板式换热器在闭式循环冷却水系统的应用

板式换热器用途
板式换热器是一种常用的热交换设备，用于在流体之间传递热量。

其主要用途包括：
1. 工业处理：板式换热器可用于加热或冷却各种工业流体，如水、油、化学药剂等。

常见的应用包括加热炼油厂中的原油、冷却化工厂中的废气等。

2. 锅炉系统：板式换热器可以在锅炉系统中用于传递热量，提高系统的热效率。

它可用于加热进入锅炉的水，并将经过锅炉的烟气中的热量回收利用，以节约能源和降低运行成本。

3. 污水处理：板式换热器可用于处理污水中的热量，以回收能源或实现热能的转移。

例如，可以将热污水中的热量传递给进入污水处理系统的冷水，提高系统的热效率。

4. 空调系统：板式换热器可用于空调系统中的空气处理，实现热量的传递和调节。

通过板式换热器，可以将室外的冷空气与室内的暖空气交换热量，实现节能和舒适度的提高。

5. 食品加工：在食品加工产业中，板式换热器也被广泛应用。

它可用于食品的冷却、加热和杀菌等工艺过程中，以确保食品的质量和安全性。

总的来说，板式换热器在各个行业中都有广泛的应用，能够提高热能利用效率，降低能源消耗，实现节能环保的目标。

一、暖通空调人们对居住和办公环境舒适性的追求永不止步。

全世界的建筑承包商都在寻找功能可靠、成本低廉的产品来满足舒适性加热和制冷系统的应用，换热器产品以优越的性能，被广泛的应用在区域供暖、生活热水、泳池水加热、区域制冷、中央制冷、热泵、地热采集、冰蓄冷、压力阻隔等各类HVAC（Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文缩写,就是供热通风与空气调节）工况条件下。

特别在冷却系统中，板换是唯一有将两个循环回路之间的温度差即最小对数平均温差控制在0.5℃以下的换热设备。

日常生活热水：良好的传热性能使板式换热器逐渐替代传统的容器式加热系统，占地面积更小，投资更经济。

（图1）泳池水加热：安装热交换器，使泳池水独立循环，为避免泳池水中氯离子对板片的腐蚀，请谨慎选择板片材质。

（图2）太阳能采集：太阳能作为最洁净的能源之一，越来越受到人们的关注，通过使用热交换器，可以将采集太阳能的环路和生活热水的环路分开，从而有效的保护了生活热水环路的洁净性。

（图3）冰蓄冷系统：换热器在冰蓄冷系统中的使用可以隔离水和乙二醇溶液，带来的是投资回报率的增长。

（图4）地源、水源热泵：换热器作为热泵主机和开放式冷热源的分离装置，克服水质对主机等敏感设备的腐蚀。

（图5）高层建筑压力阻隔：为避免高层建筑中较高的系统压力，采取板式换热器进行分区域压力分隔，从而大幅降低为克服系统压力而采用的大型水泵及大型管路。

（图6）开闭式循环水系统：换热器的使用将开式冷却循环系统和机组的闭式循环系统分隔开，有效的保护了机组闭式循环系统的洁净，延长了机组的使用寿命。

（图7）二、集中供暖集中供暖是节约能源、改善环境的一项重要措施，是城市经济和社会发展的重要基础设施，其发展水平是城市现代化的标志。

社会和经济的持续发展，人居环境舒适性要求的提高，带动了集中供热行业的快速发展，并成为人们主要的采暖方式。

而节能、环保、降低成本和提高效益问题已成为供热行业首要解决的问题。

第42卷第3期热力发电V01．42N o．3 2013年3月T H E R MA L P O W ER G E N E R A T I O N M ar．2013超临界600M W机组闭式循环水余热利用的可行性[摘要][关键词] [中图分类号] [D O I编号]罗海华，王宝玉，赵玉柱，崔传涛华电电力科学研究院，浙江杭州310030针对某超临界600M W机组闭式循环水夏、秋季节温度高给机组带来安全隐患等问题，提出了采用压缩式热泵替代板式换热器对闭式循环水进行冷却，并排挤汽轮机第8级部分抽汽的方案。

