Aplicación de los intercambiadores de calor de placas en la fundición y la industria química

1. Introducción

2Principio básico de funcionamiento y ventajas de los intercambiadores de calor de placa

2.1 Principio básico de funcionamiento

2.2 Ventajas principales

• Alta eficiencia de transferencia de calor: la estructura de la placa corrugada aumenta el área de transferencia de calor por unidad de volumen y se mejora la turbulencia del medio,por lo que el coeficiente de transferencia de calor es mucho mayor que el de los intercambiadores de calor de cáscara y tuboEn la industria de la fundición y química, donde la carga de intercambio de calor es grande y el medio es complejo, esta ventaja puede reducir efectivamente el volumen del equipo y ahorrar el espacio del piso.
• Estructura compacta: el intercambiador de calor de placa adopta una estructura apilada, que tiene un área de transferencia de calor alta por unidad de volumen.su volumen es sólo 1/3-1/5 del del intercambiador de calor de la cáscara y el tubo, que es especialmente adecuado para las ocasiones en que el espacio de la planta es limitado en la industria de la fundición y química.
• Ensamblaje flexible: el número de placas se puede aumentar o disminuir de acuerdo con la demanda real de intercambio de calor, y el canal de flujo se puede ajustar cambiando la combinación de placas,que tiene una gran adaptabilidad al cambio de carga de producciónEn la industria de la fundición y química con condiciones de producción variables, esta flexibilidad puede ayudar a las empresas a ajustar el proceso de producción a tiempo.
• Fácil mantenimiento y limpieza: Las placas del intercambiador de calor de las placas se pueden desmontar fácilmente y la superficie de las placas se puede limpiar por métodos físicos o químicos,que es conveniente para resolver el problema de la escala y la contaminación en el proceso de intercambio de calorEn la industria de la fundición y química, donde el medio contiene impurezas y es fácil de escalar,Esta ventaja puede prolongar efectivamente la vida útil del equipo y garantizar el funcionamiento estable del proceso de producción..
• Fuerte resistencia a la corrosión: Las placas pueden estar hechas de diferentes materiales (como aleación de titanio, Hastelloy, aleación de níquel, etc.) según las características de corrosión del medio,que puede adaptarse a la corrosión de diversos ácidos fuertes, alcalinos fuertes y medios de alta temperatura en la industria química y de fundición.
• Ahorro de energía y reducción del consumo: debido a la alta eficiencia de transferencia de calor, el intercambiador de calor de placa puede recuperar completamente el calor residual en el proceso de producción,reducir el consumo de energía de la empresa, y cumplir con los requisitos del desarrollo verde y bajo en carbono en la industria de fundición y química.

3Aplicación de los intercambiadores de calor de placas en la industria de fundición

3.1 Aplicación en la fundición de metales no ferrosos

3.1.1 Aplicación en la fundición de cobre

• Recuperación del calor residual de los gases de combustión: El gas de combustión de alta temperatura (800-1000°C) generado en la fusión de cobre contiene una gran cantidad de calor residual.El intercambiador de calor de la placa puede recuperar el calor residual del gas de combustión para calentar el aire de combustión o generar agua caliente, lo que reduce el consumo de energía de la caldera y mejora la eficiencia térmica del sistema de fundición.después de haber utilizado un intercambiador de calor de placa para recuperar el calor residual del gas de combustiónEl consumo de energía por tonelada de cobre se reduce en un 8-10%, y el ahorro anual de energía es de aproximadamente 50.000 toneladas de carbón estándar.
• Refrigeración de las escorias de fundición: La escoria de fundición generada en la fundición de cobre tiene una temperatura alta (1100-1200°C) y contiene mucho calor.El intercambiador de calor de la placa puede enfriar la escoria de fusión a una temperatura adecuada (por debajo de 200 °C) para su posterior procesamiento (como la bonificación de la escoria).En comparación con el método tradicional de amortiguación del agua, el método de amortiguación del agua se utiliza para la producción de agua de escoria.el intercambiador de calor de placa puede recuperar más del 70% del calor residual de la escoria, y la escoria enfriada tiene una mejor calidad y una mayor tasa de utilización global.
• En el proceso de electrólisis de cobre, el electrolito (solución de ácido sulfúrico) generará mucho calor debido a la reacción electrolítica,y la temperatura del electrolito debe controlarse a 60-65°C para garantizar el efecto de la electrólisisEl intercambiador de calor de placa puede enfriar eficientemente el electrolito, con un coeficiente de transferencia de calor de 1500-2500 W/ ((m2·°C), que es 2-3 veces el del intercambiador de calor de concha y tubo.,el intercambiador de calor de la placa es fácil de limpiar, lo que puede resolver el problema de la escala del electrolito en el proceso de intercambio de calor.

