CN1760625A - 一种全焊式换热器及其应用 - Google Patents

一种全焊式换热器及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN1760625A
CN1760625A CN 200510095452 CN200510095452A CN1760625A CN 1760625 A CN1760625 A CN 1760625A CN 200510095452 CN200510095452 CN 200510095452 CN 200510095452 A CN200510095452 A CN 200510095452A CN 1760625 A CN1760625 A CN 1760625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
heat exchange
exchange unit
welded type
standard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200510095452
Other languages
English (en)
Inventor
虞斌
涂善东
王春芬
巩建鸣
凌祥
陶国良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Tech University
Original Assignee
Nanjing Tech University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Tech University filed Critical Nanjing Tech University
Priority to CN 200510095452 priority Critical patent/CN1760625A/zh
Publication of CN1760625A publication Critical patent/CN1760625A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种全焊式换热器及其应用,尤其涉及一种聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器及其在强酸、强碱、盐水和烟气脱硫等强腐蚀介质换热装置中的应用。其特征在于换热器由标准换热单元按需要通过串并联的搭积木方式构成,换热单元之间用板或管连接,形成换热流体进出口连接通道,其中标准换热单元由聚四氟乙烯基复合材料按不同要求通过机械加工成形后再用粘合和焊接连接方式组成。具有互换性好、整体结构强度高,可靠性好;制造成本低,维护检修方便等优点。

