CN103185475A

CN103185475A - 板式湿空冷器

Info

Publication number: CN103185475A
Application number: CN2013101233038A
Authority: CN
Inventors: 张延丰; 常春梅; 陈韶范; 胡国栋
Original assignee: MACHINERY INDUSTRY LANZHOU PETROLEUM CHEMICAL EQUIPMENT INSPECTION OFFICE CO LTD; Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd; Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute; Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co Ltd
Current assignee: MACHINERY INDUSTRY LANZHOU PETROLEUM CHEMICAL EQUIPMENT INSPECTION OFFICE CO LTD; Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd; Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute; Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-07-03

Abstract

一种板式湿空冷器，包括空调系统、热交换系统、喷淋系统；所述热交换系统的板束主要由阶梯波纹板、镶块构成。两两所述的阶梯波纹板对扣、焊接长边，所形成的板腔或板管构成热介质流通的通道。两两板管叠置，焊接两个相邻短边，并且在棱角处焊接镶块，所形成的板腔构成空气流通的通道。本发明传热板束由阶梯波纹板片构成且该阶梯波纹板片由不锈钢、钛板等材质制造，强化了空冷器的换热性能，同时兼具优良的抗腐蚀、耐高温、耐高压的使用性能。

Description

板式湿空冷器

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，具体涉及一种热交换器，特别是涉及一种板式湿空冷器。

背景技术

板式湿空冷器是一种目前在国际上先进的空冷产品，广泛应用于石油、石化等行业低温端介质的冷却。专利CN01201689.6为国际上首台板式空冷器，具有划时代的意义。基于初级产品所具有的局限，该专利同样存在诸如工作台易积水、喷嘴易堵塞、喷淋水珠雾化不足、空气增湿性能不良、换热性能差、板束不耐高温、高压等诸多缺陷，给空冷器的使用和维护带来不便。尤为突出的是喷嘴的堵塞，使板式空冷器丧失了作为湿式空气冷却的初衷，使湿式空冷器变为干式空冷器。

[0003] 相对喷淋空冷湿空冷具有节约水资源的优势。为了达到最佳的节约效果，喷淋水通常要回收，循环利用。由于水箱上部覆盖有过滤网，所以大片的碎纸、塑料袋等生活垃圾很难进入水箱。反而是粒径较小的颗粒状、针状的杂质，包括枯枝烂叶、沙石泥土以及生产过程所产生的焊渣、铁削都有可能进入水箱，这些杂质颗粒都会造成喷淋管线以及喷嘴的堵塞。可见作为湿式空冷器，板式湿空冷器的关键工艺在于水质的过滤。

[0004] 板式湿空冷器换热性能的发挥，除了和喷淋系统所产生空气的湿度有关外，还和组成板束的板片有着至关重要的作用。板片的导热、抗腐蚀、耐高温、耐高压性能都影响板式湿空冷器的正常运转。可见作为换热设备，板式湿空冷器的核心元件为板束。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种传热性能优良、能够在高温、高压下正常运行的板式湿空冷器。

本发明所采用的技术方案：

一种板式湿空冷器，包括空调系统、热交换系统、喷淋系统；所述热交换系统的板束主要由阶梯波纹板、镶块构成。两两所述的阶梯波纹板对扣、焊接长边，所形成的板腔或板管构成热介质流通的通道。两两板管叠置，焊接两个相邻短边，并且在棱角处焊接镶块，所形成的板腔构成空气流通的通道。

所述阶梯波纹板片由不锈钢、钛板、铜合金材料制造。

所述喷淋系统包括分级过滤器；该分级过滤器由一级过滤网和二级过滤器构成。

所述二级过滤器采用斜坡状倾斜结构。

所述喷淋系统的喷淋管分级布置，其二、四级喷淋管左右臂长度相等，三、五级喷淋管上下臂长比为1:2～4。

所述喷淋系统的水箱上端带有凸缘。

所述空调系统的风机由电机直接驱动。

所述热交换系统的上、下夹板之间有收缩缝。

本发明所取得的有益效果：本发明传热板束由阶梯波纹板片构成且该阶梯波纹板片由不锈钢、钛板等材质制造，强化了空冷器的换热性能，同时兼具优良的抗腐蚀、耐高温、耐高压的使用性能。空气温升远远大于传统板式湿空冷器，传热效率高。分级过滤器的安装，从根本上彻底地解决了喷嘴的堵塞问题。喷嘴与板束间距的调整，解决了喷淋水珠雾化不足的问题。经过上述方法的调整，使得喷淋系统的运行变得畅通无阻；风机的直接驱动使得电机的额定总功率减小，从而减小了设备的用电损耗。分体式撬装结构的采用，方便了设备的组装、运输、检修；水箱挑台式的紧凑结构使得占地面积减小，同时降低了设备制造、维护费用。

