一种焊接式板式造水装置及其制作方法与流程

本发明涉及一种将海水进行淡化的造水装置，具体地说是一种焊接式板式造水装置及其制作方法。

背景技术：

现有的海水淡化技术，通常采用反渗透法和蒸馏法。蒸馏法由于海水发生相变，产生的蒸汽通过汽液分离器后再冷凝形成淡水，产品水水质高、含盐率小于5ppm，可作锅炉补给水，且蒸馏法比反渗透法单位淡水产量的成本更低，故蒸馏法较反渗透法应用更为广泛。

目前蒸馏法海水淡化采用的造水装置中，根据采用的换热部件的不同分为“管-壳”换热型式的造水装置和可拆式的造水装置（以下简称为可拆式板式造水装置）两种。“管-壳”换热型式的造水装置传热系数较低，导致造水装置的体积和重量均比较大，显得比较笨重，不方便运输和安装，且造水成本和维护成本高，持续运行周期短。可拆式板片换热型式的造水装置，特殊的板片结构增强了对流体的扰动作用，提高了传热系数，减小了换热面积，并且，可拆式板式造水装置紧凑度高，体积小，重量轻，因此得到较广泛的应用。

但是，可拆式板式造水装置由于板片之间的流道比较窄，板片结垢后易造成流道堵塞，须定期对板片进行拆卸清洗；同时板片之间采用垫片密封，在海水的作用下，垫片会被腐蚀，发生老化，因此也需定期更换垫片，这些都增加了海水淡化装置的维护成本，缩短了持续运行时间；另外，由于受本身结构的限制，可拆板式造水装置的热源温度和压力均不能过高，对热媒参数的适用能力差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种焊接式板式造水装置及其制作方法。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种焊接式板式造水装置，设有一个支架，在支架上焊接设有蒸发器和冷凝器，所述的蒸发器包括蒸发器壳体和设在蒸发器壳体内的蒸发器板束，所述的蒸发器壳体上设有热媒入口管箱、热媒出口管箱、预热海水入口管箱和浓海水出口管箱；所述的蒸发器板束包括多块上下平行设置矩形的换热板和四块齿板，所述的换热板为一侧具有多个凹槽，另一侧对应为多个凸起的结构，在换热板的四边均具有焊接连接区，其中一组对边的焊接连接区与一侧的凹槽底部平齐，另一组对边的焊接连接区与同侧凹槽的顶部平齐；多块换热板中每两个为一组，同一组中与凹槽顶部平齐的一组对边对应焊接在一起，另一组对边分别与相邻的一组换热板的对应边焊接在一起，同组中的两块换热板之间形成第一流道，相邻的两组换热板之间形成第二流道，第一流道的两端分别与热媒入口管箱和热媒出口管箱相连通，第二流道的两端分别与预热海水入口管箱和浓海水出口管箱相连通，四块齿板的带齿边分别焊接在所有换热板的四个角部，用于将第一流道和第二流道相隔开，齿板的另外三个边均与蒸发器壳体焊接在一起；

所述的冷凝器包括冷凝器壳体和设在冷凝器壳体内的冷凝器板束，所述的冷凝器壳体的底板与蒸发器壳体的顶板共用同一块板，称为隔板；所述的冷凝器壳体上设有新鲜海水入口管箱、新鲜海水出口管箱、蒸汽管箱和产品淡水管箱；所述的冷凝器板束的结构与蒸发器板束的结构相同，冷凝器板束的第一流道的两端分别与新鲜海水入口管箱和新鲜海水出口管箱相连通，第二流道的两端分别与蒸汽管箱和产品淡水管箱相连通；

所述的热媒入口管箱设有热媒入口，所述的热媒出口管箱设有热媒出口，所述的浓海水出口管箱的下部设有浓海水出口，所述的浓海水出口管箱与所述的蒸汽管箱相连通，蒸汽除沫器设置在隔板上浓海水出口管箱与蒸汽管箱相连通的位置；所述的产品淡水管箱设有产品淡水出口；所述的新鲜海水入口管箱设有新鲜海水入口，所述的新鲜海水出口管箱和所述的预热海水入口管箱之间设有预热海水传输管道。

在所述的冷凝器壳体的蒸汽管箱上设有用于对蒸汽除沫器进行观察和维修的手孔。

所述的支架包括一个长方形的框架，在框架的上端设有四条支腿，所述的蒸发器壳体焊接在四条支腿的上部。

一种焊接式板式造水装置的制作方法，包括以下步骤：

A、冷凝器板束和蒸发器板束的制作：

冷凝器板束和蒸发器板束结构相同，分别为一个换热部件，所述换热部件的制作方法如下：

1）、换热板的压制成型：

将备好的多个矩形平展板料分别压制成一侧具有多个凹槽，另一侧对应为多个凸起的结构，且压制成型后的换热板的四边均留有焊接连接区，其中一组对边的焊接连接区与一侧的凹槽底部平齐，另一组对边的焊接连接区与同侧凹槽的顶部平齐；

