[实用新型]一种中、高压板式换热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种板式换热设备的制备方法，特别是板程工作压力处在1.0Mpa-10.0Mpa之间的板式蒸发器的蒸发元件—换热元件的制备方法，以及用这种方法制备的换热元件和蒸发装置。本实用新型所述的制备方法仍属于一种用焊接法进行制造的方法。 

板式蒸发器是一种先进的低压蒸发浓缩设备之一，是目前世界上比较先进的蒸发浓缩设备，自从上世纪80年代末引入我国至今，历经不断的升级完善，被广泛应用于各种工业领域，以满足各工业领域生产工艺流程的需要。近些年来，由于造纸工业碱回收和食品、医药、饮料、啤酒等行业的迅速发展以及各国节能减排的环保要求，板式蒸发器的应用更为广泛。 

尽管板式蒸发器与管式蒸发器等其他蒸发设备相比有效率高、使用简单、清洗维修方便等诸多优点，但是，其应用范围仍然受到很大的限制，在承受中、高压力的情况下依然主要使用管式蒸发器，其主要原因是板式蒸发器的结构和制造工艺的原因导致的板式换热元件承压能力不高、可靠性差等无法克服的缺点。通常使用的板式蒸发器的工作压力一般不超过0.6Mpa，极限承压能力也不会超过1.0Mpa，而且在使用过程中由于气体的振动、汽锤冲击等作用，容易造成焊点开裂、周边破损等破坏形式发生，设备使用可靠性较差。造成以上现象的原因是传统板式蒸发器的承压和换热的核心元件即换热元件的制备方法。 

现有的板式换热元件制备方法是先将两张相同尺寸规格的薄板材料四周边缘采用氩气保护焊缝焊，形成一个四边焊合而中空的元件，再焊接一个进水管，然后送入专用成型模具内，模具上有等间距布置的圆柱形压头，紧紧将两薄板压在一起，再向两板料中间注水加压，在上下模具圆柱形压头接触部位约束局部变形，以外的其它部分被鼓胀隆起，形成流线型空腔表面。在成型之后控干水分，再将圆柱形压头压紧的部分用点焊机焊接，使之在工作过程中焊点处能承受一定的压力而不致张开。再接着按设计要求的开口位置和几何尺寸割开四周某焊合处，并扩出一个开口，焊接用于通入蒸汽和排出冷凝水的集箱，再按设计要求将已开口的一定数量的各加热元件焊合，组成换热器。 

为提高板式换热元件承压能力，现采用的主要方法和途径大致有三种，其一，减小点焊点的间距，这从理论上很容易得到验证，因为减小点焊点的间距便意味着增加点焊点的数量，如果每一个点焊点的承载能力都相同，那么点焊点数量多则意味着承载能力强；其二，增加点焊点的直径，因为点焊点实际受力的部位其实就是焊接形成的圆形焊接界面的最外侧，直径大就意味着受力部分延长；其三，改变换热元件的进汽和冷凝水出水方式，提高结构承压能力。但就实际生产情况而言，只有改变换热元件的进汽和冷凝水出水方式这种办法切实可行，前两种办法在实际生产过程中都很难实现。前述两种技术措施所存在的问题是： 

一、采用电阻点焊结构及焊接方式形成的焊点成为蒸发器中的危险断面

焊接换热元件时点焊的焊接方式为压力电阻焊的一种，其焊接过程大致分为：1、上下焊接电极移动将工件牢牢压紧，2、两电极放电，使重叠在一起的两板料从接触位置熔化，持续放电直至两板料整个厚度基本熔化，3、电极停止放电，持续保证压紧状态，使被放电熔化的两板料粘接在一起，形成焊缝。不难看出，在一台蒸发器中，数以千万计的点焊焊缝其本质上是一个铸态形式，在其焊接过程中由于上下电极的压力作用，当钢材被放电熔化后被挤压变形而局部减薄，由于局部的形状突变会形成应力集中区，同时，点焊造成的热影响区域面积较大，使这些焊点处成为整个蒸发器中最薄弱的部分。

二、点焊点间距不可调整 

不同的焊点间距就意味着需要有不同的成型模具，改变点焊点的间距就需要重新制作大量的鼓胀成型模具，使得成型机的加工、维修费用成倍增加，致产品经济性大大降低。由于模具制造的局限性和生产效率的原因，一般情况下圆柱形压头压紧部分的间隔是不改变的。

三、增大点焊点直径无法实现 

增加点焊点的直径就意味着焊接能量消耗增大，因为焊接能量是和点焊点半径的平方成正比，目前点焊机所能焊接的点焊点直径也不会超过8mm，如再增加，则需要研发和配备大功率的焊机，现有工厂配电系统容量也无法满足，更不符合科技进步和节能降耗的社会形势。

四、     换热元件的四周采用氩气保护焊进行缝焊的方式存在结构缺陷 

现有技术采用的这种焊接方式焊接后，焊接接头部分的焊肉薄弱，本身强度不高，加之受力方式为交变的弯应力，很容易造成疲劳破损，同时在板片内部受压时，周边封边焊缝部分极易撕裂。