双壁板板壳式换热器及其专用双壁换热板制造技术

本发明专利技术公开一种适用于板壳式换热器的专用双壁换热板。这种可以一次压制成型的双壁换热板，除了设有两个流体进出端孔之外还分别设有直径不同且位于不同平面上的逃逸孔，每个双壁换热板的逃逸孔相互连通形成换热芯体的逃逸通道，所述逃逸通道与板侧流体和壳侧流体相隔离并经由逃逸接管通往板壳式换热器的外部环境。一旦双壁换热板由于腐蚀、疲劳、制作缺陷或其它原因出现泄漏，泄漏流体将通过逃逸接管直接排放到板壳式换热器外，从而可避免两种换热介质的相互污染。使用了该双壁换热板的全焊式双壁板板壳式换热器上的逃逸通道还支持各种方便可靠的泄漏监控和警告机制。

Double wall plate and plate heat exchanger and its special double wall heat exchanger

The invention discloses a special double wall heat exchanger suitable for plate and shell heat exchangers. This can be a double wall heat pressing plate, in addition to a two fluid inlet and end hole are respectively provided with different diameters and in escape holes on different planes, each escape hole double wall heat transfer plate are communicated with each other to form the escape channel heat core, the escape channel and side plate the fluid and shell side fluid and isolated over to escape through the plate heat exchanger in the external environment. Once the double wall heat exchanger leaks due to corrosion, fatigue, manufacturing defects or other reasons, the leakage fluid will be directly discharged to the shell and shell heat exchanger through escaping nozzle, so as to avoid the mutual pollution between the two heat exchangers. The escape channel on the fully welded double wall plate and shell type heat exchanger with the double wall heat exchanger also supports a variety of convenient and reliable leakage monitoring and warning mechanisms.

