图1是本发明所述钎焊加热炉的结构示意图。

图2是本发明所述两侧面加热区的示意图。

图3是本发明所述顶面和底面加热区的示意图。

图4是本发明所述前后端面加热区的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉，它包括有一卧式炉体1，炉体1内设置有一供放置待钎工件的支架2，并设置有加热装置，所述的加热装置由布置在炉体内待钎工件位置四周的至少四个加热区11、12、13、14构成，并构成一个横截面呈四方体的加热空间3。

图中所示，所述的加热空间3由左右两侧的加热区11、12，顶部和底部加热区13、14以及前后两端面加热区（图中未示）构成，每个加热区由若干个加热器串接在一起组成。

结合图2、3、4所示，每个加热器至少包括：固定在炉体1壁面上的支撑架4，通过瓷管5和瓷垫安装在支撑架上的电加热元件6。

一种如上所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热分区方法，该方法是：所述的加热空间3中左右两侧的加热区11、12分为上中下三个小区和8环控制，实现自主调节，两个侧面共计3×8×2=48个加热器；顶部和底部加热区13、14也按照8环的分区方式分为8环控制，一个小区，顶部和底部共计8×2＝16个加热器，见图2、3所示。

图4所示，所述的加热空间3还包括前后两端面加热区15，它是以对应待钎工件的端面及角部的位置，也分为上中下三个小区，共计3×2＝6个加热器，整个加热器共计48+6+16=70个构成所述的加热空间。

本发明所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热控制方法，该方法是：所述的钎焊分为三个大阶段的基础上，细分为十三个小阶段；其中一阶段属于烘烤阶段，从常温开始至工件中心温度650℉（343.33℃），二阶段至工件中心温度1000℉（537.78℃），三阶段至工件中心温度到达工艺要求，一般在584.44～593.33℃；三阶段设置五个特征阶段，分别为是恒功率输出、拉大中心与表面温差（50℉）、缩小中心与表面温差（40℉）、相变阶段、表面温度恒定阶段1115～1118℉（601.67～603.33℃）。

实施例：加热空间3（加热室）为全金属反射屏结构，沿长度方向分段对接，采用顶部悬挂、底部滚轮定位式组装，方便加热室的安装和维护；反射屏共分三层，各层反射屏之间采用拼装形式，接合处相互错开并留有一定间隙，固定在不锈钢骨架上，可降低热变形，在保证炉子内部隔热保温性能的前提下，最大限度的简化结构，减少放气量，使炉内的真空度得到了良好的保证。加热室与炉子内壁之间留有合理的空间，便于日常维护。

该加热结构主体支撑材料采用0Cr18Ni9Ti不锈钢，加热元件采用Cr20Ni80镍铬带，使用瓷管及瓷垫与支撑材料绝缘，整体固定在真空钎焊炉内部；加热元件可以多次承受800℃高温，能够实现铝制板翅式换热器的钎焊。

该加热结构主题分为8环控制，每环长度1250mm，另外在前后端面设置前后门加热区。针对产品棱部温度变化，采用创新性设计，每环侧面分为上中下三个小区，可以实现自主调节，侧面共计3×8×2=48个小区，侧面结构示意图见图2。加热空间3的顶部和底部离加热室（加热空间）距离较远，且有模具的辅助均温作用，只将顶部和底部按照8环的分区分为8块，共计8×2＝16个小区，底部区域的结构示意图见图3；前后端面加热室根据对应产品端面及角部的位置，将其分为上中下三个小区，可以有效保证产品负荷端面及角部的精确控制，端面共计3×2＝6个小区，前后门的结构示意图见图4；该加热结构共计48+6+16=70个小区。

本发明所述的加热空间可钎焊尺寸8400LX1400WX1800H mm，最大载荷为30吨，在钎焊容量上达到国际领先水平。在加热模式上进行了大胆的突破，采用七十个加热小区模块化控制，分区相比一般加热结构增加85％。该结构根据加热场分布规律，细化加热结构至70个小区，可以实现节能30％。该加热结构根据产品特点分散布置，对面、棱及角分别控制，可以实现自动钎焊。该加热结构可以钎焊结构8400×1400×1800（mm）的工件，具有领先水平。可以针对不同小区进行精确控制，保证芯体角、棱、面沿期望工艺曲线啮合进行，同时针对精细化控制的模式，开发大截面、多芯体钎焊工艺，有效避免了产品穿孔、下凹、补焊等缺陷的发生，使板翅式换热器的钎焊水平又上升了一个台阶。