3.1.2 Aplicación en la fundición de aluminio

• Refrigeración de sal fundida: El electrolito de la celda electrolítica de aluminio es una mezcla de sal fundida (principalmente cryolita-fusión de alumina) con una temperatura de 950-970°C. En el proceso de producción,La sal fundida debe enfriarse a una cierta temperatura antes de ser transportada y reciclada.El intercambiador de calor de placa hecho de materiales resistentes a altas temperaturas y a la corrosión (como la aleación de níquel) puede enfriar eficazmente la sal fundida, con una eficiencia de enfriamiento de más del 90%,y garantizar el funcionamiento estable de la célula electrolítica.
• Refrigeración de los equipos de las células electrolíticas: La cáscara de las células electrolíticas, la barra de bus y otros equipos generarán mucho calor durante el funcionamiento, que debe enfriarse para evitar daños en el equipo.El intercambiador de calor de la placa puede enfriar el agua de refrigeración del equipo, con una estructura compacta y un espacio de piso pequeño, que es adecuado para la disposición del taller de electrolitos.
• Recuperación de calor residual de los gases de combustión: los gases de combustión generados en el proceso de fundición de aluminio tienen una temperatura de 200-300 °C.y el intercambiador de calor de la placa puede recuperar el calor residual del gas de combustión para calentar el agua de producción o agua doméstica, reduciendo el consumo de energía de la empresa.

3.1.3 Aplicación en la fundición de zinc y plomo

• Recuperación de calor residual de los gases de combustión de tostado: los gases de combustión generados en el proceso de tostado de zinc y plomo tienen una temperatura de 600-800 °C,y el intercambiador de calor de la placa puede recuperar el calor residual para generar vaporPor ejemplo, en una fundición de zinc, el intercambiador de calor de placa se utiliza para recuperar el calor residual de los gases de combustión de tostado,y el vapor generado puede satisfacer el 30% de la producción de la empresa y la demanda doméstica de vapor.
• Calentamiento y enfriamiento de la solución de lixiviación: en la fusión hidrometalúrgica de zinc y plomo, la solución de lixiviación debe calentarse para mejorar la eficiencia de la lixiviación.y la solución lixiviada debe enfriarse antes de la purificación y la electrólisisEl intercambiador de calor de placa puede realizar funciones de calefacción y refrigeración, con una alta eficiencia de transferencia de calor y un funcionamiento flexible.
• Refrigeración de electrolitos: en el proceso de electro-extracción de zinc y plomo, la temperatura del electrolito debe controlarse a 35-45°C. El intercambiador de calor de placa puede enfriar eficientemente el electrolito,resolver el problema de la escala y la corrosión, y garantizar la estabilidad del proceso de obtención de electricidad y la calidad del producto.