分析结果表明，系统改造后全年可增加收入417．11万元，6．23年可收回投资，经济性较好，投资回报期较短。

超临界；600M W机组；闲式循环水系统；压缩式热泵；余热利用T K264．1[文献标识码]B[文章编号]1002—3364(2013)03—0005—0310．3969／j．i ssn．1002—3364．2013．03．005Fea si bi l i t y of cl os ed ci r cul at i ng w a t e r w a st e heat ut i l i zat i on i n600M W s uper cr i t i c al uni tL U O H ai hua，W A N G B a oyu，ZH A0Y uzhu，C U I C huant aoC hi na H uadi an E l ect r i c R es ea r ch I nst i t ut e，C h i na H uadi an C o r po r a t i on，H a n gz h ou310030，Z he j i ang P r ovi nce，Chi naA bs t r ac t：H i gh t em per at ur e cl ose d ci r cul a t i ng w a t e r i n s um m er and aut um n br ought se cur i t y r i s k of a super cr i t i cal600M W uni t．Thus。

板式换热器在污水处理和余热回收中的应用板式换热器可作为废水换热器适用于在受到污染的液体（通常是水）中回收热量或释放热量的场合。

典型应用如下所述：1. 来自下水道的未经处理的废水流入下水道的废水具有巨大的热潜力。

如果使用热交换系统进行处理，这种潜力可用于建筑物用水的加热，该系统的核心是废水换热器，它安装在地面上，由预先处理过的下水道废水供给。

用这种处理方法从废水中提取的热量被“泵送”到更高的温度水平。

由于下水道总是位于建筑物附近，因此可以保证短距离通过，供热商和供热消费者几乎是邻居。

反之亦然——出于冷却目的，热量从建筑物中排出，并通过引入下水道的热交换器系统。

2. 污水处理厂出水不仅是未经处理的废水，还是废水处理厂的废水，都提供了一个巨大的热源。

不断增加的水量和冷却水为提高整个污水处理厂的能源效率开辟了新的途径。

污泥干燥机不仅利用太阳辐射作为干燥能量，还利用了污水处理厂出水的热势。

工艺链污水处理厂废水-换热器-热泵为污水污泥干燥机的高性能地板加热提供热能，并可以保证污泥全年干燥。

3. 污泥脱水消化后的污泥和滤液高温=高能回收。

如果废水换热器由污水处理厂消化池污泥或污泥脱水系统的滤液供给，则此简单公式适用。

沼气池中的温度约为36°C，但这种高热量在以前从未使用过。

由于其特殊的设计和自动清洗，因此废水换热器能够保证与这些介质的连续高传热。

回收的能量可直接用于现场对原污泥进行预热。

在节约能源角度来看，沼气池流体静压初级压力，不需要额外的进料泵。

4. 工业废水与市政部门一样，工业企业的废水流量也会损失大量的能源。

特别是在物理和化学过程中，可以达到很高的温度。

现在很多公司都是24小时工作，这样就可以提供连续的流量。

在大多数应用中，回收的能量可以直接引入到工业过程中，从而缩短生产线长度。

从废水中提取的热量有积极的副作用，可以满足排放要求。

《板式换热器和板式换热装置的技术和应用手册》前言板式换热器和板式换热机组是工业传热过程中必不可少的设备，几乎应用于包括动力、化工、冶金、食品、轻工等一切工业部门；同时，它也是空调、供热中的重要组成部分；在可持续发展的国策下，它还是余热利用、太阳能利用、海水利用、污水利用、地热利用中的关键设备。

随着技术的进步，以及节约资源和能源的紧迫性，近几年来开发了一系列新型的板式换热器，如可拆式、全焊式、钎焊式、板壳式等，并从板式换热器发展至板式换热装置，如蒸发装置、热泵装置、制冷装置、热力机组、催化重整装置、燃气冷凝回收装置等。

