專利名稱：用于板式熱交換器的運行的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于板式熱交換器的運行的方法，其中板式熱交換器以交叉流運 行，作為冷卻介質的介質通過管狀流動通道，待冷凝的介質通過波狀流動通道。本發(fā)明還涉 及一種具有板式熱交換器的系統(tǒng)，所述板式熱交換器包括適合于交叉流的流動通道，所述 流動通道具有用于所述一種介質的管狀設計和用于所述另一種介質的波狀設計。
背景技術：
在一般的和特殊的實施例中，板式熱交換器，如具體的焊接式板式熱交換器，在現(xiàn) 有技術中本身是已知的，因此在這點上不需要引用相應的文獻。一方面的板式熱交換器和另一方面的管束式熱交換器之間存在差別。管束式熱交 換器包括多個內管，所述內管以管束的形式插在外管中。在使用中，第一介質流過內管，第 二介質流過外管。以平行流和相反流運行都是可能的。板式熱交換器的結構與管束式熱交換器的結構在本質上是不同的。它們由單板構 成，其中在焊接式板式熱交換器的情況下，兩個單板形成所謂的板對。若干板對形成板疊 層，其中板式熱交換器可僅包括一個板疊層，或者也可以包括多個板疊層。第一介質在板對 的單板之間通過，第二介質在板疊層的板對之間通過。板式熱交換器的結構允許介質以相 反流、平行流或交叉流通過。上述類型的板式熱交換器用于工業(yè)中，例如制糖工業(yè)中。文獻EP1085285A1公開 了一種用于蒸發(fā)器上的板式熱交換器，所述蒸發(fā)器用于攜帶可結晶物質的介質的處理。典 型地，在這樣的使用情況下，利用蒸發(fā)器通過增稠攜帶可結晶物質的介質進行所述處理。為了獲得所述一種介質和所述另一種介質之間的最佳熱交換，即在使用板式熱交 換器作為在一種作為冷卻介質的介質與另一種待冷凝的介質之間的發(fā)電裝置冷凝器的使 用情況下，管狀流動通道具有幾毫米的直徑，例如5mm的直徑，所述管狀流動通道要用于作 為冷卻介質的介質。波狀流動通道的流動通道高度也等于幾毫米，例如3mm，所述波狀流動 通道用于待冷凝的介質。盡管上文描述的類型的板式熱交換器在日常實際使用中被證明是成功的，例如在 制糖工業(yè)中，但需要進行改進，特別是關于更容易的運行。此外，為了增加特別是焊接式板 式熱交換器的應用領域還需要努力。

發(fā)明內容
鑒于如上所述，本發(fā)明所基于的目的是提供一種用于板式熱交換器的運行的方法 和一種允許更容易的運行的系統(tǒng)。作為關于所述方法的解決方案，本發(fā)明提出，冷卻介質以循環(huán)流通過板式熱交換 器，同時冷卻介質流攜帶球形清潔體通過用于冷卻介質的管狀流動通道，借助于清潔體進 行用于冷卻介質的管狀流動通道的清潔。作為關于所述系統(tǒng)的上述目的的解決方案，本發(fā)明提出具有板式熱交換器的冷凝
4器系統(tǒng)，所述板式熱交換器包括適合于交叉流的流動通道，所述流動通道具有用于一種介 質的管狀設計和用于另一種介質的波狀設計，并包括能夠通過板式熱交換器的管狀流動通 道的多個清潔體，所述清潔體為球形，并具有超過管狀流動通道的自由流動橫截面的球體 直徑，或具有與所述管狀流動通道的自由流動橫截面對應的球體直徑。關于所述方法，本發(fā)明提出將清潔體加入冷卻介質，在冷卻介質的循環(huán)流中冷卻 介質攜帶所述清潔體。這些清潔體為球形，并在通過流動通道的同時有效去除附著在流動 通道內側的雜質。該雜質可以是鈣化物和/或灰塵的沉積、殘留的物質等。利用清潔體去 除這些污染物，從而有利保持流動通道對于冷卻介質通暢。這樣，板式熱交換器的運行參數 如流率、熱傳遞和/或類似的運行參數保持為常數，從而使系統(tǒng)在長時間的使用后還能以 已知的即預定的運行參數使用。清潔體受到磨損且必須時常更換。為了獲得滿意的清潔效果，球形清潔體應該具 有特定直徑。如果直徑太小，清潔體會過度磨損和/或由這些清潔體得到的清潔效果會格 夕卜低。例如IOmm至20mm、優(yōu)選12mm至18mm且進一步更優(yōu)選14mm至16mm的球體直徑被證 明是有效的。球形清潔體由彈性可壓縮的材料制成，例如由通過天然橡膠制成的泡沫材料 制成。在松弛狀態(tài)下，由彈性可壓縮材料制成的球形清潔體具有超過用于冷卻介質的管 狀流動通道的自由流動橫截面的直徑。