3.2 Aplicación en la fundición de metales ferrosos

3.2.1 Aplicación en la fabricación de hierro de alto horno

• Recuperación del calor residual de los gases de escape del alto horno: el gas de escape generado por el alto horno tiene una temperatura de 200-300 °C,y el intercambiador de calor de la placa puede recuperar el calor residual del gas de combustión para calentar el aire de explosión o generar agua calienteDespués de recuperar el calor residual, se puede aumentar la temperatura del aire de explosión en 50-80°C, lo que puede reducir el consumo de coque por tonelada de hierro en 10-15 kg.y mejorar la eficiencia de producción del alto horno.
• Refrigeración de escoria de alto horno: La escoria de alto horno tiene una temperatura de 1400-1500 °C, y el intercambiador de calor de placa puede enfriar la escoria a menos de 200 °C mientras recupera el calor residual para generar vapor.El vapor recuperado puede utilizarse para la generación de energía o la calefacción de la producción., y la escoria enfriada se puede utilizar como materiales de construcción, realizando la utilización integral de los recursos de residuos.
• Refrigeración del agua circulante: el sistema de agua circulante del alto horno (por ejemplo, agua de refrigeración para el cuerpo del alto horno, tuyere, etc.)) debe enfriarse para garantizar el funcionamiento normal del equipo.El intercambiador de calor de placa tiene una alta eficiencia de enfriamiento y puede enfriar rápidamente el agua circulante a la temperatura requerida, con un pequeño espacio en el piso y un mantenimiento fácil.

3.2.2 Aplicación en la fabricación de acero de convertidores

• Recuperación de calor residual de los gases de escape del convertidor: el gas de escape generado por el convertidor tiene una temperatura de 1200-1400 °C y el intercambiador de calor de placa puede recuperar el calor residual para generar vapor,que se utiliza para la generación de energía o la calefacción de producciónPor ejemplo, en una planta siderúrgica de China, el intercambiador de calor de placa se utiliza para recuperar el calor residual del gas de combustión del convertidor, y el vapor generado puede generar 50.000 kWh de electricidad por día.reducción del consumo de energía de la empresa en un 15%.
• Refrigeración del equipo del convertidor: La carcasa del convertidor, el trunnion y otros equipos generarán mucho calor durante el funcionamiento, que debe enfriarse para evitar la deformación y el daño del equipo.El intercambiador de calor de la placa puede enfriar el agua de refrigeración del equipo, con una alta eficiencia de transferencia de calor y un funcionamiento estable, garantizando el funcionamiento normal del convertidor.

3.2.3 Aplicación en la fundición continua y el laminado

• Refrigeración de las fichas de fundición: La ficha de fundición generada por fundición continua tiene una temperatura de 1000-1200 °C y debe enfriarse a una cierta temperatura antes de laminarse.El intercambiador de calor de la placa puede enfriar el agua de enfriamiento de la pila de fundición, con una alta eficiencia de enfriamiento y un enfriamiento uniforme, lo que puede mejorar la calidad de la pila de fundición y reducir la aparición de defectos.
• En el proceso de laminación, el aceite de laminación generará mucho calor debido a la fricción.y la temperatura del aceite de laminación debe controlarse a 30-40°C para garantizar el efecto de lubricación y la calidad del producto laminadoEl intercambiador de calor de placa puede enfriar eficientemente el aceite de rodadura, resolver el problema de la oxidación del aceite y el deterioro causado por la alta temperatura y extender la vida útil del aceite de rodadura.

4Aplicación de los intercambiadores de calor de placas en la industria química

4.1 Aplicación en la industria química del carbón

4.1.1 Aplicación en la gasificación del carbón

• Refrigeración por gas sintético: el gas sintético generado por gasificación de carbón tiene una temperatura alta (1000-1200°C) y debe enfriarse a 200-300°C antes de su posterior purificación y utilización.El intercambiador de calor de placa hecho de materiales resistentes a altas temperaturas y resistentes a la corrosión (como Hastelloy) puede enfriar eficientemente el gas sintéticoEl vapor recuperado se puede utilizar para la reacción de gasificación o la generación de energía, mejorando la tasa de utilización de la energía.
• Tratamiento de aguas residuales: En el proceso de gasificación del carbón se genera una gran cantidad de aguas residuales, que contienen mucha materia orgánica y sustancias nocivas.El intercambiador de calor de la placa puede calentar las aguas residuales a una cierta temperatura para el tratamiento anaeróbicoAl mismo tiempo, el intercambiador de calor de placa puede recuperar el calor residual de las aguas residuales tratadas, reduciendo el consumo de energía.

