多流程可拆板式釜式蒸发器的制作方法

本公开一般涉及传热装置技术领域，具体涉及一种多流程可拆板式釜式蒸发器。

背景技术：

节能减排是“十三五”的主旋律，提高自身能源效率并配套节能设备降低单位能耗是“十三五”的主要节能手段。我国50％左右的工业能耗以各种形式的余热直接浪费，其中可回收率高达60％，我国余热资源平均回收利用率30％左右，落后国际先进水平10-20％，工业余热回收是节能工作的一个重要组成部分，是实现节能减排工作目标的重要途径。

有机朗肯循环(ORC，Organic Rankine Cycle)发电技术出现在上世纪70年代，其应用领域不仅包括工业低温余热发电，还涉及到生物质能，地热能，太阳能等新能源领域。由于有机溶液的沸点较低，因此可以利用温度较低的热源运作。热源温度会影响其工作流体的选择，适合的工作流体是各种冷媒(摄氏100度至180度)、碳氢化合物(摄氏180度至250度)、硅氧烷(摄氏250度至400度)。截止到2012年，在运行和在建的有机朗肯循环发电项目已经达到500多个，在运行的有机朗肯循环发电装置已经达到2000多套，总装机功率在2000MW左右，最大单机功率达到14000kW。迄今为止，有机朗肯循环(ORC)技术已被普遍认为是用以实现中低温热能动力转化的最有效的技术。

但是由于中低温热能的低温差传热特性必然导致蒸发器采用普通管式换热器，从而使有机朗肯循环系统的设备庞大、工质填充量大、造价高、热回收效率低，极大地妨碍了该技术的推广应用。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种体积小、重量轻的多流程可拆板式釜式蒸发器。

本发明提供一种多流程可拆板式釜式蒸发器，包括壳体和设置在所述壳体内的板片芯体；

所述壳体上设有壳程进口和壳程出口；

所述板片芯体上设有板程进口和板程出口；

所述板片芯体包括通过分程隔板相连的2个以上换热板片流程；

每个所述换热板片流程包括依次叠加设置的4片以上换热板片，每片所述换热板片的上部设有上内圆孔，下部设有下内圆孔，所述换热板片包括第一换热板片、第二换热板片、第三换热板片和第四换热板片，所述第二换热板片和第三换热板片叠加后上内圆孔焊接在一起，下内圆孔焊接在一起，形成一个板片对，所述板片对一侧的第二换热板片的外围焊接第一换热板片，所述板片对另一侧的第三换热板片的外围焊接第四热板片；

所述分程隔板上设有一通孔，所述通孔与上内圆孔或下内圆孔位置对应并相互连通。

所述板片芯体的末端通过弯管连接板程进口，所述板程进口和板程出口放置在同一法兰上，所述法兰连接所述壳体，所述板片芯体通过拆卸所述法兰后能够从所述壳体中抽出。

所述壳体为釜式结构，所述壳体内设有导轨，所述板片芯体用于在导轨上滑行后安装在所述壳体内。

所述换热板片为圆形或长圆形结构，所述板片芯体的外壁与所述壳体内壁之间设有旁路挡块和/或防冲板。

所述换热板片的表面均匀分布有弧形凸棱或球凸和球凹，当分布球凸和球凹时，在所述板片对中，所述第一换热板片和所述第二换热板片相对面的球凹与球凹对应，球凸与球凸对应。

所述弧形凸棱的深度为2～10mm。

所述球凸和球凹的深度为2～5毫米，直径为8～15毫米。

所述壳程进口位于所述壳体的下部，所述壳程出口位于所述壳体的上部，所述壳程出口下部的壳体空间内设有丝网除沫器。

所述壳体的直径为板片芯体直径的1.2-2倍；所述分程隔板的厚度为3～20mm。

所述换热板片的材质为254SMO高合金不锈钢、316L不锈钢或Ti；所述焊接为全自动激光焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)该种结构形式的釜式蒸发器采用316L、Ti或254SMO等板片，耐腐蚀性好，能够极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的安装费用和维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。