适用范围越来越广，需要量越来越多，生产量也越来越高。

但尚没有较完善的新型板式换热器和新型板式换热装置的结构、原理、特性、布置、选型、安装和运行等技术和应用手册。

为了满足市场的需求，为了给工业、空调、供热、新能源利用和余热利用的设计、应用、施工、运行人员提供相关数据和资料，为了给热能工程专业人员提供教材。

成立了由板式换热器专家、板式换热器标准委员会成员、制造专家、专利发明人、设计、施工和用户组成的编委会。

编委会编写本书的原则是为各应用领域的用户、设计、施工、运行人员提供一本技术和应用手册。

既然是一本工具书，内容则必须齐全、精练、简明、实用。

既全又简，既符合科学性，又满足实用性的技术应用手册，使之能真正起到开拓眼界，简化设计计算，提高工作效率，方便实际应用的作用，成为各领域的与换热有关的工程技术人员的得力助手和可靠工具。

本书分为技术篇和应用篇等二篇共十五章。

第一篇主要的内容是提供板式换热器和板式换热装置的基础理论、性能、设计计算方法，性能试验和运行维护，同时也叙述了板式换热器的现况和发展趋势。

第二篇的主要作用是向工业、空调、采暖、新能源等各领域的用户、设计、施工和运行人员介绍了板式换热器和板式换热装置的应用原理和方法。

同时以实例的形式，简明扼要地叙述了应用的方式、设计的方法和节能、经济、环保效益。

制程冷却水（PCW）系统1、系统说明： PCW（PROCESS COOLING WATER ）就是工艺冷却水,主要供给生产设备作为冷却的。

系统主要由板式换热器,水泵,过滤器，PCW水箱等组成,分冷冻水侧和PCW水侧，PCW系统中冷冻水和冷却水是两个相对独立的系统，冷冻水由冷水机组提供，冷冻水与冷却水进行热交换，使冷却水降温从而降低设备的温度。

从水箱抽水经水泵加压后，经过滤器过滤后至板式换热器通过控制冷冻水的流量来保证PCW的出水温度，然后送至生产线设备，再回到水箱，构成PCW闭式循环。

冷冻水则直接回冷水机组。

系统补水采用RO水，由浮球阀根据水箱的液位自动补水。

PCW系统主要的参数为出水的压力和温度。

PCW出水温度一般要求不能太低,温度控制要求在16℃~22℃。

若温度控制过低，在洁净室里湿度比较高情况下，会出现设备结露现象；若温度过高则达不到设备冷却的要求。

2、主要技术要求和相关参数： 1．设备 COOLING WATER 压力要求可在 0 kg/cm2--8 kg/cm2之间可调，一般控制在6 kg/cm2左右。

2．设备 COOLING WATER 温度控制在 18℃±2 可调。

3．主管路采用SUS304。

4．控制部分：采用PLC和触摸屏为核心的控制主体，泵体采用变频控制。

3、设计说明： 1．管道部分：（1）板式换热器冷冻水侧,采用不锈钢SUS304材质连接,管径大小根据设计要求而定,并做保温处理,整个冷冻水侧回路中只装设比例二通阀来控制冷冻水流量大小.但板式换热器冷冻水侧所提供温度的必须在7℃±1. (2) PCW水侧,采用不锈钢SUS304材质连接,主管径采用DN80(可根据贵司要求而定),支管管径根据所连接设备要求而定.管路需做保温处理.管路上在每个支管上装设不锈钢材质的阀门,以便于设备供水和维修之用, Temperature Sense 和Pressure Sense 装设在板式换热器PCW水侧出水端, 板式换热器PCW水侧回水端需装设过滤器和旁通阀以便于日后管路维护. 2、电气控制部分（1）压力控制：采用以PLC和HMI 及变频器为核心的控制主体，系统将会在板式换热器PCW水侧出水端装设Pressure Sense 来采集PCW出水端的压力信号反馈给PLC，PLC 将所感应到的压力信号处理后提供给变频器做PID处理后控制泵的运行频率从而来控制压力的恒定，系统由两台泵供压，当两台泵同时做变频控制，以保持系统压力的稳定。

