CN109341382B - 板式换热器及包括其的循环换热分离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种板式换热器及包括其的循环换热分离器，其中板式换热器包括：相对设置的两块挡板；设置于两块挡板之间的板束，包括相互平行设置的多块板片，相邻板片之间预留有空隙；分隔板组，包括彼此独立设置于板束边缘的至少四块分隔板，分隔板的两端与两块挡板相接；挡板和分隔板将板束的外部空间分隔成至少四块区域，设定其中的两块区域为一组；多根密封条，用于有间隔的密封出入口，出入口由任意相邻两块板片的边缘与任意相邻两块分隔板围成，使且仅使每组区域中的两块区域通过板片之间的空隙互相连通；流体在同组的两块区域之间流通，且相邻空隙之间流动的流体不同。上述换热器无需拆开整个板式换热器即可完成检修。

Description

板式换热器及包括其的循环换热分离器

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体涉及一种板式换热器及一种包括其的循环换热分离器。

背景技术

近年来，伴随着国家政策的支持，煤制油产业得到了长足发展。以煤气化后的合成气(CO和H₂)为原料，在催化剂和适当反应条件下合成油，这种反应称为费托反应。循环换热分离器是费托反应中的关键设备之一，起着回收油气热量，提高反应循环气温度，降低装置能耗的作用，它的运行平稳关系着整个费托反应系统的运行稳定。

一般循环换热分离器包括壳体以及位于壳体内的换热器和分离器，循环换热分离器工作原理：高温油气从循环换热分离器顶部进口进入循环换热分离器内部，与循环压缩机送来的循环气在换热器中完成逆向流换热，高温油气被冷却后再进入到分离器种完成气液分离，高温油气的温度控制由循环气流量来调节。

现有技术中常用的换热器通常有板式换热器和管式换热器两种。板式换热器相对与管式换热器相比具有很多优点，诸如：(1)传热效率高，换热面积小；(2)体积小，重量轻，结构紧凑。基于上述板式换热器的优点，因此，在现有技术中，大型的循环换热分离器多采用板式换热器，使得循环换热分离器具备换热效率高，结构紧凑，体积小，重量轻等优点。

循环换热分离器通常的设计压力不低于3.5MPa，设计温度不低于 300℃。然而现有技术中的板式换热器，其板片之间采用橡胶材质的密封垫片隔离密封，由于密封垫片的位置位于板片与板片之间的间隙中，因此当密封垫片发生损坏时，只能拆开整个板式换热器进行维修，维修过程费事费力。

发明内容

本发明提供一种板式换热器及包括其的循环换热分离器，旨在解决现有技术中的循环换热分离器，当其中的板式换热器的密封垫片发生损坏时，需拆开整个板式换热器进行维修而带来的费事费力问题。

为解决上述问题，本发明提供一种板式换热器，包括：

两块挡板，相对设置；

板束，设置于两块所述挡板之间，其包括相互平行设置的多块板片，相邻所述板片之间预留有空隙；

分隔板组，包括彼此独立设置于所述板束边缘的至少四块分隔板，所述分隔板的两端与两块所述挡板相接；所述挡板和所述分隔板将所述板束的外部空间分隔成至少四块区域，设定其中的两块区域为一组；

多根密封条，用于有间隔的密封出入口，所述出入口由任意相邻两块所述板片的边缘与任意相邻两块所述分隔板围成；相邻两板片之间的空隙预留至少两个未被密封的出入口，其中两个所述未被密封的出入口对应于同组区域，不同组区域内被密封的出入口不同，使且仅使每组区域中的两块所述区域通过所述板片之间的空隙互相连通；

流体在同组的两块区域之间流通，且相邻所述空隙之间流动的流体不同。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述板片为圆形。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述分隔板的数量为四块，四个所述分隔板沿所述板束的圆周方向均匀设置，将所述板束的外部空间均匀分隔成第一区域、第二区域、第三区域和第四区域；

相对的所述第一区域与所述第三区域组成一组区域，相对的所述第二区域与所述第四区域组成一组区域。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述板片的表面为波纹结构或者球形凹凸结构。

可选地，上述所述的板式换热器中：

相邻两块所述板片的波纹结构的波峰位置相对设置，或球形凹凸结构的球凸位置相对设置。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述波纹的宽度范围为10-40mm，波纹深度为5-20mm；