Description

一种全焊式换热器及其应用
技术领域
本发明涉及一种全焊式换热器及其应用,尤其涉及一种聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器及其在强酸、强碱、盐水和烟气脱硫等强腐蚀介质换热装置中的应用。
背景技术
一方面,在现有工业过程中,需要大量的能够耐酸、碱和盐类腐蚀的换热器;另一方面,现代工业的重要目标是节能、环保和原料的再回收,处理的这些过程流体往往具有强腐蚀性。而目前可供选择有合金、陶瓷、石墨、橡胶、玻璃等材料制造的换热设备,由于这些材料在性能上的某些缺陷,对于那些条件苛刻的温度、压力和介质等情况,很难满足其要求。然而聚四氟乙烯材料却能成为同时满足这些要求的较理想的耐腐蚀材料。聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性,它能耐几乎所有的强腐蚀,强氧化性化学物质,同时还具有耐高温的特点,所以它是理想的防腐蚀材料。
由于已有的聚四氟乙烯基复合材料换热器,因材料结构强度小,不能做成大型换热器,满足处理大热负荷换热的需要;对于单个的换热器,如果要做大,必须加金属外壳,而金属外壳与聚四氟乙烯材料的膨胀系数不匹配,相差较大,因此装置的密封性能差,处理介质容易泄露,而换热介质一般具有腐蚀性,所以会腐蚀换热器,缩短换热器的寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:为了克服已有技术存在的一些不足而提出了一种能在苛刻的温度、压力和介质等条件下运行的聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器,本发明的另一目的是该换热器在强酸、强碱、盐水和烟气脱硫等强腐蚀介质换热装置中的应用。
本发明的技术方案为:一种全焊式换热器,其特征在于换热器由标准换热单元按需要通过串并联的搭积木方式构成,换热单元之间用板或管连接,形成换热流体进出口连接通道,其中标准换热单元由聚四氟乙烯基复合材料按不同要求通过机械加工成形后再用粘合和焊接连接方式组成。
其中组成全焊式换热器的标准换热单元为列管式、板式、板翅式或螺旋板式。而且串并联的标准换热单元之间用由同种材料即聚四氟乙烯基复合材料做成的型材予以支撑。
其中,为了提高连接的性能,标准换热单元本身和标准换热单元之间的两个制件的表面加工成相互啮合的凹凸面或榫合面后再行粘合连接;换热器的零部件粘合连接采用粘合剂和/或焊接。其中粘合剂为有机硅、环氧树脂或聚氨脂;焊接方式为热压焊或热风焊,其中热风焊是用可熔性聚四氟乙烯作为焊条进行焊接。
这种全焊式换热器在强酸、强碱、盐水和烟气脱硫工艺过程的换热中的应用。
上述聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器的制造工艺包括:
1、聚四氟乙烯材料的改性和表面进行活化处理,该方法已在《石油化工设备  第34卷第三期聚四氟乙烯及其改性复合材料在换热器应用》中公开。
这里通过采用碳纤维、石墨等材料填充改性聚四氟乙烯来显著提高聚四氟乙烯基复合材料的综合机械强度和导热能力,使其适用于换热器制作的要求。
聚四氟乙烯因表面对液体的接触角大,粘附能小,它的临界表面张力为1.85×10-2N/m,具有很高的不粘性,很难用普通粘接剂进行直接粘合,为了对聚四氟乙烯基复合材料进行表面粘合,必须对聚四氟乙烯基复合材料表面进行有效的活化处理,这里采用化学处理,即用钠—氨溶液或钠络合物进行处理(湿法处理)。聚四氟乙烯基复合材料表面经化学活化处理后应防止光照,因为紫外线会降低表面处理层的粘接效果,使粘接强度降低。
2、标准换热单元制作过程的粘接和焊接
标准换热单元制作时,为达到理想的粘接效果,选择粘接剂和连接接头形式很重要,这里对于聚四氟乙烯基复合材料选用环氧树脂,有机硅和聚氨脂三类。对要求高的场合用FS203A有机硅压敏型粘合剂,它能在-190~+250℃的温度范围内不变脆。在这里为了将两个要粘合的制件更好的粘接,在粘接前根据换热器各部件的不同位置进行相应的表面机械加工处理,将两个制件的表面加工成相互啮合的凹凸面或榫合面后再行粘接。如图1所示,图中为几种相互啮合的凹凸面或榫合面结构形式的示例,如球头圆柱式、板条式、梯形头式或锯齿形式。相互啮合的凹凸面结构形式并不局限于这些。
聚四氟乙烯基复合材料的焊接。将聚四氟乙烯基复合材料制件与聚四氟乙烯基复合材料制件接合最理想的方法就是焊接。这里采用两种焊接方式:热压焊或热风焊。热压焊是通过电热丝加热的焊刀把要焊接的聚四氟乙烯基复合材料制件加热到熔点以上(380~480℃),然后施加适当的压力(0.9~2.0Mpa),使其焊接,为了使焊接件易于粘接,在两焊接件之间放一层可熔性氟树脂膜,即将焊接和粘接相结合为焊粘接,这样可得到焊缝强度为基材强度90%左右,在室温条件下剥离力在1.4Mpa以上的焊逢。热风焊是用可熔性聚四氟乙烯(PFA)作为焊条进行焊接,由于焊条在软化温度附近,表面张力很小,可以将不易熔融的聚四氟乙烯基复合材料表面浸润,起到良好的粘合作用。
