板式換熱機組的結構性能和應用

肖國偉

摘要：本文就熱交換機組的結構，原理和性能做出了具體的敘述，運行中設備存在的問題和故障現象作做出了分析，重點對熱交換機組節能管理進行了詳細的闡述。

關鍵詞：板式換熱機組;PID調節;能量守恒;節能管理

一、原理和結構

在嚴寒的冬季，很多廠礦企業一般都是利用板式換熱來進行取暖。換熱器是指兩種不同溫度的流體進行熱量交換的設備。換熱器作為傳熱設備被廣泛用于耗能用量大的領域。板式換熱器一般分為四大類型①可拆卸板式換熱器（又叫帶密封墊片的板式換熱器）、②焊接板式換熱器、③螺旋板式換熱器、④板卷式換熱器（又叫蜂窩式換熱器）。 板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備[1]。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。換熱機組是由換熱器、溫控閥組、疏水閥組（熱媒為蒸汽時）循環泵、電控柜、底座、管路、閥門、儀表等組成，并可加裝膨脹罐、水處理設備、水泵變頻控制、溫控閥、遠程通訊控制等，從而構成一個完整的熱交換站。板式換熱機組是把一次網得到熱量，自動連續的轉換為用戶需要的生活用水及采暖用水。即熱水從機組的一次側入口進入板式換熱器進行熱交換后，從機口一次側出口流出;二次側回水經過過濾器除去污垢后，通過二次側循環水泵進入板式換熱器進行熱交換，二次水經過過濾除污，經由循環進入換熱器，被蒸汽或高溫水加熱后進行供熱。蒸汽或高溫水進入板式換熱器后，變成凝結水或高溫回水返回熱源，進行一、二次供熱系統的回路循環。補水泵將軟水打入系統中以保持系統壓力的恒定。根據PLC中控系統根據設定的溫度和壓力，經過PID進行計算，合理的打開和關閉電動執行系統的蒸汽閥門，并由變頻器控制系統來控制電機水泵的運行速度。

二、工作流程

機組由一次側、二次側及補水系統組成。一次側指熱量或冷量的提供側，二次側指熱量或冷量的接收側。一側次通過板式換熱器將熱量或冷量傳遞給二次側，二次側沒有循環泵，通過循環水將熱量傳遞給用戶。板式換熱器的主要控制參數為水加熱器的單板換熱面積、總換熱面積、熱水產量、換熱量、傳熱系數K、設計壓力、工作壓力、熱媒參數等。板式換熱器主要是靠熱傳遞方式傳遞熱量。熱傳遞，是熱從溫度高的物體傳到溫度低的物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。是自然界普遍存在的一種自然現象。只要物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差，就會有熱傳遞現象發生，并且將一直繼續到溫度相同的時候為止。熱傳遞轉移的是熱量，而不是溫度。

三、節能控制

1）熱交換機組中對蒸汽壓力及溫度都有嚴格要求，蒸汽壓力和溫度不得超過機組所允許的最大工作壓力和最高溫度，超溫超壓會破壞機組部件的密封性能造成泄漏

2）在實際工作中出現過機組上部熱而下部不熱，通過換熱器下部冷凝水的排放，使機組恢復到正常。所以要定期檢查冷凝系統，定期放一下冷凝水，防止換熱器內存水。

3）如果一次側供回水壓差或者是二次側換熱器的進出口壓差超過0.15MPa以上，并且二次供水溫度不熱，請檢查換熱器是否堵塞。檢查方法是拆洗換熱器。如果一次供水溫度與一次回水溫度的溫差很大，高溫水超過45度以上，低溫水超過30度以上，并且二次供水不熱，此時請檢查一次供水處的過濾器是否堵塞。如果二次供水溫度與二次回水溫度溫差很大，地暖溫差超過15度以上，散熱器采暖溫差超過30度以上，并且壓差很小，請檢查二次回水處的過濾器是否堵塞。供水溫度與回水溫度的溫差越小，說明系統的流量越大，系統越暢通。反之，如果供水溫度與回水溫度的溫差越大（超過額定值），說明系統的流量小，系統循環不夠暢通。此時檢查過濾器和換熱器以及管道相應的閥門是否堵塞。

4）換熱機組運行時，補水壓力達到正常值后，循環水泵運轉，二次網正常循環運行后，再緩慢打開一次網熱源進口閥門，使之開始換熱。換熱機組長期不用時，一定要把板換內部的水排空，避免內部的水對整個箱體腐蝕傷害。同時也會避免再次使用時，內部的水由于低溫，形成水錘，對整個管道系統進行沖擊和損害。

5）冷凝水的利用

冷凝水是一種不含有任何離子的純凈水，是蒸汽從氣態到液態的轉化。根據能量守恒定律，從理論上一噸蒸汽從氣體轉換成液體應產生一噸冷凝水，雖然在實際中肯定會有損耗，但這些大量的冷凝水如果利用起來不僅可以節約水資源，也可節約氣資源。一般是通過冷凝水回收系統，經過再次過濾和沉淀，重新歸回到鍋爐系統得到再次利用，達到節能減排的目的和作用。

結論

要落實各項操作規程和管理節能措施，運行和維修人員要加強理論和實際操作經驗的學習和提高，以保證機組的正常運行和設備的使用效率，才能在節能中有所作為。

參考文獻

[1]史美中，王中錚編著.熱交換器原理與設計.4版.

[2]鄒德宇主編.工業泵設計選用安裝維護與運行維護使用技術手冊.