2）、换热板的分组焊接：

将换热板两个一组面对面放置，使每组的两个换热板中与凹槽顶部平齐的一组对边的焊接连接区对应贴合，然后施焊，将对应的焊接连接区沿边缘焊接在一起，得到多个换热板组，每组中的两块换热板之间形成第一流道；

3）、换热板束的焊接成型：

将步骤2）中焊接好的多个换热板组叠放，并使已经焊接的一组对边放置方向相同，然后将相邻换热板组中相邻的两块换热板的另一组对边沿焊接连接区的边缘焊接在一起，从而在相邻换热板组中相邻的两块换热板之间形成第二流道，多个换热板组依次焊接形成换热板束；

4）、换热部件的焊接成型：

在步骤3）得到的换热板束的四个角部分别焊接用于将第一流道和第二流道隔开的齿板，使所述齿板的板面与第一流道的介质流向相垂直，齿板的齿插进相邻两个换热板组之间在角部形成的空隙内，然后将齿板与换热板束焊接在一起，形成换热部件；

B、蒸发器的焊接成型：

将蒸发器板束平放在备好的蒸发器壳体的底板上，使四块齿板竖直立在蒸发器壳体的底板上，在蒸发器板束的上端平放隔板，所述隔板与蒸发器壳体的底板形状和大小相同，蒸发器壳体的底板具有用于形成热媒入口管箱、热媒出口管箱、预热海水入口管箱以及浓海水出口管箱的各下部结构，隔板对应具有用于形成热媒入口管箱、热媒出口管箱、预热海水入口管箱以及浓海水出口管箱的各上部结构，隔板上开设有用于连通浓海水出口管箱与蒸汽管箱的连通孔，然后将四块齿板的底边与蒸发器壳体的底板焊接在一起，将四块齿板的顶边与隔板焊接在一起，最后将蒸发器壳体的各侧板焊接在隔板与蒸发器壳体的底板之间，且四块齿板的侧边分别与蒸发器壳体相应的侧板焊接在一起，形成蒸发器；

C、冷凝器的焊接成型：

采用和步骤B中蒸发器板束的放置相同的方式，将冷凝器板束平放在隔板上，在冷凝器板束的上端平放冷凝器壳体的顶板，冷凝器壳体的顶板具有用于形成新鲜海水入口管箱、新鲜海水出口管箱、蒸汽管箱以及产品淡水管箱的各上部结构，然后采用和步骤B中蒸发器板束与蒸发器壳体的焊接相同的方式进行焊接，形成冷凝器，其中，在蒸汽管箱成型之前或成型之后，将蒸汽除沫器设置在隔板上的连通孔处；

D、将预热海水传输管道的两端分别与冷凝器的新鲜海水出口管箱与蒸发器的预热海水入口管箱焊接在一起；

E、焊接支架；

F、将蒸发器壳体焊接在支架上。

有益效果：

根据本发明，蒸发器和冷凝器均采用板式换热结构，蒸发器板束和冷凝器板束分别采用焊接连接的结构，蒸发器壳体与蒸发器板束之间以及冷凝器壳体与冷凝器板束之间也完全采用焊接连接，蒸发器与冷凝器之间通过共用的一块隔板焊接连接，整个产品结构紧凑，连接可靠，提高了本发明的承压和耐温性能。

在相同传热系数的情况下，本发明可以减小蒸发器和冷凝器的换热面积，进而减小体积，便于运输和安装。

另外，将蒸汽除沫器设置在蒸发器浓海水出口管箱和冷凝器蒸汽管箱之间，使整个造水装置的结构更加紧凑，安装运输方便。

本发明中，冷凝器板束与蒸发器板束均免于使用密封垫片，不仅可提高本发明对热媒参数的适用能力，延长维护周期，而且需要维护时，可整体进行加药、浸泡和冲洗，便捷而快速。

进一步，设置人孔，可方便对蒸汽除沫器以及相关的内部结构进行观察和维修。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为图1去掉一部分蒸发器壳体侧板和冷凝器壳体侧板后的立体结构示意图。

图3为蒸发器焊接结构示意图（图中去掉了部分侧板）。

图4为蒸发器板束焊接结构示意图。

图5为图4的局部分解图。

图中，1、支架，101、框架，102、支腿，2、蒸发器壳体，201、蒸发器壳体的底板，202、蒸发器壳体的侧板，203、热媒入口管箱，204、热媒出口管箱，205、预热海水入口管箱，206、浓海水出口管箱，3、冷凝器壳体，301、冷凝器壳体的顶板，302、冷凝器壳体的侧板，303、新鲜海水入口管箱，304、新鲜海水出口管箱，305、蒸汽管箱，306、产品淡水管箱，4、热媒出口，5、产品淡水出口，6、预热海水传输管道，7、手孔，8、新鲜海水入口，9、热媒入口，10、蒸汽除沫器，11、浓海水出口，12、蒸发器板束，12a、换热板，12b、齿板，13、隔板，13a、连通孔，14、冷凝器板束，15、热媒通道，16、预热海水通道。