3、聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器的结构
由于聚四氟乙烯基复合材料换热器主要用于强腐蚀条件下,要求其工作安全可靠,不能泄漏,所以将这种换热器做成全焊式不可拆形式,根据换热器处理介质换热负荷的大小,即流量和温度差的不同,采用标准换热单元的串并联组合搭积木式结构,即:温差一定,流量不同时,将换热单元并联组合;流量一定,温差不同时,将换热器单元串联组合;流量、温差都变化较大时,采用标准换热器单元串并联组合。这样就可以将换热器做成标准化换热单元,可以进行互换。如图2所示。如果换热介质A的流量大,进出口温差也大,换热器的换热单元的列、行数都多;如果换热介质A的流量大,进出口温差小,换热器的换热单元的列就多、行就少;如果换热介质A的流量小,进出口温差大,换热器的换热单元的列就少、行就多。同样的道理适用于介质B。这样就可以组合成各种不同规格的换热器。对单个换热单元来讲不大,但可以做成处理量大的换热器,这就解决了聚四氟乙烯基复合材料抗腐蚀性强,而结构强度小,换热器不能做大的问题。
标准换热单元的结构形式可以是已有换热器结构形式中的一种,如:列管式,板式,板翅式,螺旋板式等,这可根据换热介质的性质和具体要求来选择。标准换热单元本身的结构强度可以优化设计,而不受总装换热器大小的影响。
聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器就是换热器的所有部件都用聚四氟乙烯基复合材料的板材、管材等型材按不同要求通过机械加工成形后再用上述的焊接、粘接以及焊、粘接相结合的方法组成换热器标准换热单元,换热单元之间用板或管连接,形成换热流体进出口连接通道。针对不同的用途和换热负荷进行串并联搭积木式组合,而不用金属材料外衬的耐腐蚀换热器。
有益效果:
这种聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器除了一般聚四氟乙烯基复合材料换热器的优点:耐腐蚀性好,抗污能力强,重量轻外,还具有以下特点:
(1)互换性好,标准换热单元可以替换;(2)整体结构强度高,可靠性好;(3)制造成本低,特别对于大换热负荷时,相同换热量,换热器制造成本可降低20%左右;(4)可以做成大型换热器,满足大换热负荷的需要,而不受材料本身结构强度小的限制;(5)维护检修方便;(6)换热器布置灵活,制造方便。
附图说明:
图1为凹凸啮合面的结构形式图。其中(a)为球头圆柱式,(b)为板条式,(c)为梯形头式,(d)为锯齿形式。
图2为搭积木全焊式换热器结构示意图。其中11、12、……44为换热单元,A1、A2……为换热介质A的不同股,B1、B2……为换热介质B的不同股。
图3为换热单元(列管式)的布置结构图。
图4为换热单元(螺旋板式)的结构图。1-螺旋板、2-端盖板、3-管道,E-热介质,F-冷介质。
图5为图4中螺旋板与端盖板嵌合面结构形式g局部放大及剖视图。
图6为图4中连接管与端盖板嵌合面结构形式h局部放大及剖视图。
图7为烟气脱硫装置工艺流程A图。G-来自锅炉的烟气,H-净化的烟气。
图8为烟气脱硫装置工艺流程B图。
具体实施方式
下面结合一些典型应用对本发明作进一步说明:
1烟气脱硫装置中的应用:
将这种聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器用于锅炉烟气脱硫装置。其工艺流程图如图7,8所示,图7中流程A烟气喷淋水的温度可达50~80℃,通过泵5送入换热器6,然后在烟囱4的下部喷淋,虽然喷淋水温度不太高,但水流量比较大,而且流量和温度均比较稳定。图8中流程B中未净化热烟气温度140~160℃,进入换热器6,从脱硫塔7出来的净化烟气温度40~60℃,进入换热器6,要求加热到80~100℃,烟气流量570000Nm3/h,总换热量9870kW时,采用每标准换热单元(列管式)换热面积102m2,20个换热单元并联,同时沿烟气流动方向5个换热单元串联的积木式结构,如图3所示。这种换热器与常用的金属材料镀搪瓷换热器相比,投入成本减少四分之一,寿命延长3倍。由于这种形式的全焊式换热器可以做成大型换热器,特别适合于大中型电厂脱硫装置的需要。
2制酸(硫酸、盐酸、柠檬酸)工业中的应用:
将这种聚四氟乙烯基复合材料全焊式换热器用于制酸生产过程中的酸冷却。将从吸收塔出来的酸液进行冷却,然后进入循环酸槽。对20万吨/年硫酸装置,采用每标准换热单元(螺旋板式)换热面积200m2,3个换热单元并联,3个换热单元串联的积木式结构。这种换热器与原不锈钢酸冷器相比,相同工艺参数,投资节省约20%,寿命延长2倍,图4为标准换热单元(螺旋板式)的结构图,图5、6分别为螺旋板1与端盖板2、管子3与端盖板2的嵌合面结构形式。