(2)换热板片的芯体采用波纹板能够强化传热，换热效率高，减小末端温差，提升低品位热量回收效率。

(3)换热芯体采用多流程结构强化传热，进一步提升传热效率，减小换热面积，减小设备尺寸和壳体大小，降低壳体内工质填充量和系统调节反应时间。

(4)换热芯体与壳体采用法兰连接，可拆结构方便抽芯清洗维护和检修。

(5)壳体内可增设旁路挡块，减小工质填充量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的多流程可拆板式釜式蒸发器的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明实施例提供的第一种换热板片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种换热板片的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的多流程板片芯体的结构示意图。

其中，1-板程进口、2-板程出口、3-壳程进口、4-壳程出口、5-排气阀口、6-安全阀口、7-排污口、8-温度计接口、9-压力表接口、10-壳体、11-板片芯体、12-丝网除沫器、13-防冲板、14-导轨、15-换热板片、16-分程隔板、17-旁路挡块、18-热侧介质、19-冷侧介质、20弯管、21法兰、22上内圆孔、23下内圆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1、图2和图5，一种多流程可拆板式釜式蒸发器，包括壳体10和设置在壳体10内的板片芯体11；

壳体10上设有壳程进口3和壳程出口4；

板片芯体11上设有板程进口1和板程出口2；

板片芯体11包括通过分程隔板16相连的2个以上换热板片流程；

每个所述换热板片流程包括依次叠加设置的4片以上换热板片15，每片换热板片15的上部设有上内圆孔22，下部设有下内圆孔23，换热板片15包括第一换热板片、第二换热板片、第三换热板片和第四换热板片，所述第二换热板片和第三换热板片叠加后上内圆孔22焊接在一起，下内圆孔23焊接在一起，形成一个板片对，所述板片对一侧的第二换热板片的外围焊接第一换热板片，所述板片对另一侧的第三换热板片的外围焊接第四热板片；

分程隔板16上设有一通孔，所述通孔与上内圆孔22或下内圆孔23位置对应并相互连通。

本发明一片换热板片上的上内圆孔或下内圆孔对称布置，多个换热板片层叠固接后形成一个换热流程，多个换热流程组成板片芯体。本发明的蒸发器具有体积小、重量轻、传热效率高的优点。

本实施例在上述实施例的基础上，板片芯体11的末端通过弯管20连接板程进口1，板程进口1和板程出口2放置在同一法兰21上，法兰21连接壳体10，板片芯体11通过拆卸法兰21后能够从壳体10中抽出。

本发明通过增加一段弯管实现板程出口2和板程进口1在法兰同侧，方便了拆卸。

进一步地，壳体10内设有导轨14，板片芯体11用于在导轨14上滑行后安装在壳体10内。本发明的板片芯体通过导轨推送至壳体内，通过设置导轨，使得板片芯体方便安装和拆卸。

如图1所示，壳体10为釜式结构，板片芯体11安装在壳体10内部，板片芯体11的下表面与壳体10下部通过导轨14接触，在壳体10的顶部表面有壳程出口4、排气阀口5、安全阀口6、温度计接口8、压力表接口9，在壳体10底部表面有排污口7，壳程进口3可以布置在壳体底部或壳体上部；本发明的板程进口1可以布置在板芯11的上圆孔，也可以布置在下圆孔。

参见图3和图4，为了便于焊接，换热板片15为圆形或长圆形结构，板片芯体11的外壁与壳体10内壁之间设有17和/或防冲板13。图2所示的换热板片为圆形波纹板，图3所示的换热板片为长圆形波纹板。换热板片的表面为波纹形、球形或其他板式换热器流道形式。