【技术实现步骤摘要】
双壁板板壳式换热器及其专用双壁换热板
本专利技术涉及一种双壁板板壳式换热器及其专用双壁换热板，特别是涉及一种适用于板壳式换热器的具有逃逸孔的双壁换热板以及使用了该双壁换热板的具有逃逸通道的全焊式双壁板板壳式换热器。
技术介绍
管壳式换热器(STHE)、板式换热器(PHE)以及板壳式换热器(PSHE)都是本领域技术人员熟知的换热器类型，其中板壳式换热器可以被视为介于管壳式换热器和板式换热器之间的一种结构形式，它兼顾了二者的优点：①以板为传热面，传热效能好；冷热介质流道在换热器内部交替布置，产生的湍流和完全逆流型式确保了板片间极高的传热性能，传热系数可以比管壳式换热器高出几倍。②结构紧凑，体积小。③耐温、抗压，最高工作温度可达800℃，最高工作压力可达6.3兆帕，特殊形式的还可以应用于更高的温度和压力。④波纹板面导致较高的表面剪切应力，不易结垢。⑤采用特殊端盖法兰结构的板壳式换热器可以拆开清洗换热通道。板壳式换热器尤其适用于两侧换热介质流量差别较大的工艺场合，壳侧通道由于配置接管的灵活性允许大流量通过，小流量换热介质则进入换热器的板侧通道。如上所述，由于结合了板式和管壳式换热器的优点，板壳式换热器成为在各种工业领域得以广泛使用的高性能换热设备。这种换热器的普及性归因于其许多独特和有利的产品属性，其中包括高传热系数，全焊接结构，无或极少垫片材料，适用于高温、高压、低温、低压各种工况条件以及可根据运行工况准确地选型定制的高度灵活性。图1A是作为现有技术的板壳式换热器的局部剖视结构示意图，图1B是与图1A相对应的单流程板壳式换热器的流程截面示意图。如图1A所示，常规的板壳式换热器主要包括：用于板侧流体(A流体)进出换热器的接管Ai、Ao；用于壳侧流体(B流体)进出换热器的接管Bi、Bo；换热器壳体C以及位于换热器壳体C内的换热芯体D，其中换热芯体D是由一系列先后组装的冷压成型的圆形换热板E构成。图1B中进一步示意性地示出了设置在板壳式换热器壳体C前后端的前后端盖F、G，它们与换热器壳体C焊接在一起以形成承压和密封能力，从图1B中可以看出A、B两种冷热流体的流向正好相反，从而形成逆流以实现最大换热潜力。对于某些特殊的工业应用而言，避免因换热板意外破裂而造成换热介质间的相互污染至关重要。比如在暖通行业，如果一侧流体是乙二醇或丙二醇而另一侧流体是饮用水，则相互污染将会导致灾难性的严重后果。其它存在类似需求的工业应用还包括换热介质混合可能导致工艺失效、环境污染或危险化学反应的情况，例如冷却油的冷却、酸碱液体的冷却、核应用中含辐射物质的液体冷却等等。在如上所述需要绝对防止两种介质混合的热交换场合下，实践中大多采用双壁换热板以确保安全换热。以板式换热器为例，每个双壁换热板由两张相同的独立板片组成，它们围绕角孔被焊接在一起以替代单张板片，在板片一旦有裂纹或穿孔时，泄漏流体将由双壁板之间的逃逸通道(EscapePath)流到外部，这样一来泄漏情况很容易被发现并采取措施，从而可避免因两种介质相互混合而导致污染或产生有害反应。双壁安全型板式换热器被广泛应用在核工业、加热饮用水、食品工业、冶金行业、电力行业、医药行业、石油化工行业等。目前，可拆板式换热器(PlateandFrameHeatExchanger)和钎焊板式换热器(BrazedPlateHeatExchanger)的双壁换热板的结构设计、制造技术以及应用已经日趋成熟。国内外许多专利文献已经公开了针对双壁板板式换热器改进泄漏流体的聚集、排出和实时监控(例如EP2435774A1、EP2630432A1和US7204297B2)。然而，与双壁板板式换热器相比，实现双壁板板壳式换热器却在结构上存在如下一系列特殊困难和技术挑战：--与可拆/钎焊板式换热器不同，板壳式换热器中的板侧流道被壳侧流体完全包围而与外部环境隔离。如果只是简单地像板式换热那样将两块常规的圆形换热板围绕端孔焊接在一起作为双壁换热板，那么一旦双壁换热板片出现局部泄漏，则因双壁换热板间的间隙未能与外部环境直接连通，而造成泄漏无法被及时发现。进而，积存于双壁换热板间的流体会加速换热板片的腐蚀速度，直到两张换热板片出现更大面积破损，最终导致一侧流体对另一侧流体造成污染。因此，如何在板壳式换热器中实现泄漏流体逃逸通道就成为专利技术人需要首先克服的技术难题。--双壁板换热器的工况条件要求在双壁板间可能发生的泄漏液体必须通过某种逃逸通道将其汇集在一起，并可靠地引导至换热器的外部环境。因此，逃逸通道应该保持在低压或常压状态，以避免泄漏液体与另一侧工作介质的相互混合。--双壁板的解决方案应该便于对泄漏介质进行自动或人工视觉监控。在一旦出现泄漏的情况下，可以自动地或通过操作人员手动地切断介质流动回路的阀门，以停止换热器的运行并对其实施隔离。--双壁板的结构设计应当允许一次压制成型，以最大程度地减小双壁板的两张板之间的间隙，从而减小表面接触传热阻力。--双壁板的结构设计必须考虑焊接工艺的可行性，并最大程度地简化焊接流程，降低成本。当实施焊接工艺来连接双壁换热板组中的各换热板时，需要防止焊接料非如人所愿地进入双壁换热板组之间，否则焊接料就可能阻塞溢出的泄漏流体。正是由于存在上述诸多困难和挑战，本领域技术人员在提及双壁板换热器时往往默认为是指双壁板板式换热器，甚至认为满足上述工况条件的双壁板板壳式换热器在技术上根本无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的诸多技术问题而完成的，尤其是解决以上描述的在板壳式换热器中实现双壁板的结构需求和技术挑战：(1)板侧流道被壳侧流体完全包围；(2)在全焊接结构中实现泄漏液体逃逸通道；(3)方便对泄漏的自动或手动监测。本专利技术的技术方案提供一种用于板壳式换热器的双壁换热板，所述双壁换热板的非换热区包括换热板周边(3)、端孔区(4)以及逃逸孔区(20)，其中所述逃逸孔区(20)为由环形平面(20-A)、圆形平面(20-B)以及连接两者的截头锥面(20-AB)组成的锥台式斑纹结构，所述逃逸孔区(20)的环形平面(20-A)用于形成大逃逸孔且与所述端孔区(4)位于第一平面上；所述逃逸孔区(20)的圆形平面(20-B)用于形成小逃逸孔且与所述换热板周边(3)位于第二平面上。优选地，在根据上述技术方案的用于板壳式换热器的双壁换热板中，所述双壁换热板的成对板片由在所述锥台式斑纹结构的基础上分别开设大逃逸孔(21)的第一板片(A板)和开设小逃逸孔(22)的第二板片(B板)构成。优选地，在根据上述技术方案的用于板壳式换热器的双壁换热板中，所述锥台式斑纹结构设置在所述双壁换热板表面上的中心位置或者所述端孔区的对称轴线上，以使得所述双壁换热板可以由同一个模具成对压制。优选地，在根据上述技术方案的用于板壳式换热器的双壁换热板中，所述双壁换热板为圆形换热板、方形换热板、矩形换热板、椭圆形换热板中的任意一种。优选地，在根据上述技术方案的用于板壳式换热器的双壁换热板中，所述双壁换热板可通过几何特征的变化以取得不同的热力性能，所述几何特征包括平滑表面、V形鱼纹波、圆形或不规则的凹坑、钉柱以及其它用于加强换热的结构。本专利技术的另一技术方案提供一种双壁板板壳式换热器，采用了根据上述技术方案的双壁换热板，其中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于板壳式换热器的双壁换热板，其特征在于：所述双壁换热板的非换热区包括换热板周边(3)、端孔区(4)以及逃逸孔区(20)，其中所述逃逸孔区(20)为由环形平面(20‑A)、圆形平面(20‑B)以及连接两者的截头锥面(20‑AB)组成的锥台式斑纹结构，所述逃逸孔区(20)的环形平面(20‑A)用于形成大逃逸孔(21)且与所述端孔区(4)位于第一平面上，所述逃逸孔区(20)的圆形平面(20‑B)用于形成小逃逸孔(22)且与所述换热板周边(3)位于第二平面上。