Claims (8)

1.一种全焊式换热器,其特征在于换热器由标准换热单元按需要通过串并联的搭积木方式构成,换热单元之间用板或管粘合连接,形成换热流体进出口连接通道,其中标准换热单元由聚四氟乙烯基复合材料按不同要求通过机械加工成形后用粘合连接方式组成。
2.根据权利要求1所述的全焊式换热器,其特征是标准换热单元为列管式、板式、板翅式或螺旋板式。
3.根据权利要求1所述的全焊式换热器,其特征在于串并联的标准换热单元之间用由同种材料即聚四氟乙烯基复合材料做成的型材予以支撑。
4.根据权利要求1所述的全焊式换热器,其特征在于标准换热单元本身和标准换热单元之间的两个制件的相互啮合连接表面为凹凸面或榫合面。
5.根据权利要求1或3所述的全焊式换热器,其特征在于换热器的零部件粘合连接采用粘合剂和/或焊接方式。
6.根据权利要求5所述的全焊式换热器,其特征在于粘合剂为有机硅、环氧树脂或聚氨脂。
7.根据权利要求5所述的全焊式换热器,其特征在于焊接方式为热压焊或热风焊,其中热风焊是用可熔性聚四氟乙烯作为焊条进行焊接。
8一种如权利要求1所述的全焊式换热器在强酸、强碱、盐水和烟气脱硫工艺过程的换热中的应用。
CN 200510095452 2005-11-16 2005-11-16 一种全焊式换热器及其应用 Pending CN1760625A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510095452 CN1760625A (zh) 2005-11-16 2005-11-16 一种全焊式换热器及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510095452 CN1760625A (zh) 2005-11-16 2005-11-16 一种全焊式换热器及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1760625A true CN1760625A (zh) 2006-04-19

Family

ID=36706783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200510095452 Pending CN1760625A (zh) 2005-11-16 2005-11-16 一种全焊式换热器及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1760625A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018072317A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 四川捷元科技有限公司 单元组合式换热矩阵
WO2018072316A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 四川捷元科技有限公司 换热单元及换热矩阵

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018072317A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 四川捷元科技有限公司 单元组合式换热矩阵
WO2018072316A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 四川捷元科技有限公司 换热单元及换热矩阵

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2761604C (en) Solid matrix tube-to-tube heat exchanger
CN103512416B (zh) 高效非金属抗腐蚀换热装置及具该换热装置的板式换热器
CN203454867U (zh) 抗强腐蚀管壳式换热器
CN100458259C (zh) 高分子复合波纹膨胀节
CN112781410A (zh) 一种复合材料四氟的换热器及其制备方法
CN106546115A (zh) 一种具有内插支撑物的板式换热器
CN202057215U (zh) 焊接板式换热器
CN1760625A (zh) 一种全焊式换热器及其应用
CN100507426C (zh) 导热复合材料紧凑型板壳式换热器
CN2901221Y (zh) 一种用于腐蚀性介质的管壳式换热器
CN201203365Y (zh) 一种低温烟气抗露点腐蚀节能换热器
CN112272444A (zh) 一种用于减小应力的印刷电路板换热器芯体
CN108426265A (zh) 一种复合管烟气热水器
CN201066019Y (zh) 高分子复合波纹膨胀节
CN2608932Y (zh) 新型换热管与管板的连接结构
CN201522213U (zh) 带补偿装置的管板式换热器筒体
CN2534546Y (zh) 全焊式板式换热器
CN2055584U (zh) 板式石墨换热器
CN2177214Y (zh) 可拆式搪瓷管管壳式换热器
CN215177120U (zh) 一种防腐蚀功能的板式废热回收模块
CN110398162A (zh) 一种高效防腐蚀的环保镀膜的换热器制备方法
CN206362221U (zh) 换热器
CN211527155U (zh) 一种耐高压翅片管空气冷却器结构
CN221006041U (zh) 一种具有涡节强化的热管及热管式空气预热器
CN115752040B (zh) 一种塑料板热交换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication