CN106017162A - 一种紧凑式板式空冷器 - Google Patents

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张向南
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Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种紧凑式板式空冷器，其结构主要由框架、风机、板束、喷淋水管路、水箱、管箱、热流体进出口接管等构成；所述板束水平倾斜安装并分别置于框架周围；板束外侧设置喷淋水管路，喷淋水管路与水箱联通；管箱位于相邻两板束交界处，分别与两侧板束及热流体进出口接管联通；风机可设置在框架上。本发明使板式空冷器的换热面积大幅增加，所需的空冷器台数及风机数均减少，同时解决了夏季温度升高使空冷器传热效率下降的问题，具有占地面积小、耗电量低、节水效果好及整体紧凑度高等优点。

Description

一种紧凑式板式空冷器
技术领域
本发明属于热交换器设计与制造技术领域，具体涉及一种结构紧凑的板式空冷器。
背景技术
空冷器是以环境空气作为冷却介质，将工艺介质（热流）冷却到所需要的温度（终冷温度）的设备。由于该设备采用空气作为冷却介质，不需要水源，因此节水性能显著，尤其在缺水地区，若采用空冷器，可以节省大量的工业用水，同时有效降低蒸发损耗、避免水质污染，因此，空冷设备已被广泛应用于石化、电力、冶金等领域中。
现有板式空冷器结构由板束、风机、构架、水箱及喷淋装置组成，传热单元为全焊式板束，风机采用垂直安装的引风式风机，热介质自上而下流动。在高负荷工况下，为了增大换热面积，提高换热量，现有许多厂家将板式空冷器的板束高度由10米增加至12米，甚至现在最高可达16米。虽然高度增加使换热面积增大，但由于风机作用范围的限制，通过板束下部的风量大大减少，底部容易产生换热死区，传热效果恶化，使实际运行过程中成本增加，但换热量却未提升。
专利CN102538518A采用圆形板翅式传热元件，冷热两种流体通道沿圆筒形换热体轴向方向间隔叠加钎焊成一体。由于热流体进出口接管成内空的梳状结构设置在圆形换热体筒壁上，加工过程较复杂；同时由于空气侧通道单元沿同心环半径方向向中心逐渐变小，则空气侧阻力不均匀，风阻沿半径方向向中心逐渐变大，使设备的成本和电耗增加。
因此，开发一种能够提高换热面积、降低能耗、同时结构紧凑的空冷器，是工业生产的当务之需。
发明内容
本发明目的在于对现有板式空冷器的结构进行技术改进，提供一种换热面积大、能耗低及整体紧凑度高的板式空冷器。
为此，所采用的技术方案为：
一种紧凑式板式空冷器，主要包括框架、风机、板束、喷淋水管路、管箱、热流体进出口接管，所述板束沿长度方向水平倾斜安装并分别置于框架周围；板束外侧设置喷淋水管路，喷淋水管路与水箱联通；热流体进、出口管箱间隔位于相邻两板束交界处，并分别与其两侧板束及热流体进、出口接管联通；风机设置在框架上部中空处，从而形成紧凑式板式空冷器。
所述板束沿长度方向水平向下倾斜布置，与水平方向夹角在5°以内。
所述板束有四组，构成四边形结构且相邻两组板束相互垂直布置；相邻板束之间公用热流体进口管箱或热流体出口管箱。
所述板束为四组以上的偶数个，构成多边形结构，相适应的框架为多边形结构；相邻板束之间公用热流体进口管箱或热流体出口管箱；热流体进、出口管箱间隔布置。
本发明具有传热效率高、能耗低、结构紧凑的特点，与原有板式空冷器相比，此结构并非一味通过增加板束高度来提高换热量，而是通过合理的设置的板束叠落高度和板束数量来减少换热死区，提高换热面积。同时由于板束空气流道等间隙布置，由外向内风阻均衡，不会出现专利CN102538518A中风阻变大的缺点。
每组板束设置成多个可拆模块，如发生泄漏问题，可直接拆换，便于维修。在同样换热负荷下，本发明的板式空冷器的体积小，重量轻，耗电量低，大大节约用户的设备安装空间及安装成本，有效地节省了新建装置的占地规模和建设成本，也可解决炼油化工装置扩能改造时的场地不足的矛盾。
本发明可应用于化工、石油、动力、冶金等领域的冷却的无相变场合，也可用于冷凝的相变场合。
附图说明
图1 为本发明板式空冷器整体结构主视图；
图2 为本发明板式空冷器整体结构俯视图；
图3a 为本发明板式空冷器板束采用全焊接结构主视图；
图3b 为本发明板式空冷器板束采用全焊接结构俯视图；
图3c 为本发明板式空冷器板束与侧板焊接示意图；
图4a 为本发明板式空冷器板束采用整体法兰结构主视图；
图4b 为本发明板式空冷器板束采用整体法兰结构俯视图；
图5a 为本发明板式空冷器板束采用模块化法兰结构主视图；
图5b 为本发明板式空冷器板束采用模块化法兰结构俯视图；
图6为本发明板式空冷器冷热介质工作原理示意简图；