对称型板式换热器由板片两面波纹几何结构相同的板片组成，形成冷热流道流通截面积相等的板式换热器。

非对称型板式换热器根据冷热流体的传热特性和压力降要求，改变板片两面波形几何结构，形成冷热流道流通截面积不等的板式换热器，宽流道一侧的角孑L直径较大。

非对称型板式换热器的传热系数下降微小，且压力降大幅减小。

冷热介质流量比较大时，采用非对称型单流程比采用对称型单流程的换热器可减少板片面积15%一3O%。

当冷热介质流量比较大时，可在大流量一侧换热器进出口之问设旁通管，减少进入换热器流量，降低阻力。

为便于调节，在旁通管上应安装调节阀。

该方式应采用逆流布置，使冷介质出换热器的温度较高，保证换热器出口合流后的冷介质温度能达到设计要求。

设换热器旁通管可保证换热器有较高的传热系数，降低换热器阻力，但调节略繁。

换热器正常工作压力根据软水系统闭路循环的特点，换热器正常工作压力最小值应为软水系统循环水泵出口压力与高炉高位膨胀水箱水位高度之和。

冷却水进、出换热器温度根据夏季冷却水供水温度及冷却塔工作能力，冷却水进换热器温度宜小于32℃，出换热器温度宜小于37℃。

进出口管径进出口管径的大小以介质在管道内的流动速度小于3m／S为宜来确定，最大流速宜小于4m／s。

板式换热器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流，波纹采用人字形波纹，这些传热板的波纹斜交，即在相邻的传热板上具有倾斜角相同而方向不同的波纹。

沿流动方向横截面积是恒定的，但是由于流动方向不断变化致使流道形状改变，而引起湍流。

一般传热板的波纹深度为3～5mm，湍流区流速约为0.1～1.0m／s，波纹板很薄，厚度为0．6～1mm，相邻板间要有许多接触点，以承受正常的运行压力，相邻的板有相反方向的人字形沟槽，两种沟槽的交叉点就形成接触点，这样还可消除振动，并且在促进湍流和热交换的同时，消除了由于疲劳裂缝引起的内部泄漏。

人字形波纹板湍流度较高，高湍流还能充分发挥清洗作用，可以特别有效的将沉积污垢减至最小，但是波纹板的接触点较多，当液体水质差，含有悬浮的固体颗粒、杂物和水草等时，由于板间隙很窄，所以要尽可能地保证将所有2mm以上颗粒在进入换热器以前，都要过滤掉，假如滤网不能有效地发挥作用，就容易发生堵塞。

电炉连铸循环冷却水的特点及处理方案作者：佚名环保工程来源：不详点击数：160 更新时间：2005-11-1水在电炉炼钢和连铸生产中的地位至关重要,电炉连铸工艺精密、换热温度高、系统结构复杂,对冷却水的水质要求高。

各系统常用水质设计值如表1所示。

1电炉连铸的冷却用水电炉连铸生产中需要大量的冷却水,一般可分为二部分:一是间接冷却水,主要用于设备冷却(包括电炉炉壳、炉盖、烟道、底电极、氧枪、液压空调及辅助设备)和结晶器的初冷;二是直接冷却水,又称为二冷喷啉,用于经结晶器初冷的钢包水型钢坯的冷却。

1.1间接冷却水1.1.1结晶器冷却用水结晶器是电炉连铸生产工序中最为关键的设备,其冷却水水质的好坏直接影响到产品的质量和铸机的连续生产。

结晶器冷却水具有三大特点:换热强度大,结晶器的铜套表面温度高达1200℃以上,传热强度达8400000ｋＪ/(ｍ2·ｈ),是普通换热设备的几十倍〔1,2〕;水流速高,冷却水与钢液侧的界面处水温约为100℃,为防止水的汽化,必须保持较高流速,一般达610ｍ/ｓ;缝隙小,通常结晶器夹套的水缝隙厚度约为4ｍｍ,一旦结垢马上会造成堵塞;材质复杂,易产生电偶腐蚀等特点。

结晶器是高热负荷设备,为防止结垢,通常先对补充水进行软化处理,后按连铸机的特点进行水系统的设计,国内的钢铁设计院对结晶器冷却水采用如下三种设计方案:(1)软水闭式循环。