根據清潔球體的設計，其可具有例如9mm至19mm的 直徑，優(yōu)選具有Ilmm至17mm的直徑，更優(yōu)選具有13mm至15mm的直徑，進一步更優(yōu)選具有 14mm的直徑。理想地，清潔體的球體直徑超過管狀流動通道的自由流動橫截面Omm至3mm， 優(yōu)選Imm至2mm ο在使用的預定情況下，在壓力下使球形清潔體在冷卻介質的流動方向上通過管狀 流動通道。不是使用附加的壓力使清潔體通過流動通道，而是它們由冷卻介質攜帶通過冷 卻介質通過流動通道。這需要循環(huán)流中的冷卻介質的一定流動速度。重要的是這必須根據 管狀流動通道的自由流動橫截面來選擇。在期望的方法的執(zhí)行過程中，清潔體由冷卻介質 攜帶，并通過管狀流動通道。由于使清潔體通過流動通道，一側的流動通道內表面與另一側 的清潔體之間產生了摩耗接觸，從而從流動通道的內表面分離或去除可能的附著物質、沉 積物和/或類似物。在此范圍內，產生了專門在物理上的清潔?；瘜W品的連續(xù)使用變得完 全沒有必要，這對環(huán)境也是有益的。實行本發(fā)明的方法的基本優(yōu)點在于連續(xù)地、永久地實現(xiàn)管狀流動通道的清潔。因 此，不需要為了清潔的目的而中斷板式熱交換器的期望使用。本發(fā)明的方法的實行還允許 連續(xù)的運行。由于本發(fā)明的布置，首次使板式熱交換器能夠用于發(fā)電裝置冷凝器的運行中。到 目前為止，只有管束式熱交換器可以用于發(fā)電裝置冷凝器，這是因為以前已知的板式熱交 換器不能保證永久無故障運行。本發(fā)明實行的方法和本發(fā)明的冷凝器系統(tǒng)消除了這個問 題，并提供了一種對以前使用的管束式熱交換器的有效替代。本發(fā)明所提出的布置提供了 可靠的長期運行，這是因為能夠完全避免可能引起板式熱交換器的故障的板式熱交換器的 污染甚至堵塞。因此，根據本發(fā)明的板式熱交換器能夠用作發(fā)電裝置冷凝器，例如作為蒸汽 渦輪冷凝器。到目前為止，利用現(xiàn)有技術已知的板式熱交換器，這是不可能的。盡管使用板 式熱交換器作為冷凝器是現(xiàn)有技術已知的，但其用作發(fā)電裝置冷凝器卻不是已知的，這是
5因為目前現(xiàn)有技術的板式冷凝器不能提供所需的板式冷凝器的可靠運行。只有根據本發(fā)明 設計的板式冷凝器允許其用作發(fā)電裝置冷凝器。根據本發(fā)明可選實施例，冷卻介質能夠以封閉循環(huán)流反復通過板式熱交換器。在 這種情況下，由冷卻介質一起攜帶的清潔體在封閉流路中連續(xù)循環(huán)。一旦清潔體完全磨耗， 其能夠被完全替換。第二個可選實施例提供以開放循環(huán)流通過板式熱交換器的冷卻介質，其中在冷卻 介質進入板式熱交換器的流動通道之前，將清潔體加入冷卻介質中，在冷卻介質離開板式 熱交換器的流動通道之后，去除清潔體。根據該可選實施例，在冷卻介質流入板式熱交換器 的流動通道之前將清潔體加入冷卻介質中。然后由冷卻介質一起攜帶的清潔體通過流動通 道。在冷卻介質已經離開流動通道后，例如通過篩選或過濾，再將清潔體從冷卻介質中去 除。磨耗完的清潔體能被部分替換。本發(fā)明方法的實行有利地使板式熱交換器作為發(fā)電裝置冷凝器運行。因為通過由 冷卻介質一起攜帶的清潔體自動實現(xiàn)清潔，所以不需要任何板式熱交換器的耗時的手動清 潔。根據現(xiàn)有技術必須在板式熱交換器中部分手動實現(xiàn)的復雜的和耗時的清潔工作能夠完 全省去。另外，與現(xiàn)有技術相比，因為由維護工作導致的運行中斷已經是不必要的，所以增 加了運轉時間?，F(xiàn)有技術中已知的板式熱交換器通常具有3mm至4. 5mm的管狀流動通道直徑。已 經證明該直徑有益于通過板式熱交換器的兩種介質之間最佳的熱傳遞。與之相比，根據本 發(fā)明的方法的執(zhí)行或根據本發(fā)明的冷凝器系統(tǒng)的板式熱交換器包括管狀流動流道，所述管 狀流動流道具有相對大的直徑，即具有9mm至19mm的直徑，優(yōu)選具有Ilmm至17mm的直徑， 更優(yōu)選具有13mm至15mm的直徑，進一步更優(yōu)選具有14mm的直徑。盡管該選擇的直徑比現(xiàn) 有技術中的大，但根據本發(fā)明提供的板式熱交換器實現(xiàn)了高效率。