图中：1.风机、2.热流体进口接管、3.框架、4.喷淋水管路、5.喷嘴、6.板束、7. 热流体出口管箱、8.热流体出口接管、9.喷淋水泵、10.给水口、11.水箱、12.排污口、13. 热流体进口管箱、14.圆拱、15.板束模块单元、16、螺栓、17.螺母、18.法兰、19.侧板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明及其有益效果进一步说明。
实施例1，如图1、2所示，一种板式空冷器包括风机1，框架3，喷淋水管路4，板束6，热流体进、出口管箱13、7，热流体进、出口接管2、8，水箱11。热流体为气体工况下,可从侧端管箱13上部接管2进入，流过板束6，由侧端管箱7下部接管8流出；热流体为液体工况下,热流体可从侧端管箱上、下部接管进入、流出均可。空气在风机1作用下，由外向内横掠换热管束，与管内介质实现交错流换热，框架四周的四组板束，可满足装置高负荷的要求。
所述风机1为引风式风机，位于框架中空部位上方，用于增加空气内外压力差，为空气侧提动力，进一步提高换热效率。所述框架3可采用碳钢材料，功能是承载设备自重，承载板束、风机并给喷淋管路提供支撑。
实施例2，在实施例1的基础上，所述板束（6）沿长度方向即沿板片的长度方向（板束分为长度，宽度及叠落高度，长度即为流体流动方向，宽度为与管箱连接方向，叠落高度即为该空冷器高度）水平向下倾斜布置，与水平方向夹角在5°以内，防止积液存留。
实施例3，在实施例1的基础上，当板束6采用四组板束时，构成四边形结构且相邻两组板束6相互垂直布置；相邻板束6之间公用热流体进口管箱13或热流体出口管箱7，即热流体进口管箱13或热流体出口管箱7分别位于板束的对角位置。
实施例4，在实施例1的基础上，当板束6采用四组以上的偶数个板束时，构成多边形结构，相适应的框架为多边形结构；相邻板束6之间公用热流体进口管箱13或热流体出口管箱7；热流体进、出口管箱13、7间隔布置。
如附图2所示，上述实施例中两相邻板束共用一个管箱,减少了板式空冷器所需管箱的数量，提高了空冷器整体结构的紧凑度。板束管箱与两侧板束相互连通，板束通过管箱与热流体进、出口接管连接。热流体为液体时，进、出口接管的开孔位置位于管箱圆拱侧板上下端,热流体入口接管可位于上端或下端,出口接管也位于上端或下端；热流体为气体时，热流体入口接管位于上端,出口接管位于下端，液体、气体工况下进、出口接管均间隔布置。
实施例5，当实施例1中板束6采用四边形波纹板片时，波纹板可采用不锈钢、钛、镍基合金等材质，板片由薄金属板经冲压加工而成，波纹类型可为泡状、条状、或者是人字形甚至是上述三者的组合，同时由于板片厚度方向很薄，所以导热性能好、传热系数高、不宜堵塞。
如图3c所示,两张波纹板片长边通过焊接组对在一起，形成热流体的流通通道；两两板对叠放在一起，将相邻板管短边进行焊接，防止热流体泄露，形成空气的流通通道，板管长边边缘用短镶条焊接，方便与侧板19进行焊接连接。板束从热流体入口管箱侧开始,水平倾斜向下放置，与水平方向夹角为5°以内，主要目的是有助于热流体流出，检修时不会有液体存积。
实施例6，当实施例1中板束6采用翅片扁管时，翅片扁管的扁管为敷铝管，翅片为铝材质，基管与翅片通过钎焊方式连接形成换热板束，基管内为热流体流通通道，翅片为空气流通通道。基管从热流体入口管箱侧开始,沿长度方向水平倾斜向下放置，与水平方向夹角为5°以内，防止积液存留。
实施例7，如图5a、5b所示,在实施例1的基础上，将板束6分为多个板束模块单元15，通过在多个板束模块单元15两侧设置圆拱14，通过在圆拱14上设置接管与管箱接管法兰18连接。这样的模块化结构便于板束维修，某一模块有泄露需更换板束时，只需将相应单元板束模块拆除更换，降低维修成本。
实施例8，如图3a、3b所示，板束与管箱之间可采用焊接，管箱与接管之间采用焊接连接,此种连接方式能承受较高压力；如图4a、4b所示，板束可整体与管箱采用法兰连接。
当外界环境温度升高，需采用喷淋系统时，喷淋水管路4带有的“工”形支路在喷淋水泵9的作用下，将水箱内的水均匀的分布到板束迎风面上，在风机的作用下，喷淋水分布到整张板管上，最后由风机侧吹出,增大了传热温差，提高了空气侧的传热系数。
板束的倾斜布置可以使水膜在重力作用下流到板束边缘，通过在每组板束的边缘处设置一个梳妆结构的集流器进行收集，将板片上的喷淋水排回至水箱11中，同时未雾化的水滴及已雾化后又凝聚的水滴也将落回至水箱中，使喷淋水循环使用，具有较好的节水效果,水箱由给水口10进行加水和补水,水箱内的污垢由排污口12排出。
板束板片的长宽、厚度等参数，热流体在板片两侧的流动方向及流程数，可根据实际需要进行调整。
如附图6所示，本发明工作时,热流体通过入口接管进入管箱，均匀进入板束，热流体在波纹板束内部流动，空气在风机作用下，通过板束间的空隙（或翅片）。由于温差存在，热流体将热量传递给空气，从而实现换热的目的。当环境温度较高的工况下，可开启喷淋装置，经过喷淋水增湿降温后的空气横穿板束与热流体换热，凝结水最后排回至水箱中，实现节水的目的。