软水闭式循环是目前最为常用的一种设计方案,连铸结晶器采用软化水(或脱盐水)闭式循环,经板式换热器冷却后回用。

典型的实例有上钢五厂三炼钢、马钢、新疆八一钢厂、杭钢大电炉等。

该方案的特点是软化水用量小,水质容易处理,缺点是由于增加了板式换热器,循环水量增加,运行电耗较高。

(2)软水开式循环。

连铸结晶器和设备冷却合并成一套大的净循环系统,用软化水补充,开式循环。

北钢院对江阴兴澄钢铁公司的设计即采用此方案。

该方案的特点是冷却水系统集中,现场管理方便,循环量小,缺点是软化水用量大,水质处理难度较大。

密闭式工业循环冷却水系统设计要点浅析金亚飚(上海宝钢工程技术上海202100摘要纯水(或软水密闭式循环冷却水系统常用于工业企业中关键设备的间接冷却。

本文结合某大型钢铁企业炼钢连铸单元的纯水循环水系统项目,对密闭式工业循环冷却水系统的一些设计要点,如管路系统的设计、膨胀水箱的设置、循环水泵的选型及水泵进出口管路设计等做了初步的分析和探讨,可作为相似工程的参考。

关键词密闭式循环冷却水系统,管路,膨胀水箱Discussion about the design difficulties of the industry closed recirculation cooling watersystemJinyabiao(SHANGHAI BAOSTEEL ENGINEERING & EQUIPMENT CO.,LTD.Shanghai Poster Code: 202100Abstract The industry closed recirculation cooling water system is very important. The design difficulties of the water system are discussed. It also can be used for reference in the similar engineering.Keywords closed recirculation cooling water system, pipe system, expansion tank1. 概述纯水(或软水密闭式循环冷却水系统常用于工业企业中关键设备的间接冷却。

密闭式循环水系统内循环水基本与外界隔绝,以确保水质以及系统的正常运行。

密闭式循环水系统常规流程为:水处理站循环供水泵出水→过滤器→工艺设备→换热器(或蒸发空冷器→至水处理站循环供水泵进水,统设有膨胀水箱或膨胀罐。

一、高效闭式空冷循环水系统简介循环冷却水系统在冶金、石化、电力、化工、建材等行业都有应用。

上世纪九十年代以来，我国炼铁高炉开始应用闭式空冷循环水系统，对防腐、减轻结垢，从而提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命均有明显效果。

这个系统采用了板式换热器。

高炉回来的热软水（55℃）被板式换热器冷却后，经升压再送高炉使用；而冷却水通过板式换热器后温度升高，送冷却塔降温，降温后经加压再送板式换热器作冷却介质使用。

软水循环量与冷却水循环量之比，一般为1:1。

为了进一步提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命，进一步节能节水，我公司依托本公司的专利产品——节能型水膜式空冷器，组织各相关专业的专家和技术人员，精心设计了“高效闭式空冷循环水系统”。

如图一所示：图一：高效闭式空冷循环水系统本系统采用节能型水膜式空冷器替代原板式换热器和冷却塔，运行效率高，冷却水循环量可减少4/5，其运行电量亦可减少4/5。

同时，在该系统中采用了常温除氧设备和脱气装置，可进一步减小腐蚀，且可确保系统的稳定安全运行。

下文将着重介绍该系统核心设备——节能型水膜式空冷器。

二、节能型水膜式空冷器简介节能型水膜式空冷器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体的新型高效节能冷却设备。

它的工作特点是在倾斜放置的螺旋或方槽管管束的上方向下喷淋冷却水，在管外表面形成薄水膜。

空气在风机的作用下从管束下面向上掠过管束，管外表面水膜得到迅速的蒸发，从而强化了管外传热，达到了冷却管内软水的目的。

三、节能型水膜式空冷器的性能特点节能型水膜式空冷器的结构和流程如下图二所示：图二节能型水膜式空冷器节能型水膜式空冷器的主要特点是通过管外水膜的蒸发来强化传热，其工作过程是利用循环水泵将循环水水箱中的循环冷却水输送到位于管束上方的喷水系统，由喷水系统将冷却水向下喷淋到管束表面，使管束外表面形成薄水膜；与此同时，用轴流风机将空气从百叶窗吸入，使空气从管束下面向上横掠倾斜放置的管束。

关于闭式冷却塔实际应用的一些问题的思考金亚飚宝钢工程技术集团有限公司闭式冷却塔(也叫蒸发式空冷器或密闭式冷却塔)是将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。