【技术特征摘要】
1.一种用于板壳式换热器的双壁换热板，其特征在于：所述双壁换热板的非换热区包括换热板周边(3)、端孔区(4)以及逃逸孔区(20)，其中所述逃逸孔区(20)为由环形平面(20-A)、圆形平面(20-B)以及连接两者的截头锥面(20-AB)组成的锥台式斑纹结构，所述逃逸孔区(20)的环形平面(20-A)用于形成大逃逸孔(21)且与所述端孔区(4)位于第一平面上，所述逃逸孔区(20)的圆形平面(20-B)用于形成小逃逸孔(22)且与所述换热板周边(3)位于第二平面上。2.根据权利要求1所述的用于板壳式换热器的双壁换热板，其特征在于，所述双壁换热板的成对板片由在所述锥台式斑纹结构的基础上分别开设了所述大逃逸孔(21)的第一板片和开设了所述小逃逸孔(22)的第二板片构成。3.根据权利要求2所述的用于板壳式换热器的双壁换热板，其特征在于，所述锥台式斑纹结构设置在所述双壁换热板表面上的中心位置或者所述端孔区的对称轴线上，以使得所述双壁换热板可以由同一个模具成对压制而成。4.根据权利要求3所述的用于板壳式换热器的双壁换热板，其特征在于，所述双壁换热板为圆形换热板、方形换热板、矩形换热板、椭圆形换热板中的任意一种。5.根据权利要求4所述的用于板壳式换热器的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴存，俞伟德，
申请(专利权)人：恒丰工程香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81