由于比較大的流動橫截 面，其可能是不希望的。研究表明，根據本發(fā)明的板式熱交換器的效果歸因于流動通道由于 所使用的清潔體，總是能夠保持沒有污染物和/或沉積物。在污染物增加的情況下，這樣的 污染物和/或沉積物對由板式熱交換器可獲得的效率程度上具有負面作用，但由于上述原 因，盡管有尺寸相當大的流動通道，根據本發(fā)明的板式熱交換器能夠達到的熱傳遞仍然非 常好。根據本發(fā)明的冷凝器系統(tǒng)由一方面的板式熱交換器和另一方面的球形清潔體形 成。板式熱交換器包括適合于交叉流的流動通道，所述流動通道具有用于所述一種介質的 管狀設計和用于另一種介質的波狀設計。在本文中“波狀”意味著關于板式熱交換器的單 板的平面的上下形狀，類似于正弦過程。優(yōu)選構想的是板式熱交換器包括由板對構成的板疊層。為每個板對設置兩個單 板，所述兩個單板設有相互平行對準的若干行槽狀模壓部分。在板對的單板之間在兩行槽 狀模壓部分之間沿著縱向方向形成每一個管狀流動通道。因而形成與波狀流動通道交叉的 管狀流動通道，所述波狀流動通道優(yōu)選與所述管狀流動通道成直角布置。根據本發(fā)明更進 一步的特征，相鄰行的模壓部分在縱向方向上相互偏移。這樣，形成以“雙波形式”延伸的 流動通道。也就是說，模壓部分的偏移布置產生波形式，所述波形式也在單板的相應平面內 延伸。這樣設計的流動通道因此在一側相對于板式熱交換器的單板的平面以波狀形式上下 延伸，在另一側以波形形式前后延伸。
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管狀流動通道優(yōu)選與單板的縱向邊緣平行對準。在如期望的那樣使用的情況下， 在直立的板式熱交換器中實現(xiàn)沿重力的冷卻介質的流動方向。當然，板式熱交換器也可以 旋轉90°定向。在這樣的情況下，冷卻介質水平流動通過管側，波側的介質從頂部到底部或 從底部到頂部流動通過板式熱交換器。因而以有利的方式滿足現(xiàn)場具體安裝條件的要求。根據本發(fā)明更一步的特征，單板的寬度被標準化為特定尺寸。例如可以選擇450mm 的寬度為標準寬度?；谶@個標準寬度，板式熱交換器在縱向方向上的尺寸必須根據所需 要達到的熱傳遞率來選擇。顯然也能夠選擇其他標準寬度。例如，可以選擇300mm或350mm 的寬度為標準寬度。標準寬度的優(yōu)點具體在于，能夠采用預定的標準尺寸作為基礎，根據需 要達到的熱傳遞率，縱向尺寸能夠與所述基礎相適應。從生產技術的角度看這個標準特別 有利，這是因為至少是在寬度方向上，能夠利用不需要重組的機器和裝置來制造板。順便提及，板式熱交換器所達到的總的熱傳遞率取決于用于每個板疊層的板對或 取決于用于每個板式熱交換器的板疊層。根據本發(fā)明的冷凝器系統(tǒng)重要的特征在于它的清 潔體。板式熱交換器本身是現(xiàn)有技術中已知的。本發(fā)明特殊的特征是提出一種冷凝器系統(tǒng)， 所述冷凝器系統(tǒng)提供結合多個清潔體的板式熱交換器的用途。試驗顯示，清潔體需要具有 特定球體直徑，以能夠達到具體的清潔效果。因而清潔通道的橫截面積以相應的方式與清 潔球體的直徑相適應，所選擇的流動橫截面積與現(xiàn)有技術相比相對大，即使不能期望這樣 大的流動橫截面能夠保證可接受的熱傳遞。


根據下面參照附圖的描述，本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點將變得明顯，其中通過下 面的附圖示出本發(fā)明圖1是根據本發(fā)明的板式熱交換器的單板的前視圖；圖2是沿圖1的切割線II-II的示意性剖面圖；圖3是沿圖1的切割線III-III的示意性剖面圖；圖4是沿圖1的切割線IV-IV的示意性剖面圖；圖5是沿圖1的切割線V-V的示意性剖面圖；圖6是板疊層的示意性側視圖；圖7是根據圖6的板疊層的沿圖6的切割線VII-VII的剖面圖；以及圖8是根據本發(fā)明的板式熱交換器的示意性透視圖。附圖標記列表1管狀流動通道2波狀流動通道3冷卻介質4冷凝介質5模壓部分6 縱向方向7 內側8 寬度方向9 縱向邊緣
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Pff板式熱交換器E 單板P 板對S板疊層