附图说明

图1 为本发明板式湿空冷器风机侧结构示意图；

图2为本发明板式湿空冷器喷淋侧结构示意图；

图3为本发明板箱安装示意图；

图4为本发明板箱结构示意图；

图5为本发明板束结构示意图；

图6 为本发明喷淋系统示意图；

图7为本发明风机侧喷淋系统示意图；

图8为本发明空调系统示意图；

图9为本发明过滤器示意图；

图10为本发明二级过滤器示意图；

图11为本发明喷嘴示意图。

图中：

Figure 2013101233038100002DEST_PATH_IMAGE001

具体实施方式

下面结合附图对本发明及其有益效果作进一步详细说明。

实施例，参照图1至图11，所述的板式湿空冷器由空调系统、热交换系统、喷淋系统三大系统构成。主要部件由风机装置1、板箱2、喷淋装置3、过滤器4、水箱5等组成。热介质自上而下流经板束的一个通道，空气经喷淋水增湿降温后横穿板束的另一个通道，热介质的换热主要发生在两个通道之间。

组成所述热交换系统板箱2的零部件有：热介质入口端法兰206、热介质出口端法兰207、上封头209、下封头210、拉杆208、上夹板211、下夹板212等。上封头209、下封头210分别焊接在板束205的两端，组成热介质流通的腔室。所述上、下夹板211、212之间采用榫卯结构、间隙配合留有收缩缝213，以提高湿空冷器的高温使用性能。

所述板束205主要由波纹板周边为阶梯的阶梯波纹板2051、镶块2052构成。两两所述的阶梯波纹板2051对扣、焊接长边，所形成的板腔（板管）构成热介质流通的通道。两两板管叠置，焊接两个相邻短边，并且在棱角处焊接镶块2052，所形成的板腔构成空气流通的通道。这样冷、热介质在各自的板腔内流动完成热量交换。重复上述方法，无数个板管构成板束205。

所述板束固定在夹板、拉杆208、上、下封头之间，其中上、下封头与板束上的镶块焊接在一起。

所述阶梯波纹板片2051由不锈钢、钛板等材质制造，板材厚度在1.0mm左右。采用阶梯波纹板以提高耐压工况，进而提高其换热性能。

组成所述空调系统风机装置1的零部件有：电机101、风机103、风箱圈104、风箱挡板105等。风机装置1上设有回收水出口106。整个风机装置1布置在构架102上。风机装置1的风机103直接用电机101驱动。风机的直接驱动使得电机的额定总功率减小，从而减小了设备的用电损耗。

组成所述喷淋系统的喷淋装置3的零部件有：水泵301、电机302、喷淋管线、喷嘴308等。其中：本发明喷淋管线分别由一级喷淋管303、二级喷淋管304、三级喷淋管305、四级喷淋管310、五级喷淋管306五级管线构成。二级喷淋管304和四级喷淋管310左右臂长度相等，三级喷淋管305和五级喷淋管306的上下臂长比约为1:2～4，优选1:3，为了使各个喷嘴处的压力均衡，经实验得出上述结果。也就是说上述比例的喷淋管线，各个喷嘴的雾化区域相当，没有雾化死角存在。

喷嘴308布置在五级喷淋管306的上、下两端，水泵301的进水口309设在水箱5上，水箱5上设有用于回收水的接管311，接管311与风机构架上的回收水出口106相连，水箱5下部设有排渣口312。本发明的水泵电机组为两组，正常工作时仅启动其中的一组，另一组备用。

水箱5的上部设有过滤网板，过滤网板的设计粒度为10mm。

分级过滤器4由一级过滤网401和二级过滤器405构成，一级过滤网401的设计目数为10目。二级过滤网403的设计目数为20目。组成分级过滤器4的主要零件有：一级过滤网401、矩形法兰402、二级过滤网403、法兰406、压板404等。本发明过滤装置采用分级过滤的方式净化水质，水箱上部的过滤网板将直径为10mm及以上的杂质颗粒挡在水箱外，一级过滤网401将直径为2mm以上的杂质颗粒挡在过滤网401外，二级过滤网403将直径为0.85mm以上、对喷嘴构成堵塞的杂质颗粒过滤掉。

