板式固液流化床换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及板式固液流化床换热器。该换热器利用板式流态化技术，使固液两相流料浆在矩形竖直流道内实现稳定流态化，防止物料淤积与附着，并且有效提高换热器的整体换热性能，可适用于化工、食品、冶金、水处理、能源等多个领域，尤其适用于固液两相流体的换热。
【背景技术】
[0002]在化工、食品、冶金、水处理、能源等诸多领域中，大量工序涉及固液两相流体的换热，例如氧化铝行业中铝酸钠溶液的中间序及附聚降温工序、原糖汁的加热工序、燃料乙醇醪液发酵工序等，所使用的固液两相流换热设备通常为卧式宽通道板式换热器或水平管式换热器。对水平管内固液两相流流动及传热的研究表明:水平流动中颗粒受到重力、拽力、液相与固相相互作用力以及摩擦力等力的作用，其中重力是颗粒分布的主要因素；较低流速下液体横向没有强烈的涡流湍动，颗粒受重力作用沉降在流道底部，出现明显分层。专利号CN03262574公开了一种宽通道平板焊接式换热器，由于流道水平且工序中参与换热的工质含有的大量固体颗粒或纤维，因而流道中不可避免的出现颗粒的淤积与附着，严重时甚至堵塞换热通道。
[0003]与水平流道容易淤积相比，竖直管流的流化床换热器具有明显优势。由公告号CN100453948C发明专利公开的“一种立式管壳式换热器及其防堵方法”及专利号US04554963公开的“Method and Apparatus for A Fluidized Bed Heat Exchanger，，均是具有竖直圆管的流化床换热器，与水平管流相比，其能有效地起到防止壁面结垢、提高换热性能的效果；但就竖直流态化过程而言，相同流道截面积下的圆管流动，其当量直径远大于相同流道截面积下的矩形流道，因而前者颗粒分布的均匀性远不及后者；其次竖直管换热器受到结构的限制，必须加装水平方向的管板固定管束，而管板上侧会有两相流工质中颗粒的堆积，这正是固液两相流所极力避免的。
[0004]于是，寻求一种既能从流动机理上满足竖直方向的流态化，又能从结构上消除水平“管板”的换热设备，成为了研发固液两相流换热器的全新方向。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种板式固液流化床换热器，其利用流化床的工作原理，在特有的、流道截面为矩形的竖直流道内，完成固液两相流体稳定的板式流态化过程，其板式流态化技术在流动机理上优于已有的竖直管流流态化技术，并能进一步强化传热；同时其料浆侧流道入口处的特殊结构设计，使现有技术中堆料淤积的问题得以消除。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
板式固液流化床换热器，包括框架、换热结构、入口缓冲箱与出口缓冲箱、入口防磨蚀分配器、料浆入口与料浆出口、清洁介质入口与清洁介质出口，其特征在于，所述换热结构为板对式换热结构，其包括若干组单元换热板对，所述单元换热板对包括焊接在一起的两块传热板片，两块传热板片之间界定出一方便清洁介质流通的管侧T流道，相邻单元换热板对之间界定出一方便料浆流通的竖直方向的板侧P流道，料浆在板侧流道P内得以实现稳定的流态化过程，且所述板侧P流道截面为矩形，所述若干组单元换热板对通过焊接连接成一整体；板对式换热结构设置在所述框架内，所述料浆入口与料浆出口上下设置在所述框架上。
[0007]所述板侧P流道为竖直通道，内部及两侧Y型端口处完全贯通且无任何触点，水平方向及竖直方向的截面均为矩形，料浆在其内流向与重力方向相同或相反，当流速达到一定值时，料浆内颗粒在板侧P流道内形成稳定的流态化状态，颗粒沿中间平面呈对称分布，且连续均匀。
[0008]在本发明的一个优选实施例中，所述传热板片可为平板、窝状板、波纹板中的一种或两种的组合。
[0009]在本发明的一个优选实施例中，所述相邻单元换热板对之间上下两侧端头形成Y型端口，为板侧P流道的进出口，所述Y型端口夹角Y小于45°。进一步，所述板侧P流道及Y型端口内完全畅通且无任何触点。
[0010]在本发明的一个优选实施例中，所述板式固液流化床换热器为单流程板式固液流化床换热器。进一步，所述板侧P流道的两端的Y型端口分别连接入口缓冲箱与出口缓冲箱。进一步，料浆入口设置在框架底端，上接入口防磨蚀分配器，并连接至板侧P流道的Y型端口入口 ；料浆出口设置在框架顶端，下接板侧P流道出口。或者，料浆入口与料浆出口可反向布置。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，所述板式固液流化床换热器为双流程板式固液流化床换热器。进一步，料浆入口与料浆出口均设置在换热器底端；所述换热结构包含第一流程换热结构和第二流程换热结构；第一流程换热结构底端Y型端口与入口缓冲箱相连，第二流程换热结构底端Y型端口与出口缓冲箱相连，第一流程换热结构、第二流程换热结构的顶端Y型端口均与折流箱体连接，所述折流箱体内设置折流板。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述入口防磨蚀分配器内部设置有导流栅，导流栅的间距可以根据工况设计调整。
[0013]本发明具有以下有益效果:
1、利用流化床的输送原理，使得料浆在竖直的板间流道内上下均匀流动，克服了传统水平输送产生的料浆附着、沉积换热壁面的现象。
[0014]2、运用的板式流态化技术在机理上优于管式流态化技术，由于相同流道截面积下，矩形通道的水力当量直径远小于圆形截面通道，因而有利于保证流化床层的稳定性，且沿流道宽度方向处的颗粒密度分布趋于均匀，也能提高对流换热系数，达到强化传热的效果O
[0015]3、由于板侧P流道的支撑由板对与板对、板片与板片之间特殊的焊接结构Y型端口实现，因而板侧P流道入口处不需要设置水平管板，避免了管板上平面处的颗粒淤积。
[0016]4、采用立式设计，结构紧凑，占地面积小。
[0017]5、本发明用途广泛，化工、食品、冶金、水处理、能源等诸多领域中，涉及固液两相流介质换热的情况皆可运用。
[0018]本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
【附图说明】
[0019]图1a为竖直圆管流剖面方位示意图；
图1b为图1a的A-A向局部剖面颗粒分布示意图；图2为板侧P流道剖面方位示意图；图3a为图2的B-B向局部剖面颗粒分布示意图；图3b为图2的C-C向局部剖面颗粒分布示意图；
图4a为单流程板式固液流化床换热器结构示意图；
图4b为单流程板式固液流化床换热器结构侧视图；
图5a为双流程板式固液流化床换热器结构示意图；
图5b为双流程板式固液流化床换热器结构侧视图；
图6为换热结构示意图；
图7为图6的A-A向剖视图；
图8a为板侧P流道入口局部视图图8b为板侧P流道出口局部视图；
图9为管式流化床换热器管程出口示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
[0021]图la、图1b显示了竖直圆