本发明依据工件（铝合金板翅式换热）结构特点，将钎焊分为三个大阶段的基础上，细分为十三个小阶段。一阶段属于烘烤阶段，从常温开始至工件中心温度650℉（343.33℃），二阶段至工件中心温度1000℉（537.78℃），三阶段至工件中心温度到达工艺要求，一般在1084～1100℉（584.44～593.33℃）。三阶段设置五个特征阶段，分别为分别是恒功率输出、拉大中心与表面温差（50℉）、缩小中心与表面温差（40℉）、相变阶段、表面温度恒定阶段1115～1118℉（601.67～603.33℃）。

该加热结构可以将同类位置温差控制到最小化，可以钎焊结构8400×1400×1800（mm）的工件。工艺追求在升温过程及到达设定值时，钎焊工件上同类位置温度应基本相同。然而由于工件体积非常大，工件密度分布不均匀性以及对象的耦合特性，使得加热过程中即使是同一表面上的各点的热负荷特性差别比较大，因此，必须不断地协调同类位置点的温度控制，使它们升温均衡和同步。将加热片分为三级，根据控温情况，调整不同级别。因为大型真空钎焊炉内，加热片相互耦合较严重，一块加热片可能对应不同产品部位，而一个产品部位可能对应多个加热区，如果一级加热片不能有效控制，则实施二级控制，直至三级加热片完全联动。该结构将加热室细分至70个加热小区，可以保证每个产品角、棱及面沿期望工艺曲线啮合进行，将不同位置点的温差控制到1.5℃以内，可以有效保证钎焊质量。

本发明所述的加热结构可以保证钎焊工件整体快速升温，避免不必要的热重叠辐射及热场振荡，可以实现节能30％；由于钎焊过程要消耗大量的电能，所以希望钎焊一台产品的时间越短越好，该系统可以实现产品局部区域的温度调节以加快生产周期，并能确保按最合理的工艺要求钎接，使得单台产品的生产时间最短，实现高效节能降耗；钎焊过程是一个高能耗过程，缩短钎焊时间有助于节能和降低经济成本，同时有助与提高钎焊质量，减小钎料融化过久挥发的可能性，提高焊缝致密度。

Claims

1.一种铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉，它包括有一卧式炉体，炉体内设置有一供放置待钎工件的支架，并设置有加热装置，其特征在于所述的加热装置由布置在炉体内待钎工件位置四周的至少四个加热区构成，并构成一个横截面呈四方体的加热空间。

2.根据权利要求1所述的铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉，其特征在于所述的加热空间由左右两侧的加热区，顶部和底部加热区以及前后两端面加热区构成，每个加热区由若干个加热器串接在一起组成，每个加热器至少包括：固定在炉体壁面上的支撑架，通过瓷管和瓷垫安装在支撑架上的电加热元件。

3.一种如权利要求1或2所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热分区方法，其特征在于所述的加热空间中左右两侧的加热区分为上中下三个小区和8环控制，实现自主调节，两个侧面共计3×8×2=48个加热器；顶部和底部加热区也按照8环的分区方式分为8环控制，一个小区，顶部和底部共计8×2＝16个加热器。

4.根据权利要求3所述的铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热分区方法，其特征在于所述的加热空间还包括前后两端面加热区，它是以对应待钎工件的端面及角部的位置，也分为上中下三个小区，共计3×2＝6个加热器，整个加热器共计48+6+16=70个构成所述的加热空间。

5.一种如权利要求1或2所述铝合金板翅式换热器的钎焊加热炉的加热控制方法，其特征在于所述的钎焊分为三个大阶段的基础上，细分为十三个小阶段；其中一阶段属于烘烤阶段，从常温开始至工件中心温度650℉（343.33℃），二阶段至工件中心温度1000℉（537.78℃），三阶段至工件中心温度到达工艺要求，一般在584.44～593.33℃；三阶段设置五个特征阶段，分别为是恒功率输出、拉大中心与表面温差（50℉）、缩小中心与表面温差（40℉）、相变阶段、表面温度恒定阶段1115～1118℉（601.67～603.33℃）。