二级过滤器405采用斜坡状倾斜结构，坡度在20°、30°、35°、40°或45°之间，斜坡朝下布置，采用此结构的目的是为了充分利用杂质颗粒的自重，以排除杂质颗粒对二级过滤网403造成新的堵塞。

分级过滤器4安装在水箱内水泵进水口309处。

本发明所用喷嘴为螺旋喷嘴308，中心孔3001的孔径为2mm。喷嘴308通过螺纹3002与喷淋管线末端的丝扣连接。喷嘴为标准件，根据其雾化形状的不同分为矩形喷嘴、扇形喷嘴、锥形喷嘴、螺旋形喷嘴等，根据雾化区域内水珠分布密度的不同分为实心喷嘴及空心喷嘴。基于大量的试验：空心喷嘴雾化区域较大，雾化不均匀，喷淋效果欠佳；实心喷嘴雾化效果较好，不足之处是实心喷嘴易堵塞雾化区域较小；螺旋喷嘴的雾化区域介于二者之间，但是它兼具二者的优点于一身，因而本发明喷嘴采用螺旋喷嘴，螺旋喷嘴308为外螺纹形式的标准件，其中心孔3001末端设有阻挡板3003，阻挡板3003的作用在于阻止末端水柱的直射，使末端水柱充分雾化。

所述喷淋系统的水箱5上端带有凸缘，即水箱5采用挑台式结构，将水泵电机组布置在其下部。此种结构不但有效地利用了空间，同时也调整了喷嘴与板束的间距，使喷嘴的雾化效果得到了合理的发挥。同时解决了工作台的积水问题，而且使得结构更加紧凑，占地面积更加减小。

所述空调系统、热交换系统、喷淋系统采用分体式撬装结构安装。具体：它们各自的风机构架102、板箱构架203及喷淋构架307安装在底翘201上，为了方便安装、运输，各构架与底翘采用螺栓连接。

本发明的工作过程为：待冷却的热介质从热介质入口204进入板式湿空冷器，经上封头209进入板束205的热介质板腔；喷淋水从水箱5流出，由水泵301输送给喷淋管线，在水压的作用下由喷嘴308喷射而出，喷淋水在喷嘴308附近雾化，进而将空气加湿，在对面引风式风机103所产生的负压作用下，湿空气进入板束205的冷介质板腔。这样冷、热介质以阶梯波纹板2051为界面，发生热量交换，经冷却的热介质由下封头210从热介质出口202流出板式湿空冷器，湿空气由于热量交换的缘故水分被蒸发，从风机103端流出板式湿空冷器。

Claims

1.一种板式湿空冷器，包括空调系统、热交换系统、喷淋系统；其特征在于：所述热交换系统的板束（205）主要由阶梯波纹板（2051）、镶块（2052）构成；两两所述的阶梯波纹板（2051）对扣、焊接长边，所形成的板腔或板管构成热介质流通的通道；两两板管叠置，焊接两个相邻短边，并且在棱角处焊接镶块（2052），所形成的板腔构成空气流通的通道。

2.根据权利要求1所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述阶梯波纹板片（2051）由不锈钢、钛板、铜合金材料制造。

3.根据权利要求1所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述喷淋系统包括分级过滤器（4）；该分级过滤器（4）由一级过滤网（401）和二级过滤器（405）构成。

4.根据权利要求3所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述二级过滤器（405）采用斜坡状倾斜结构。

5.根据权利要求1或3所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述喷淋系统的喷淋管分级布置，其二、四级喷淋管左右臂长度相等，三、五级喷淋管上下臂长比为1:2～4。

6.根据权利要求1或3或5所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述喷淋系统的水箱（5）上端带有凸缘。

7.根据权利要求1所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述空调系统的风机（103）由电机直接驱动。

8.根据权利要求1所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述热交换系统的上、下夹板（211、212）之间有收缩缝（213）。

9.根据权利要求1所述的一种板式湿空冷器，其特征在于：所述空调系统、热交换系统、喷淋系统采用分体式撬装结构安装。