或球形凹凸结构的球凸或球凹高度为5-20mm，球凸或者球凹的直径为10-40mm。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述分隔板、所述密封条和所述板片采用相同材料制备得到。

可选地，上述所述的板式换热器中：

所述分隔板与所述板片之间焊接连接；

所述密封条与所述板片之间焊接连接。

基于同一发明构思，本发明还提供一种循环换热分离器，包括壳体、以及设置于所述壳体内部的分离器和至少一个上述所述的板式换热器，其中：

所述壳体，其上设置有冷侧流体出口、冷侧流体入口、热侧流体入口、热侧液体出口和热侧气体出口；

所述冷侧流体出口、所述冷侧流体入口、热侧流体入口和所述分离器分别与所述板式换热器的不同的区域连通；

待分离的高温流体从所述热侧流体入口进入到所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述分离器中分成液体和气体，所述液体从所述热侧液体出口流出，所述气体从热侧气体出口排出；低温流体从冷侧流体入口进入所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述冷侧流体出口中。

可选地，上述所述的循环换热分离器中：

所述冷侧流体出口与所述板式换热器的第一区域连通；所述冷侧流体入口与所述板式换热器的第三区域连通；所述热侧流体入口与所述板式换热器的第二区域连通，所述分离器与所述板式换热器的第四区域连通。

本发明所述的板式换热器及包括其的循环换热分离器，其中所述板式换热器包括两块挡板和设置于所述挡板之间的板束，以及分隔板板束边缘的分隔板组和用于密封出入口的多根密封条。换热时，待冷却流体可选择一组的两个区域中未被密封的出入口流动，而冷却流体则选择另一组的两个区域中未被密封的出入口流动，冷却流体在流动过程中通过板片与待冷却流体实现热量的交换。与现有技术相比，本方案中的密封条位于板束的边缘处，因此当密封条发生损坏时，无需拆开整个板式换热器即可完成检修，节约了维修的人力成本和时间成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述的板式换热器的结构示意图。

图2为本发明一个实施例所述的板式换热器的板束的结构示意图。

图3为本发明一个实施例所述的板式换热器的板片的结构示意图。

图4为本发明一个实施例所述的循环换热分离器的结构示意图。

图5为本发明一个实施例所述的循环换热分离器中多个板式换热器的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种板式换热器，如图1和图2所示，包括第一挡板1、第二挡板2、板束4、分隔板组和多根密封条5。其中，图1示出了板式换热器的大体结构，所述第一挡板1和第二挡板2相对设置，板束4设置于第一挡板1和第二挡板2之间，如图2所示，所述板束4包括相互平行设置的多块板片41，且每一所述板片41均平行于两块所述挡板设置，而相邻所述板片41之间预留有空隙42。分隔板组包括彼此独立设置于所述板束4边缘的至少四块分隔板3，图1和图2均以四块分隔板3为例，所述分隔板3的一端与所述第一挡板1相接，另一端与所述第二挡板2 相接。至少四块分隔板3可将所述板束4的外部空间分隔成至少四块区域，将区域进行分组，每组中包括两块区域。任意相邻两块所述板片41 的边缘与任意相邻两块所述分隔板3之间围成出入口，多根密封条5则用于有间隔的密封所述出入口，且不同组区域中的所述区域内被密封的出入口不同，而每组区域中的所述区域内被密封的出入口相同，即相邻两板片41之间的空隙预留至少两个未被密封的出入口，两个所述未被密封的出入口对应于同组区域，使且仅使每组区域中的两块所述区域互相连通。工作时，流体从一个区域中未被密封的所述出入口流入所述板片 41之间后，经同组的另一个区域中未被密封的所述出入口流出，通常，相邻所述空隙42之间流动的流体不同，便于两种流体之间的换热。

本实施例所述的板式换热器，包括两块挡板和设置于所述挡板之间的板束4，以及分隔板3板束4边缘的分隔板组和用于密封出入口的多根密封条5。换热时，待冷却流体可选择一组的两个区域中未被密封的出入口流动，而冷却流体则选择另一组的两个区域中未被密封的出入口流动，冷却流体在流动过程中通过板片41与待冷却流体实现热量的交换。与现有技术相比，本方案中的密封条5位于板束4的边缘处，因此当密封条5 发生损坏时，无需拆开整个板式换热器即可完成检修，节约了维修的人力成本和时间成本。