具體實施例方式根據本發(fā)明的板式熱交換器PW包括板疊層S，所述板疊層S由若干板對P構成。 為每個板對P設置兩個單板E。在圖6和7能最好地看到這種關系。圖1示出了單板E的前視圖，圖2-5示出了單板E的剖面圖。單板E設有相互對準的若干行槽狀模壓部分5。這些槽狀模壓部分5在縱向方向 6上平行對準，即平行于縱向邊緣9對準，如圖1所示。在最終的安裝狀態(tài)下，板式熱交換器 提供兩個流動通道1和2。流動通道1基本上為管狀，如圖7所示。在板對的單板E之間在 兩行槽狀模壓部分之間沿著縱向方向6形成每一個管狀流動通道1。如在圖7中最清楚地所示具有波狀設計的第二流動通道2與管狀流動通道1成直 角延伸。第二流動通道2的波度由關于根據圖7的繪制平面的正弦過程產生。此外，流動通道2可同樣關于根據圖1的繪制平面以波狀的方式延伸。該設計完 全是可選擇的，并且由縱向方向6上的相鄰行的模壓部分5的相互偏移布置產生。在使用的預期情況下，例如可以是水的冷卻介質3流過管狀流動通道1，如由圖1 和7中的箭頭示意性示出。待冷凝的介質4例如蒸汽以與冷卻介質3交叉的流移動通過板 式熱交換器PW，如由圖1和7的箭頭所示。根據本發(fā)明的方法的執(zhí)行，冷卻介質3 —起攜帶清潔體，所述清潔體流過冷卻介 質3要流過的流動通道。清潔體為球形，并具有超過流動通道1的自由流動橫截面的直徑。 因此，清潔體以摩擦方式移動通過流動通道的內側7，這樣引起所聚集的可能的污染物和/ 或水垢、灰塵顆粒和/或類似物的磨耗。板式熱交換器PW在它的寬度方向8上優(yōu)選具有450mm的尺寸。該寬度預定為標 準寬度，這樣板式熱交換器PW在縱向方向6上的尺寸必須與所期望得到的熱傳遞對應地選 擇。圖示的板式熱交換器PW包括一個板疊層S。如果需要，板式熱交換器PW還可包括若干 板疊層S。順便提及，每個板疊層S的板對P的數量能自由地選擇。板式熱交換器PW的熱 傳遞能力能根據每個板疊層S的板對P的數量或根據每個板式熱交換器PW的板疊層S的 數量來可選擇地預定。圖8示出了根據本發(fā)明的板式熱交換器PW的示意性透視圖。圖示的板式熱交換 器PW由板疊層S組成，所述板疊層S在圖示的實施例中包括總共六個板對P。每個板對P 由兩個單板E形成。根據圖8的圖示實施例示出了板式熱交換器PW的布置，根據所述布置，關于圖8 的繪制平面，冷卻介質3從上至下流過板式熱交換器PW，即它隨重力流動。例如水可用作冷 卻介質3。待冷凝的介質4例如水蒸汽關于繪制平面從左向右即以與冷卻介質3交叉的流 流過板式熱交換器。
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權利要求
用于板式熱交換器(PW)的運行的方法，其中所述板式熱交換器(PW)以交叉流運行，作為冷卻介質的介質通過管狀流動通道(1)，且待冷凝的介質(4)通過波狀流動通道(2)，其中所述冷卻介質以循環(huán)流通過所述板式熱交換器，其中所述冷卻介質(3)攜帶球形清潔體通過要用于所述冷卻介質(3)的管狀流動通道(1)，其中借助于所述清潔體引起對用于所述冷卻介質(3)的所述管狀流動通道(1)的清潔。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于借助于所述清潔體專門在物理上實現(xiàn)清潔。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于在壓力下將所述清潔體擠壓通過用于所述 冷卻介質的所述管狀流動通道(1)。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于所述冷卻介質(3)以封閉循環(huán)流反復通過所述 板式熱交換器(PW)。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述冷卻介質(3)以開放循環(huán)流通過所述板 式熱交換器(PW)，其中在進入所述板式熱交換器(PW)的所述管狀流動通道(1)之前，將所 述清潔體加入所述冷卻介質(3)，在已經離開所述板式熱交換器(PW)的所述管狀流動通道 (1)之后，再去除所述清潔體。