Claims (9)

1.一种紧凑式板式空冷器，主要包括框架、风机、板束、喷淋水管路、管箱、热流体进出口接管，其特征在于：所述板束（6）沿长度方向水平倾斜安装并分别置于框架（3）周围；板束（6）外侧设置喷淋水管路（4），喷淋水管路（4）与水箱（11）联通；热流体进、出口管箱（13、7）间隔位于相邻两板束交界处，并分别与其两侧板束及热流体进、出口接管联通；风机（1）设置在框架（3）上部中空处，从而形成紧凑式板式空冷器。
2. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述板束（6）沿长度方向水平向下倾斜布置，与水平方向夹角在5°以内。
3. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述板束（6）有四组，构成四边形结构且相邻两组板束（6）相互垂直布置；相邻板束（6）之间公用热流体进口管箱（13）或热流体出口管箱（7）。
4. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述板束（6）为四组以上的偶数个，构成多边形结构，相适应的框架为多边形结构；相邻板束（6）之间公用热流体进口管箱（13）或热流体出口管箱（7）；热流体进、出口管箱（13、7）间隔布置。
5. 如权利要求2 、3或4所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述板束（6）由波纹板焊接而成或由扁管与翅片钎焊而成。
6. 如权利要求5所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述板束（6）为整体结构或由多个板束模块单元（15）组合而成。
7. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：热流体为液体工况下，进、出口接管位于管箱圆拱侧板上端或下端；热流体为气体的工况下,热流体进口接管位于管箱圆拱侧板上端，出口接管位于管箱圆拱侧板下端；进、出口接管均间隔分布。
8. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：所述风机（1）为引风式风机。
9. 如权利要求1所述的一种紧凑式板式空冷器，其特征在于：热流体进、出口管箱（13、7）与相邻板束通过焊接连接，或通过法兰连接。
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