[实用新型]不结垢板壳式换热器

说明书

技术领域

本实用新型属于换热器技术领域，涉及一种板壳式换热器，尤其涉及一种不结垢板壳式换热器。

背景技术

污垢是指与不洁净流体相接触的换热表面上逐渐形成的一层固态物质。污垢普遍存在于流程工业的许多领域中,受热面和传热面的结垢就成为热交换工艺中困扰设备正常运行的主要问题之一。污垢导致热效率下降，增加了传热阻力,能耗增加，严重时堵塞管道甚至引起锅炉爆炸等严重后果。千百年来污垢一直困扰着人们,无论是从前还是现在,是发展中国家还是发达国家,都深受其害,至今尚没有有效方法彻底地解决此问题。强化传热与防止污垢实际上构成了传热研究的两大方向,而污垢的存在使得各种强化传热手段受到了限制,污垢早己被确定为传热方面函待解决的主要难题。

多年来人们对垢种、成垢原因都进行了充分的研究，希望在享用水资源给我们带来的种种方便的同时，消除污垢的烦恼，也推出了多种多样的防垢技术，大体可分为两大类：化学法和物理法。然而目前工业上应用的除垢防垢的技术(如离子交换、在线加药、电场技术、磁场技术、变频共振等技术)把除垢防垢的重点放在了改变换热工质的物性上，就是通过物理或化学的途径改变换热介质的状态，比如减低水的硬度、降低成垢几率、增加溶解度、改变垢质成份等方法，让换热工质在换热过程中在换热壁上不形成污垢或延后形成污垢。此时的换热壁面处在被动状态，即等着污垢来粘付和生成。这些方法存在着无垢期短、能源浪费、运行成本高和环境污染严重等问题。而且还存在除垢防垢的效果受水质、温度、压力、流速、管径等因素影响大等问题，尤其是在蒸汽换热器上换热介质有相变环境下的防垢除垢就更加困难，这些以往的除垢防垢方法在很多方面面临着更多的挑战。

物理法除垢、防垢：过去常见的一般有电磁、永磁、强磁、高频、静电、变频共振等多种形式的除垢仪，俗称电子水或电子除垢。人们对电子除垢的研究到目前为止已经经历了半个世纪，电子除垢几上几下，除垢效果众说纷纭，常常是此地有效果，彼处就可能没有效果，刚装上的时候效果好，用一段时间，效果就不明显了，这也就是为什么尽管化学除垢存在这样或那样的问题，但目前还必须大量使用的关键所在。

虽然有各种化学方法和物理方法的防垢除垢措施，但在工业生产流程中，由于污垢产生的危害还在不断的发生，造成巨大的能源浪费和很多的生产事故。这是因为人们的思维进入了一个多年来被研究者们固化的一种模式，就是始终想在通过改变换热工质的状态来达到防垢目的，由于这种固化的思维模式也就无法冲破目前的防垢技术的领域。因为污垢的形成影响因素(换热工质的过饱和度、流速、主体温度、PH值、结晶、沉降、聚合、微生物生长、腐蚀、颗粒、化学反应、凝固以及混合污垢等)很多，是一个很复杂的物理、化学过程，是一个多相态、非常物性的动态传热和传质过程，并伴有流固耦合现象，它是在动量、能量和质量传递同时存在的多相流动过程中进行的，在很多情况下还涉及到化学动力学、胶体化学、统计力学及至表面科学流体力学和传热学等问题，还包含盐在水中的溶解和材料的腐蚀，以及微生物的繁殖，再加上不同机制污垢之间的界面温度、沉积温度、流体流过换热表面的速度和流体特性等，而且对于不同现场换热器，还受多种种因素的影响，如流体的物性参数、壁温、壁面材料、表面粗糙度、流体流速、湍流强度、流体与固体壁面的剪切应力等，上述各参数还要随时间、地点和运行条件的变化而变化。

为了解决结垢的问题，减轻污垢造成的影响，工程技术人员以及科学家们“前仆后继”的研究污垢成因及形成规律，希望能够有效的预防污垢的产生、并控制其生长，为工业设计提供可靠依据，以便对症下药、有的放矢的采取防垢措施，但遗憾的是至今仍然没有一个研究结果被普遍接受。

一直以来，为了减轻污垢的给工业生产带来的影响，人们在换热器的设计上仍然沿用冗余设计的保守方法，很多时候采取“一用一备”的方式，这不仅造成材料的巨大浪费，而且在许多情况下并未减轻结垢程度。

根据全世界对污垢的研究成果来看，污垢的研究目前仍然处于基础阶段，例如对污垢的物性数据还不足，如污垢的沉积密度、热导率、养分扩散系数等。这种情况下，通过改变换热工质状态的方式来达到防垢除垢目的几乎是不可能的。

换热器是合理利用与节约能源、开发新能源的关键设备，是集节能、环保、高科技含量、高附加值于一体的重要工业产品，它存在于工业生产过程和生活需要的所有场合，例如石油化工系统中换热设备占45％左右。但换热器结垢的问题，一直困扰工业过程中的节能降耗的进展。