所述分隔板组和所述密封条5的数量可根据实际情况而定。例如当一种待冷却流体需要两种冷却流体进行冷却时，则需要六块区域，因此所述分隔板组应包括六块分隔板3，六块分隔板3可将所述板束4的外部空间分隔成六块区域。六块区域平均分成三组，三组区域之间密封的位置各不相同，而一组区域中密封条5密封的位置相同，因此一组区域可用于一种流体流通，且三种流体流通时互不干扰。三组区域中，一组用于待冷却流体流动，一组用于一种冷却流体流动，另一组用于另一种冷却流体流动。上述六块区域的板式换热器也可用于两种流体的流动，即三组区域中，只使用其中两组。

再例如，当一种冷却流体冷却一种待冷却流体时，则需要四块区域，因此所述分隔板组包括四块分隔板3，四块分隔板3沿所述板束4的边缘均匀设置，将所述板束4的外部空间分隔成第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，第一区域和第三区域相对，第二区域与第四区域相对。四块区域可平均分成两组，第一区域和第三区域为一组，第二区域和第四区域为一组，所述第一区域和第三区域中密封条5密封的位置相同，因而第一区域和第三区域相互连通，所述第二区域和第四区域中密封条5 密封的位置相同，因而第二区域和第四区域相互连通。而两组区域之间密封条5密封的位置则不相同，因此两种流体流动时互不干扰。两组区域中，一组用于待冷却流体的流动，另一组则用于冷却流体的流动，冷却流体通过板片41与待冷却流体产生热交换，为待冷却流体降温。将相对的第一区域和第三区域组成一组，相对的第二区域和第四区域组成一组，可使两种流体相对流动，能较好的进行换热。

另外，在一些流量不大的环境下，也可以只使用部分所述出入口。例如在一组区域中，只保留若干个出入口，密封其余出入口。所述分隔板3也可设置奇数块，得到奇数块的区域，使用时可只使用其中偶数块区域。

所述板束4中，所述板片41可采用dimple板，形状可采用圆形，圆形的板片41的边缘受力更加均匀，不易变形，而所述分隔板组的分隔板3可沿着板束4的圆周方向均匀设置。所述板片41的表面为波纹结构或者球形凹凸结构。波纹结构和凹凸结构的设置可为流体导向，使流体按照波纹结构的纹路或球形凹凸结构的纹路流动。另外，波纹结构或者球形凹凸结构还可使板片41与板片41之间保持相同距离的间隙，安装时，两块所述板片41的波纹结构的波峰位置相对设置，球形凹凸结构的球凸位置相对设置。通常，波纹的宽度范围在10mm至40mm之间，波纹的深度为5mm-20mm。若为球形凹凸结构，则球形凹凸结构的球凸或球凹高度为5mm-20mm，球凸或者球凹的直径为10mm-40mm。图3示出了一种球形凹凸结构的板片41，如图3所示，板片41之间依靠球形凹凸结构保持间隙42。

一般地，所述分隔板3与所述板片41之间焊接连接，所述密封条5 与所述板片41之间同样可焊接连接。焊接连接的方式耐温能力强，在高温下也不易变形，因此能更加适应高温的环境。为便于焊接连接，所述分隔板3、所述密封条5和所述板片41采用相同的材料制备得到。

本实施例提供一种循环换热分离器，包括壳体6、以及设置于所述壳体6内部的分离器7和至少上述任一实施例所述的板式换热器。所述壳体6上设置有冷侧流体出口62、冷侧流体入口63、热侧流体入口61、热侧液体出口65和热侧气体出口64。所述冷侧流体出口62、所述冷侧流体入口63、热侧流体入口61和所述分离器7分别与所述板式换热器的不同的区域连通。待分离的高温流体从所述热侧流体入口61进入到所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述分离器7中分成液体和气体，所述液体从所述热侧液体出口65流出，所述气体从热侧气体出口64排出；低温流体从冷侧流体入口63进入所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述冷侧流体出口62中。

本实施例所述的循环换热分离器，其中板式换热器的密封条5位于板束4的外部，因而当密封条5出现损坏时，无需拆开整个板式换热器进行维修，维修过程更加方便，有效节约了时间成本。