外界气温较低时，可以停掉喷淋水系统，起到节水效果。

推着国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，近几年闭式冷却塔在钢铁冶金行业得到了一定的应用。

闭式冷却塔常用于炼铁、炼钢、连铸等单元如炉体、氧枪、结晶器等关键设备的纯水(或软水)密闭式间接冷却循环水系统。

但在实际应用过程中却面临着许多问题。

其中，单座闭式冷却塔冷却水量过小，是限制其推广应用的主要因素。

钢铁行业密闭式循环冷却水系统的循环水量较大，常有水量达每小时几千立方米的循环水系统。

而目前的闭式冷却塔，常规的处理水量一般为300~400m3/h，最大的也仅为600m3/h。

要冷却大流量循环水，必须要配置多组的闭式冷却塔。

配置多组的闭式冷却塔不仅占地面积大，其维护工作量也不小。

单座闭式冷却塔本身配置有多个小风机，如果再考虑其自带的喷淋水泵，其故障点极多。

因此，使用单位更容易接受板式换热器配套开式冷却塔。

板式换热器是纯机械设备，基本上需要维护的工作量很小；开式冷却塔和板式换热器循环水泵均已经大型化，实际需要配置的设备数量不多，其产品也非常成熟。

另外，众多闭式冷却塔组合在一起，其风机噪声的叠加效应也不容忽视，而且，闭式冷却塔相对开式冷却塔而言，距离地面的高度小，更容易让现场人员感受到噪声。

总之，希望闭式冷却塔的规模能够做大，从而减少设备实际的需求数量，使得维护工作量能够变小。

为了冷却更多的循环水，而使闭式冷却塔的数量不断上升，对于用户来讲，并非是一个好的选择。

闭式冷却塔的喷淋系统则是限制其应用的另一重要因素。

闭式冷却塔的喷淋系统包括了喷淋配管、布水喷头、喷淋泵等。

实际使用下来，如果采用闭式冷却塔自带的喷淋系统，喷淋水量较小，但是很容易导致管道、喷头结垢，最终影响使用。

摘要：通过闭式循环冷却水系统中水水换热器的选型，详细论述了管壳式与板式换热器的结构性能技术经济比较，为水水换热器的选型提供参考。

关键词：换热器性能比较从国内已建发电厂来看，用于闭式循环冷却水系统的水水换热器有两类，一类是管壳热换器，另一类是板式换热器。

管壳换热器是常用的换热器形式，在电厂设计中已得到了广泛的应用，而在国内一些进口机组的电厂、燃气蒸汽联合循环电厂和核电站多有采用板式换热器。

由于板式换热器紧凑、重量轻、高传热效率，人们对它的兴趣日益增长。

本文针对管壳式及板式换热器二种型式进行比较，并提出选型参考意见。

1 管壳式及板式换热器结构简介（1）管壳式换热器管壳式换热器是由前水室、管束、筒体、后水室等组成。

管束采用可抽式管束，它由前后管板、折流板、拉杆、定距管、换热管组成。

拉杆与管板、拆流板采用丝扣连接，换热管与管板采用胀接加密封焊。

在壳侧水入口处的管束上设置防冲板，以防止被冷却水直接冲刷换热管。

为了减少管束装入或抽出筒体时的摩擦力，在管束上设有滑轨。

为了检查清理室中垃圾、泥沙及管子的堵塞等，在前后水室端盖上设有检查孔。

为了监视水水换热器的运行情况，在被冷却水侧（除盐水侧）及冷却水侧（海水侧）进出口都设置温度和压力测点，此外还设有排气和放水接口等。

（2）板式换热器板式换热器是由一组波纹形的平行金属板构成的，在板片的4个拐角处都有通道孔，板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中，并用夹紧螺栓加以夹紧。

这些连接管同板上的通道孔对中，并与热交换的两种液体的外部管路相连，传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面并由底部横梁使其对准定位。

传热板本身是有其有特定形状并被固紧的垫片密封，以防止外部泄漏，并把热交换的两种液体按逆流方式交替地流过另一对传热板之间的通道内。

板片上的波纹不但提高流体的湍流程度，并且形成许多接触点，以承受正常的运行压力。

流体的流量、物理性质，压降和温度差决定了板片的数目和尺寸。