4.1.2 Aplicación en la liquefacción de carbón

• El producto de reacción de la liquefacción del carbón tiene una temperatura alta y debe enfriarse a una temperatura adecuada para la separación y purificación.El intercambiador de calor de la placa puede enfriar eficientemente el producto de la reacción, con una alta eficiencia de transferencia de calor y un funcionamiento estable, lo que garantiza el flujo del proceso de separación.
• Recuperación de calor residual: el calor residual generado en la reacción de licuefacción de carbón puede recuperarse mediante intercambiadores de calor de placa para calentar las materias primas o generar vapor,reducción del consumo de energía del procesoPor ejemplo, en una planta de licuefacción de carbón, el intercambiador de calor de placa se utiliza para recuperar el calor residual del producto de reacción.que puede reducir el consumo de energía por tonelada de combustible líquido en un 10-12%.

4.1.3 Aplicación en la transformación del carbón en productos químicos

• Reacción de síntesis transferencia de calor: La reacción de síntesis de etilenoglicol y metanol es una reacción exotérmica,y el calor generado por la reacción debe ser eliminado a tiempo para controlar la temperatura de reacciónEl intercambiador de calor de placa puede eliminar de manera eficiente el calor de reacción, garantizar la estabilidad de la temperatura de reacción y mejorar la tasa de conversión y la selectividad de la reacción.
• Separación y purificación transferencia de calor: En el proceso de separación y purificación del producto, el material debe calentarse o enfriarse.El intercambiador de calor de la placa puede realizar el calentamiento y enfriamiento del material, con una alta eficiencia de transferencia de calor y un funcionamiento flexible, que es adecuado para el cambio del proceso de separación.

4.2 Aplicación en la industria petroquímica

4.2.1 Aplicación en el precalentamiento de petróleo crudo

4.2.2 Aplicación en la refrigeración de productos

4.2.3 Aplicación en la recuperación del calor residual

4.3 Aplicación en la industria química fina

4.3.1 Aplicación en las reacciones de síntesis

4.3.2 Aplicación en cristalización y destilación

5Desafíos y soluciones en la aplicación práctica

5.1 Problema y solución de la corrosión

• Seleccionar los materiales adecuados para las placas: según las características de corrosión del medio, seleccione materiales resistentes a la corrosión para las placas.¿ Qué es esto?, y otros materiales pueden seleccionarse; para los medios alcalinos, se pueden seleccionar acero inoxidable, aleación de níquel y otros materiales.la superficie de las placas puede ser tratada (como la pasivación), recubrimiento) para mejorar la resistencia a la corrosión.
• Seleccione los materiales de juntas adecuados: La juntas es la parte clave para evitar la fuga de medios, y su resistencia a la corrosión afecta directamente la estabilidad de funcionamiento del intercambiador de calor de placa.Según las características del medio y la temperatura de funcionamiento, seleccionar materiales de juntas con buena resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas, como EPDM, FKM, PTFE, etc. Para medios de alta temperatura y alta corrosión,Se pueden seleccionar juntas de PTFE con buena resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas.
• Tratamiento intensivo del medio: antes de que el medio entre en el intercambiador de calor de la placa, es necesario eliminar las impurezas y sustancias corrosivas en el medio (como la desulfuración, la desacidificación,filtración, etc.) para reducir la corrosión del medio en el equipo.

5.2 Problema y solución de escala

• Pre-tratamiento del medio de fortalecimiento: antes de que el medio entre en el intercambiador de calor de la placa, es necesario realizar un tratamiento del agua (como ablandamiento,Desalinización) para reducir el contenido de iones de calcio y magnesio en el medioPara el medio que contiene impurezas, se puede utilizar un equipo de filtración para eliminarlas.
• Limpieza regular: desmonta regularmente el intercambiador de calor de las placas y limpia la superficie de las placas.La limpieza química (por ejemplo, decapado), lavado alcalino), que puede eliminar la escama en la superficie de las placas y restablecer la eficiencia de transferencia de calor del equipo.El ciclo de limpieza debe determinarse de acuerdo con la situación de escalado del medio..
• Optimizar los parámetros de funcionamiento: ajustar el caudal y la temperatura del medio para evitar que la temperatura del medio sea demasiado alta o que el caudal sea demasiado lento,que puede reducir la formación de escamasPor ejemplo, el aumento de la velocidad de flujo del medio puede aumentar la turbulencia, reducir el grosor de la capa límite y prevenir la formación de escamas.

