Der Herstellungsprozess von Abwärmerückgewinnungswärmetauschern ist ein systematisches Ingenieurprojekt, das Präzisionsbearbeitung, Materialwissenschaft und thermodynamisches Design integriert. Sein Hauptziel besteht darin, eine effiziente, stabile und langlebige Wärmeenergierückgewinnung unter komplexen Betriebsbedingungen wie hoher Temperatur, Korrosion und hohem Druck zu erreichen. Der gesamte Herstellungsprozess kann in fünf Hauptphasen unterteilt werden: Kernkomponentenverarbeitung, Schalen- und Rahmenfertigung, Rohrbündelmontage und -schweißen, Qualitätsprüfung sowie Oberflächenkorrosionsschutz und -beschichtung.
Herstellung von Kernwärmetauschkomponenten: Die Grundlage für die Effizienz der Wärmeübertragung
Wärmetauscherkomponenten sind das „Herz“ der Anlage; Ihre Leistung bestimmt direkt die Gesamteffizienz und Haltbarkeit.
Rippenrohrverarbeitung (geeignet für Rauchgasabwärme)
Als Basisrohr werden hochwertige nahtlose Stahl- oder Edelstahlrohre verwendet. Stahlbänder werden durch Hochfrequenzschweißen oder mechanische Wickelverfahren an der Oberfläche des Basisrohrs zu Rippen befestigt, wodurch die Wärmeaustauschfläche deutlich vergrößert wird. Beim Hochfrequenzschweißen wird eine metallurgische Verbindung zwischen den Rippen und dem Basisrohr erreicht, was zu einem Wärmewiderstand von höchstens 0,001㎡・Grad/W führt und so eine hocheffiziente Wärmeleitung gewährleistet.
Zu den gängigen Materialien gehören:
ND-Stahl: Geeignet für schwefelhaltiges Rauchgas mittlerer{0}} und niedriger-Temperatur (weniger als oder gleich 400 Grad)
Edelstahl 316L: Beständig gegen Chloridionenkorrosion, geeignet für stark korrosive Umgebungen wie Chemieanlagen und Meerwasserquellen
Duplex stainless steel/nickel-based alloy: Used in ultra-high temperature (>800 Grad) oder Hochdruckszenarien wie Müllverbrennung und metallurgische Industrien.
Plattenwärmetauscher-Plattenformung (geeignet für flüssige Abwärme):
Verwendet Platten aus Edelstahl (304/316L) oder Titanlegierung, die durch einen Stanzprozess zu gewellten Platten geformt werden, um die Turbulenz zu verstärken und den Wärmeübertragungskoeffizienten zu verbessern. Die Platten werden durch Schweißen oder Dichtungen abgedichtet und haben eine Druckfestigkeit von 1,0–2,5 MPa.
Herstellung von Wärmerohrelementen (geeignet für mittlere- und niedrige-Temperaturabwärme):
Verwendet eine Wasser-Schwerkraft-Wärmerohrstruktur aus Kohlenstoffstahl, die intern evakuiert und mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, und nutzt die Verdampfungs--Kondensationsphasenänderung, um eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen (Wärmeübertragungskoeffizient fast eine Größenordnung höher als bei herkömmlichen Metallen), geeignet für Betriebsbedingungen von 50–400 Grad.
Schalen- und Rahmenfertigung: Gewährleistung der strukturellen Festigkeit und Abdichtung
Das Blech besteht aus Q345R-Kohlenstoffstahl oder Edelstahl, wobei die Dicke auf der Grundlage des Auslegungsdrucks (typischerweise 0,1–0,6 MPa) bestimmt wird. Die Umformung erfolgt durch Laserschneiden und Blechwalzen.
Die Längs- und Umfangsnähte der Schale werden durch automatisches Unterpulverschweißen oder Schutzgasschweißen geschweißt, wobei ein mehrlagiges, mehrstufiges Schweißverfahren zum Einsatz kommt und einer 100-prozentigen Ultraschallprüfung unterzogen wird, um sicherzustellen, dass keine Mängel wie unvollständige Verschmelzung und Porosität vorliegen.
Der Rohrboden wird aus Schmiedeteilen gefertigt, wobei mit einer CNC-Fräsmaschine präzise Löcher gebohrt werden (Lochdurchmesser 0,1–0,2 mm größer als die Wärmetauscherrohre), um die Genauigkeit der Dehnungsfugen oder Schweißnähte sicherzustellen.
Montage und Schweißen von Rohrbündeln: Gewährleistung der strukturellen Stabilität und Vermeidung von Leckagen
Die bearbeiteten Rippenrohre oder Wärmetauscherrohre werden in den Rohrboden eingesetzt und mit einem hydraulischen Rohraufweiter wird die Dehnungsfuge fertiggestellt. Dadurch wird eine dichte Verbindung zwischen den Rohren und dem Rohrboden gewährleistet, um ein Austreten von Medien zu verhindern.
Für Hochtemperatur-Rauchgasanlagen sind außerdem Leitbleche oder Leitbleche erforderlich, um die Luftströmungswege zu optimieren und lokale Verstopfungen oder Verschleiß zu vermeiden.
Plattenwärmetauscher werden mit Spannschrauben mit einem gleichmäßigen Druck von 20–30 MPa abgedichtet, um eine leckagefreie Abdichtung zwischen den Platten zu gewährleisten.
Strenge Qualitätsprüfung: Schlüsselkontrolle vor dem Versand
Jedes Gerät muss mehrere Tests bestehen:
Hydraulikdrucktest: Der Druck wird 30 Minuten lang auf dem 1,5-fachen des Auslegungsdrucks gehalten, um auf Undichtigkeiten in Schweißnähten und Dehnungsfugen zu prüfen.
Luftdichtheitsprüfung: Druckluft wird eingeleitet und die Schweißpunkte werden mit Seifenwasser geprüft, um sicherzustellen, dass keine Luftblasen entstehen.
Wärmeübertragungsleistungstest: Durch die Simulation tatsächlicher Betriebsbedingungen wird überprüft, ob die Wärmeübertragungseffizienz den Standards entspricht. Beispielsweise erfordern Geräte zur Abwärmerückgewinnung eine Abwärmerückgewinnungsrate von mindestens 80 %.
Korrosionsbeständigkeitstest: Geräte, die mit korrosiven Medien verwendet werden, werden einem neutralen Salzsprühtest (48 Stunden ohne Rost) unterzogen.