6.具有板式熱交換器(PW)的冷凝器系統(tǒng)，所述板式熱交換器(PW)包括適合于交叉流 的流動通道(1、2)，所述流動通道具有用于一種介質(3)的管狀設計和用于另一種介質(4) 的波狀設計，并包括能夠通過所述板式熱交換器的所述管狀流動通道(1)的多個清潔體， 所述清潔體為球形，并具有超過所述管狀流動通道(1)的自由流動橫截面的球體直徑，或 具有與所述管狀流動通道(1)的自由流動橫截面對應的球體直徑。
7.根據權利要求6的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于所述清潔體的球體直徑超過所述管狀流 動通道(1)的自由流動橫截面Omm至3mm，優(yōu)選Imm至2mm。
8.根據權利要求6的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于所述清潔體由彈性可壓縮材料制成。
9.根據權利要求6的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀流動通道(1)的自由流動橫截 面具有9mm至19mm的直徑，優(yōu)選具有Ilmm至17mm的直徑，更優(yōu)選具有13mm至15mm的直 徑，進一步更優(yōu)選具有14mm的直徑。
10.根據權利要求6的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于，所述波狀流動通道(2)的自由通道高 度為5mm至9mm，優(yōu)選6mm至8mm，更優(yōu)選6. 5mm至7. 5mm,進一步更優(yōu)選7mm。
11.根據權利要求6的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于，所述板式熱交換器(PW)包括由板對 (P)組裝成的板疊層(S)，其中為每個板對(P)設置兩個單板(E)，每個所述單板(E)設有相 互平行對準的若干行槽狀模壓部分(5)，其中在板對(P)的單板(E)之間在兩行槽狀模壓部 分(5)之間沿著縱向方向形成每一個管狀流動通道(1)。
12.根據權利要求11的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于相鄰行的所述模壓部分(5)在所述縱 向方向(6)上相互偏移。
13.根據權利要求11的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于所述管狀流動通道(1)與所述板式熱 交換器(PW)的單板(E)的縱向邊緣(9)平行對準。
14.根據權利要求11的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于板式熱交換器(PW)的單板(E)的寬度 具有標準尺寸。
15.根據權利要求14的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于單板(E)的標準寬度(8)為450mm。
16.根據權利要求6至15中的任一項的冷凝器系統(tǒng)的用途，其中所述板式熱交換器(Pff)用作發(fā)電裝置冷凝器，優(yōu)選用作蒸汽渦輪冷凝器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于板式熱交換器的運行的方法或提供一種允許簡化運行的系統(tǒng)，方法部分提出，冷卻介質以循環(huán)流通過板式熱交換器，同時由所述冷卻介質一起攜帶的球形的清潔體通過用于冷卻介質的流動通道，從而借助于清潔體引起用于冷卻介質的管狀流動通道的清潔。系統(tǒng)部分，提供具有板式熱交換器的冷凝器系統(tǒng)，板式熱交換器具有適合于交叉流的流動通道，所述流動通道具有用于所述一種介質的管狀設計和用于所述另一種介質的波狀設計，所述系統(tǒng)還包括多個適合于通過板式熱交換器的管狀流動通道的清潔體，所述清潔體為球形，并具有超過管狀流動通道的自由流動橫截面的球體直徑，或具有相應于管狀球體直徑的自由流動橫截面的球體直徑。
文檔編號F28D9/02GK101922872SQ201010233708
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權日2009年6月10日
發(fā)明者羅爾夫·阿勒斯 申請人:吉依科弗萊克斯有限公司