图1 板壳式换热器能够高效回收利用工业废热

除了传统的能源之外，替代能源也变得越来越重要。工业余热、工业废热是众多替代能源中的一种。工业热能的回收利用将能够大幅度地提高能源利用效率，板壳式换热器能够很好地回收利用这些工业热能。

在流程工业生产领域中，封闭式的能源循环利用越来越多，换言之，各个工艺过程的相互联系越来越紧密。其中，结合ORC的电力生产就是一种闭式的能源循环利用，这里的ORC指的是有机朗肯循环（Organic Rankine Cyklce）。在这一循环过程中，有机液体（例如：丁乙烷、R245fa等合成物质制成的制冷剂）全部蒸发，并伴随产生大量的热量，这些热量从专门的涡轮机中释放出去。这一涡轮机可以驱动一台发电机旋转发电。这一过程非常类似于常规火力发电厂的朗肯循环，但是没有用水作为工作介质。这一循环过程中所产生的余热，例如排出废气中的热能，已经降到了非常低的程度，达到比水作为工作介质时要低得多的温度范围。在热能利用方面，过热介质有着较高的压力是非常必要的，因为较高的压力可以提高热循环过程的效率。为了在较高的压力下蒸发这些有机液，需要使用耐高压的换热设备。

耐高温、高压的板壳式换热器

板壳式换热器是一种拥有柱形外壳，传热效率高的板式换热器，它具有耐高温和耐高压特性，因其柱形外壳而得到板壳式换热器的名称。迄今为止，一般只有管式换热器能够在极高压或极高温度范围内工作。而板壳式换热器外壳的结构设计使其可以在高温和高压环境中使用。板壳式换热器的工作压力最高可以达到15MPa，温度最高可达400℃。圆形的换热板能够均匀的承受载荷，彻底解决了方形换热板尖角处应力集中的问题。

Gesmex公司研发生产的板壳式换热器采用激光焊接的方式制造。圆板外圈利用激光焊接，形成很大的焊接面。这种焊接方式提高了换热器板片的负载承载能力。

方形板片有4个通孔，而换热器的圆形板片只有两个，液体介质经一个通孔流入，经另一个通孔流出。从板片圆孔流入的液体介质进入板片间形成的通道，而另一个流出的通道则被Gesmex公司称之为板壳通道。为了能够构成板片通道，两个板片的外缘需要焊接起来，板片通孔边缘焊接起来即构成了板壳通道。

图2 过热器可以直接安装在蒸发器之上

圆柱形的外壳完全可以像管式换热器那样在需要的部位灵活地焊接上特定的接口（例如：排空接口、排气接口、检测接口等）。为了减少蒸发时的压力损失，板片可以通过偏心安装的方式安装在尺寸较大的外壳中。这样，可以利用板片组建一个釜式蒸发器，而不再利用管束。

这些板片除了可以构成满液式蒸发器之外，还可以构成直流式蒸发器。在朗肯循环中，非常重要的过热升温过程可以在直接安装在蒸发器上的第二个换热器中完成。

这种仪器传递的总功率高达13500kW，可以在最高温度为200℃、最高压力为4MPa的工况下工作，ORC（有机朗肯循环）过程所产生的电能高达2860kW。

Gesmex公司不仅生产换热器和ORC过程中所需的过热器，而且生产ORC过程内热能回收利用的换热器。在板壳式换热器中，设计师们用板式换热片代替了原来的换热管，明显地提高了换热效率。它能够把涡轮机排放出来的炙热蒸汽中大部分的热能传递到储存热能的水中（最高可达热能蒸汽热能的90%）。这样减少了所需的散热功率，工作介质能够冷却到非常接近冷凝点的温度。冷凝过程是在制冷管组中进行的。在制冷时，热量散发到周围环境大气中。而这一热能也可以回收应用于其他加热过程或者建筑物采暖。同时，Gesmex公司还生产采暖用的板壳式结构的冷凝器。

有效地回收利用废气中的热能

如果回收利用的热源是废气，那么这一热能回收设备必须能够耐受很高的温度和很低的压力。同时，还要求热能回收利用设备所产生的压力损失很小。Gesmex公司能够提供适合于这种用途的专用换热器。这种被称之为板式废气换热器的换热器由一组点焊焊接而成的板片构成，在压力作用下扩张变成枕形。在板片之间的间隙中流过的是有机朗肯循环过程所需要的介质。板片之间的间隔可以根据排气侧对压力损失的要求来确定。

废气气流中常常含有二氧化硫或者二氧化氮，这些气体与冷凝水接触后会反应生成具有腐蚀性的酸性液体。这些酸性液体对标准不锈钢材料的表面（例如：1.4404号不锈钢）具有强烈的腐蚀性，因此换热器所使用的材料必须是特殊的材料。由于板式废气换热器不是铸造、冲压产品，因此它所使用的材料比板壳式换热器所使用的材料更特殊。废气中的杂质会造成污垢沉积和粉尘聚集，但在板式废气换热器中，可以利用清洁剂把这些污垢和粉尘从板片上清除掉。板式废气换热器不会采用角-轴结构。

板式废气换热器可以不用任何外壳辅助直接安装在废气通道中，也可以安装在合适的外壳之中。Gesmex公司的TP Hex系列板式废气换热器安装在圆柱形外壳中，且板片的方向平行于圆柱体的轴线。在圆柱体中心处，板片的宽度最宽，越靠边板片越窄。这样可以充分利用圆柱体外壳的空间。