5.3 Problema y solución de la resistencia a altas temperaturas y altas presiones

• Seleccionar materiales de placa resistentes a altas temperaturas y altas presiones: Seleccionar materiales de placa con buena resistencia a altas temperaturas y altas presiones, como aleación de níquel, Hastelloy,y otros materiales, que puede soportar altas temperaturas y altas presiones y evitar la deformación de la placa.
• Optimizar la estructura de las placas: adoptar una estructura de placas reforzada (como las placas engrosadas,Las placas de acero son fabricadas con acero inoxidable (como las placas de acero inoxidable) para mejorar la capacidad de presión y la resistencia a altas temperaturas de las placas.Al mismo tiempo, la distancia entre las placas se puede ajustar para reducir la pérdida de presión del medio y mejorar la estabilidad de funcionamiento del equipo.
• Seleccionar juntas resistentes a altas temperaturas y altas presiones: Seleccionar juntas con buena resistencia a altas temperaturas y altas presiones, como las juntas metálicas,Las juntas de PTFE con resistencia a altas temperaturas, lo que puede evitar el envejecimiento de la junta y la fuga bajo altas temperaturas y alta presión.

6Tendencia de desarrollo de los intercambiadores de calor de placas en la fundición y la industria química

• Alta eficiencia y ahorro energético: con las crecientes exigencias de la industria de la fundición y la química para la conservación de energía y la reducción de emisiones,La eficiencia de transferencia de calor de los intercambiadores de calor de placas mejorará aún másAl optimizar la estructura de las placas (como las nuevas estructuras de cartón ondulado), mejorar el rendimiento del material y optimizar el diseño del canal de flujo,el coeficiente de transferencia de calor de los intercambiadores de calor de placas aumentará aún más, y el consumo de energía se reducirá aún más.
• Resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas: con la expansión del ámbito de aplicación de la industria de la fundición y la química, las condiciones de trabajo son cada vez más duras,y los requisitos para la resistencia a la corrosión y la resistencia a altas temperaturas de los intercambiadores de calor de placas son cada vez más altosLos nuevos materiales resistentes a la corrosión y a altas temperaturas (como los nuevos materiales de aleación, materiales compuestos) se utilizarán ampliamente en la producción de intercambiadores de calor de placas.mejorar la vida útil y la estabilidad de funcionamiento del equipo.
• Inteligentes y automatizados: con el desarrollo de la fabricación inteligente, los intercambiadores de calor de placas estarán equipados con sistemas inteligentes de monitorización y control,que puede controlar en tiempo real los parámetros de funcionamiento (como la temperatura, la presión, el caudal) del equipo, predecir los posibles fallos del equipo y realizar la limpieza y el mantenimiento automáticos.reducir la intensidad de trabajo de los operadores, y garantizar el funcionamiento estable del equipo.
• A gran escala y a medida: Con la expansión de la escala de producción de la industria de fundición y química, la demanda de intercambiadores de calor de placas a gran escala está aumentando.debido a la diversidad del proceso de producción de la fundición y la industria química, los requisitos para la personalización de los intercambiadores de calor de placas también son cada vez más altos.Los fabricantes desarrollarán intercambiadores de calor de placas a gran escala y personalizados de acuerdo con las necesidades reales de las empresas, para satisfacer las necesidades de los diferentes procesos de producción.
• Integración y multifunción: los intercambiadores de calor de placas se integrarán con otros equipos (como reactores, separadores) para formar un sistema integrado de intercambio de calor,que puede realizar operaciones multifuncionales como la transferencia de calor, la reacción y la separación, mejorando la eficiencia de producción de la empresa y reduciendo el espacio del piso del equipo.

7Conclusión