具体实施方式

如图所示，一种焊接式板式造水装置，设有一个支架1，在支架1上焊接设有蒸发器和冷凝器，所述的蒸发器包括蒸发器壳体2和设在蒸发器壳体2内的蒸发器板束12。

所述的蒸发器壳体2上设有热媒入口管箱203、热媒出口管箱204、预热海水入口管箱205和浓海水出口管箱206。

所述的蒸发器板束12包括多块上下平行设置的矩形的换热板12a和四块齿板12b，所述的换热板12a 为一侧具有多个凹槽，另一侧对应为多个凸起的结构。

在换热板12a的四边均具有焊接连接区，其中一组对边的焊接连接区与一侧的凹槽底部平齐，另一组对边的焊接连接区与同侧凹槽的顶部平齐；多块换热板12a 每两个为一组，同一组中与凹槽顶部平齐的一组对边对应焊接在一起，另一组对边分别与相邻的一组换热板12a的对应边焊接在一起，同组中的两块换热板12a之间形成第一流道，相邻的两组换热板12a之间形成第二流道，第一流道的两端分别与热媒入口管箱203和热媒出口管箱204相连通，为热媒通道15，第二流道的两端分别与预热海水入口管箱205和浓海水出口管箱206相连通，为预热海水通道16，四块齿板12b的带齿边分别焊接在所有换热板12a的四个角部，用于将第一流道和第二流道相隔开。具体焊接时，齿板的齿对应插进相邻两组换热板之间，进行施焊。

齿板12b的另外三个边分别与蒸发器壳体的底板201、蒸发器壳体的侧板202以及蒸发器壳体2的顶板（即下文所述的隔板13）焊接在一起。

所述的冷凝器包括冷凝器壳体3和设在冷凝器壳体内的冷凝器板束14，所述的冷凝器壳体3的底板与蒸发器壳体2的顶板共用同一块板，称为隔板13；所述的冷凝器壳体3上设有新鲜海水入口管箱303、新鲜海水出口管箱304、蒸汽管箱305和产品淡水管箱306；所述的冷凝器板束14的结构与蒸发器板束12的结构相同，此处不再赘述。

冷凝器板束14的第一流道的两端分别与新鲜海水入口管箱303和新鲜海水出口管箱304相连通，为新鲜海水通道，第二流道的两端分别与蒸汽管箱305和产品淡水管箱306相连通，为蒸汽凝结通道。

所述的热媒入口管箱203设有热媒入口9，所述的热媒出口管箱204设有热媒出口4，所述的浓海水出口管箱206的下部设有浓海水出口11，所述的浓海水出口管箱206与所述的蒸汽管箱305相连通，蒸汽除沫器10设置在隔板13上浓海水出口管箱206与蒸汽管箱305相连通的位置；所述的产品淡水管箱306设有产品淡水出口5；所述的新鲜海水入口管箱303设有新鲜海水入口8，所述的新鲜海水出口管箱304和所述的预热海水入口管箱205之间设有预热海水传输管道6。

本实施例中，换热板12a中凹槽（对应侧为凸起）的排列形式为“人”字形。

实际应用中，凹槽的排列形式可以为任意一种能够形成双向通道的结构形式，比如，还可以是沿着某一个方向呈排分布的排列形式，每排中包含多个凹槽，相邻两排凹槽交错排列。

在所述的冷凝器壳体3的蒸汽管箱305上设有用于对蒸汽除沫器10进行观察和维修的手孔7。

所述的支架1包括一个长方形的框架101，在框架101的上端设有四条支腿102，所述的蒸发器壳体2焊接在四条支腿的上部。

采用本发明一种焊接式板式造水装置进行造水的过程如下：

新鲜海水从新鲜海水入口8经过新鲜海水入口管箱303进入到冷凝器壳体3内冷凝器板束14的新鲜海水通道中，作为冷却介质对蒸汽凝结通道中的蒸汽进行冷却的同时，也吸收蒸汽凝结放出的热量温度升高而成为预热海水；预热海水经过新鲜海水出口管箱304、预热海水传输管道6和预热海水入口管箱205进入蒸发器壳体2内蒸发器板束12 的预热海水通道，与热媒通道中的热媒进行换热，预热海水温度升高至饱和温度后在蒸发器板束12中的预热海水通道中部分蒸发为蒸汽，蒸汽经过蒸发器壳体2的浓海水出口管箱206、蒸汽除沫器10以及冷凝器的蒸汽管箱305进入冷凝器壳体3内冷凝器板束14的蒸汽凝结通道，蒸汽与作为冷却介质的新鲜海水热交换后，冷凝成为产品淡水经过设置在产品淡水管箱306上的产品淡水出口5排出；未蒸发的浓海水由于重力作用从蒸发器壳体2底部汇集到浓海水出口管箱206底部从浓海水出口11排出。