在一些具体实施方式中，由于循环换热分离器只有一种待冷却流体和一种冷却流体，因此采用四块分隔板3将板束4的外部空间分隔成4 个区域，可有效利用板束4的外部空间，增大流体的流速。板式换热器所述冷侧流体出口62与所述板式换热器的第一区域连通，所述冷侧流体入口63与所述板式换热器的第三区域连通，所述热侧流体入口61与所述板式换热器的第二区域连通，所述分离器7与所述板式换热器的第四区域连通。所述板式换热器可通过天圆地方管与出口或入口连通。

当需要多个板式换热器时，循环换热分离器的内部结构如图4所示，多个所述板式换热器101叠加使用，即一个板式换热器101的一个区域与另一个板式换热器101的一个区域重叠，如图5所示，图5中箭头示出了不同流体的流向，待分离的高温流体从叠加的多块板式换热器101 的顶端直达底部，而低温流体从叠加的多块板式换热器101的侧边依次循环而上，使冷却效果达到最佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种板式换热器，其特征在于，包括：

两块挡板，相对设置；

板束，设置于两块所述挡板之间，其包括相互平行设置的多块板片，相邻所述板片之间预留有空隙；

分隔板组，包括彼此独立设置于所述板束边缘的至少四块分隔板，所述分隔板的两端与两块所述挡板相接；所述挡板和所述分隔板将所述板束的外部空间分隔成至少四块区域，设定其中的两块区域为一组；

多根密封条，用于有间隔的密封出入口，所述出入口由任意相邻两块所述板片的边缘与任意相邻两块所述分隔板围成；相邻两板片之间的空隙预留至少两个未被密封的出入口，其中两个所述未被密封的出入口对应于同组区域，不同组区域内被密封的出入口不同，使且仅使每组区域中的两块所述区域通过所述板片之间的空隙互相连通；

流体在同组的两块区域之间流通，且相邻所述空隙之间流动的流体不同；

所述密封条位于所述板束的外部；

所述分隔板、所述密封条和所述板片采用相同材料制备得到；

所述分隔板与所述板片之间焊接连接；

所述密封条与所述板片之间焊接连接。

2.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于：

所述板片为圆形。

3.根据权利要求2所述的板式换热器，其特征在于：

所述分隔板的数量为四块，四个所述分隔板沿所述板束的圆周方向均匀设置，将所述板束的外部空间均匀分隔成第一区域、第二区域、第三区域和第四区域；

相对的所述第一区域与所述第三区域组成一组区域，相对的所述第二区域与所述第四区域组成一组区域。

4.根据权利要求1所述的板式换热器，其特征在于：

所述板片的表面为波纹结构或者球形凹凸结构。

5.根据权利要求4所述的板式换热器，其特征在于：

相邻两块所述板片的波纹结构的波峰位置相对设置，或球形凹凸结构的球凸位置相对设置。

6.根据权利要求5所述的板式换热器，其特征在于：

所述波纹的宽度范围为10-40mm，波纹深度为5-20mm；

或球形凹凸结构的球凸或球凹高度为5-20mm，球凸或者球凹的直径为10-40mm。

7.一种循环换热分离器，其特征在于，包括壳体、以及设置于所述壳体内部的分离器和至少一个上述权利要求1-6任一项所述的板式换热器，其中：

所述壳体，其上设置有冷侧流体出口、冷侧流体入口、热侧流体入口、热侧液体出口和热侧气体出口；

所述冷侧流体出口、所述冷侧流体入口、热侧流体入口和所述分离器分别与所述板式换热器的不同的区域连通；

待分离的高温流体从所述热侧流体入口进入到所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述分离器中分成液体和气体，所述液体从所述热侧液体出口流出，所述气体从热侧气体出口排出；低温流体从冷侧流体入口进入所述板式换热器的一个区域后，从同组区域的另一个区域进入所述冷侧流体出口中。

8.根据权利要求7所述的循环换热分离器，其特征在于：

所述冷侧流体出口与所述板式换热器的第一区域连通；所述冷侧流体入口与所述板式换热器的第三区域连通；所述热侧流体入口与所述板式换热器的第二区域连通，所述分离器与所述板式换热器的第四区域连通。

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