本发明的旁路挡块设置在板片芯体的外圆与壳体内壁之间，旁路挡块主要作用是占据一定空间，减小壳体内容积，达到减小工质填充量的目的。防冲板也设置在板片芯体的外圆与壳体内壁之间，用于减小进入壳体内液体或气液两相的流速、使其进入壳体内分配尽量均匀。防冲板可以是一进液分配器，也可以是一块挡板。

本实施例在上述实施例的基础上，换热板片15的表面均匀分布有弧形凸棱，呈波纹状，优选地，弧形凸棱的深度为2～10mm。

本实施例在上述实施例的基础上，换热板片15的表面均匀分布有球凸和球凹；在所述板片对中，所述第一换热板片和所述第二换热板片相对面的球凹与球凹对应，球凸与球凸对应。当然换热板片上也可以设置长条形的凸棱，已增加换热的面积。

优选地，球凸和球凹的深度为2～5毫米，直径为8～15毫米。

换热板片采用波纹板或带有球凸和球凹的板材，能够强化传热，换热效率高，减小末端温差，提升低品位热量回收效率。

参见图1和图2，本实施例在上述实施例的基础上，壳程进口3位于壳体10的下部，壳程出口4位于壳体10的上部，壳程出口4下部的壳体空间内设有丝网除沫器12。

本实施例在上述实施例的基础上，壳体10的直径为板片芯体11直径的1.2-2倍；分程隔板16的厚度为3～20mm。

本发明通过设置板片芯体的直径比壳体直径小，在壳体与板片芯体外圆周面与壳体内圆周面之间形成的空间为气液分离空间，在气液分离空间中布置有丝网除沫器，进一步分离小液滴，保证气相出口不夹液。

参见图3和图4，优选地，换热板片15的材质为254SMO高合金不锈钢、316L不锈钢或Ti；所述焊接为全自动激光焊接。

本发明采用板片芯体取代釜式换热器的管束浸没在釜内，该蒸发器具有体积小、重量轻、传热效率高、工质填充量小的优点。换热板片材料采用316L不锈钢、Ti或254SMO高合金不锈钢等，耐腐蚀，能够极大地降低设备的更换频率，最大限度地降低装置的安装费用和维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。

为了保证蒸发器的可靠性，应使热侧和冷侧两种介质不接触，不外泄，设备必须密封紧密。本发明的蒸发器传热元件两换热板片之间通过全自动激光焊接形成板片芯体。使用全焊接板式结构形式，使得该蒸发器在发挥板式热交换器高效传热性能的同时，保证了密封性能，提高了承压能力，设备安全可靠。

参见图1、图2和图5，本发明板片芯体11的形成过程为：首先将2个换热板片叠加，其内圆孔相互接触，将两个内圆孔分别焊接在一起形成一个板片对，很多个板片对通过外圆相互接触，将同轴放置的板片对外圆分别焊接形成一个换热板片流程，将多个换热板片流程通过分程隔板16连接，形成板片芯体，板片芯体11的板片对与板片对之间通道构成壳程通道，板片芯体11中板片对与板片对之间流道构成板程流道。在板片芯体11末端通过弯管将芯体板程进口和出口放置在同一法兰上，实现多流程换热板片芯体可拆。分程隔板与换热板片内圆同位置仅开一孔。

参见图1和图5，本发明蒸发器的工作原理：热侧介质18自板程进口1进入板片芯体11，在板片芯体11内经过多次折返后，经过弯管从板程出口2流出，弯管20也起到部分加热的作用。冷侧介质19从壳程进口3以液相或气液两相进入壳体10内，在壳体10内建立液位高度，液体从板片芯体11底部进入，通过板片芯体11换热产生的气体夹带部分液滴经过气液分离空间和丝网除沫器分离液滴，气体从壳程出口4排出。根据气相的产生量补充液相，维持壳体10内的液位高度在某一范围内。壳体10内可增设旁路挡块17，减小工质填充量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。