蒸汽除沫器10的作用是去除预热海水蒸发产生的蒸汽中夹带的海水液滴，降低产品淡水的含盐率，提高产品淡水的水质。

上述焊接式板式造水装置的制作方法如下：

A、冷凝器板束和蒸发器板束的制作：

冷凝器板束和蒸发器板束结构相同，分别为一个换热部件，所述换热部件的制作方法如下：

1）、换热板的压制成型：

将备好的多个矩形平展板料分别压制成一侧具有多个凹槽，另一侧对应为多个凸起的结构，且压制成型后的换热板的四边均留有焊接连接区，其中一组对边的焊接连接区与一侧的凹槽底部平齐，另一组对边的焊接连接区与同侧凹槽的顶部平齐；

2）、换热板的分组焊接：

将换热板两个一组面对面放置，使每组的两个换热板中与凹槽顶部平齐的一组对边的焊接连接区对应贴合，然后施焊，将对应的焊接连接区沿边缘焊接在一起，得到多个换热板组，每组中的两块换热板之间形成第一流道；

3）、换热板束的焊接成型：

将步骤2）中焊接好的多个换热板组叠放，并使已经焊接的一组对边放置方向相同，然后将相邻换热板组中相邻的两块换热板的另一组对边沿焊接连接区的边缘焊接在一起，从而在相邻换热板组中相邻的两块换热板之间形成第二流道，多个换热板组依次焊接形成换热板束；

4）、换热部件的焊接成型：

在步骤3）得到的换热板束的四个角部分别焊接用于将第一流道和第二流道隔开的齿板，使所述齿板的板面与第一流道的介质流向相垂直，齿板的齿插进相邻两个换热板组之间在角部形成的空隙内，然后将齿板与换热板束焊接在一起，形成换热部件；

B、蒸发器的焊接成型：

将蒸发器板束平放在备好的蒸发器壳体的底板上，使四块齿板竖直立在蒸发器壳体的底板上，在蒸发器板束的上端平放隔13，所述隔板与蒸发器壳体的底板201形状和大小相同，蒸发器壳体的底板201具有用于形成热媒入口管箱203、热媒出口管箱204、预热海水入口管箱205以及浓海水出口管箱206的各下部结构，隔板对应具有用于形成热媒入口管箱203、热媒出口管箱204、预热海水入口管箱205以及浓海水出口管箱206的各上部结构。

且隔板上开设有用于连通浓海水出口管箱206与蒸汽管箱305 的连通孔13a，然后将四块齿板12b的底边与蒸发器壳体的底板201焊接在一起，将四块齿板的顶边与隔板焊接在一起，最后将蒸发器壳体的各侧板焊接在隔板13与蒸发器壳体的底板201之间，形成蒸发器。其中，四块齿板的侧边分别与蒸发器壳体相应的侧板焊接在一起。

上述焊接过程中，在焊接前，齿板12b的底边与蒸发器壳体的底板201之间、齿板的顶边与隔板13之间以及各侧板与蒸发器壳体的底板201之间、各侧板与隔板13之间都可先采用点焊的方式进行定位。

C、冷凝器的焊接成型：

采用和步骤B中蒸发器板束的放置相同的方式，将冷凝器板束平放在隔板13上，在冷凝器板束的上端平放冷凝器壳体的顶板301，冷凝器壳体的顶板具有用于形成新鲜海水入口管箱303、新鲜海水出口管箱304、蒸汽管箱305以及产品淡水管箱306的各上部结构，然后采用和步骤B中蒸发器板束与蒸发器壳体的焊接相同的方式焊接冷凝器壳体，形成冷凝器，其中，蒸汽除沫器10采取分块拼装制作，使得能够通过手孔7进行安装和取出，因此，可在蒸汽管箱305成型之前或之后，将蒸汽除沫器10设置在隔板上的连通孔处；

D、将预热海水传输管道6的两端分别与冷凝器的新鲜海水出口管箱304与蒸发器的预热海水入口管箱205焊接在一起；

E、焊接支架；

本实施例先采用型材焊接成一个长方形的框架101，然后在框架的上端焊接四个同高的支腿102。

F、将蒸发器壳体焊接在支架的四个支腿102上，从而得到焊接式板式焊接装置。

本文未详述部分为现有技术。