在全球超半數(shù)鉑金產(chǎn)自南非的行業(yè)背景下，全球第二大鉑生產(chǎn)商 Impala Platinum（英帕拉鉑業(yè)）正通過(guò)技術(shù)革新重塑深井冷卻系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。其旗下礦山深達(dá)數(shù)千米的井下環(huán)境中，原有 69,000kW 氨冷卻系統(tǒng)因鈦板蒸發(fā)器更換成本高、傳統(tǒng)板式換熱器墊片泄漏風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，急需系統(tǒng)性升級(jí)。芬蘭伐德魯斯Vahterus憑借板殼式換熱器（PSHE）的無(wú)墊片設(shè)計(jì)與低壓力損失技術(shù)，為其 1 號(hào)礦井 8,300kW 冷卻單元提供創(chuàng)新解決方案，成為工業(yè)換熱領(lǐng)域應(yīng)對(duì)高腐蝕、高安全要求場(chǎng)景的標(biāo)桿案例。
項(xiàng)目背景：傳統(tǒng)系統(tǒng)的雙重挑戰(zhàn)
英帕拉鉑業(yè)的礦井冷卻系統(tǒng)由地表冷卻單元與地下閉式循環(huán)構(gòu)成，其中地表雙腔逆流冷卻塔設(shè)計(jì)流量 432L/s，標(biāo)稱(chēng)冷卻能力15,100kW。但20世紀(jì)80年代投用的設(shè)備面臨兩大痛點(diǎn)：
1、設(shè)備老化與維護(hù)成本高：早期安裝的板式蒸發(fā)器采用鈦板材質(zhì)以應(yīng)對(duì)礦井水質(zhì)問(wèn)題，但2006年前后鈦材價(jià)格飆升且供貨周期長(zhǎng)，更換成本極高。
2、安全風(fēng)險(xiǎn)突出：傳統(tǒng)板式換熱器的墊片易老化，存在氨泄漏隱患，而氨一旦滲入地下冷卻空氣中，可能引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。
基于上述問(wèn)題，公司決定對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造，核心目標(biāo)是在維持原有冷卻能力的前提下，降低維護(hù)成本、提升系統(tǒng)安全性，并盡可能減少對(duì)現(xiàn)有管路和控制設(shè)備的改動(dòng)。
技術(shù)選型：PSHE的四維優(yōu)勢(shì)破局
在對(duì)比管殼式（體積過(guò)大）、傳統(tǒng)板式（墊片維護(hù)頻繁）等方案后，伐德魯斯板殼式換熱器（PSHE）以技術(shù)融合優(yōu)勢(shì)脫穎而出：
● 無(wú)墊片設(shè)計(jì)：徹底消除墊片老化導(dǎo)致的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
● 低壓力損失：水側(cè)壓力損失顯著低于傳統(tǒng)板式換熱器，可直接沿用原有冷卻水泵，降低能耗。
● 結(jié)構(gòu)緊湊：同等換熱能力下體積更小，適配原有安裝空間。
● 維護(hù)便捷：采用可拆卸板束結(jié)構(gòu)，檢修時(shí)無(wú)需整體拆卸設(shè)備。
實(shí)施過(guò)程：技術(shù)落地與挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)
1 號(hào)礦井冷卻系統(tǒng)包含兩套并聯(lián)的氨冷卻單元，單套標(biāo)稱(chēng)冷卻能力 8,300kW。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最初計(jì)劃采用單臺(tái)14型板殼式換熱器，但受空間和重量限制，最終選擇兩臺(tái)同型號(hào)尺寸設(shè)備并聯(lián)方案，此舉帶來(lái)雙重優(yōu)勢(shì)：
● 冗余設(shè)計(jì)提升可靠性：若單臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)泄漏，可隔離維修而不影響另一臺(tái)運(yùn)行，保障系統(tǒng)連續(xù)供冷。
● 優(yōu)化循環(huán)效率：新設(shè)備壓力損失降低，使冷卻劑循環(huán)比從傳統(tǒng)板式的 1.5 提升至 4 以上，顯著提高傳熱效率。
實(shí)施過(guò)程中遇到運(yùn)輸導(dǎo)致的板束損壞問(wèn)題，伐德魯斯及時(shí)提供備用板束更換，確保項(xiàng)目進(jìn)度。安裝完成后，通過(guò)嚴(yán)格的性能測(cè)試驗(yàn)證：
● 多工況測(cè)試：涵蓋單臺(tái) / 并聯(lián)運(yùn)行、不同流量分配等場(chǎng)景，驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性。
● 關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)標(biāo)：總傳熱系數(shù)滿足預(yù)期，且水側(cè)壓力損失仍低于原板式換熱器。
● 安全性提升：氮?dú)鈮毫y(cè)試及長(zhǎng)期運(yùn)行表明，無(wú)氨泄漏現(xiàn)象，驗(yàn)證了無(wú)墊片設(shè)計(jì)的可靠性。
應(yīng)用成效：從單點(diǎn)突破到全礦區(qū)推廣
板殼式換熱器在1號(hào)礦井的成功應(yīng)用，促使英帕拉鉑業(yè)公司啟動(dòng)全礦區(qū)設(shè)備升級(jí)計(jì)劃。該技術(shù)帶來(lái)的核心價(jià)值包括：
● 維護(hù)成本顯著降低：徹底省去傳統(tǒng)板式換熱器每年更換墊片的工作，減少停機(jī)時(shí)間。
● 安全性大幅提升：無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)，避免氨污染地下環(huán)境，符合嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)。
● 能效優(yōu)化：壓力損失降低使水泵能耗減少，結(jié)合自然對(duì)流設(shè)計(jì)，夜間低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能效進(jìn)一步提升。
正如英帕拉鉑業(yè)公司機(jī)械工程師 Andre Pieters 所言：“板殼式換熱器在Rustenburg礦井的應(yīng)用證明了其長(zhǎng)期可靠性。相比傳統(tǒng)板式換熱器，它幾乎消除了墊片和板片更換的維護(hù)需求，設(shè)備的完整性更確保了無(wú)氨泄漏風(fēng)險(xiǎn)，為地下冷卻系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了根本性改善。”
行業(yè)啟示：工業(yè)換熱的可持續(xù)革新
該案例印證了板殼式換熱技術(shù)在高要求場(chǎng)景的獨(dú)特價(jià)值：通過(guò)材料創(chuàng)新（替代鈦板）與結(jié)構(gòu)優(yōu)化（無(wú)墊片設(shè)計(jì)），既解決礦山水質(zhì)導(dǎo)致的設(shè)備耐久性問(wèn)題，又通過(guò)系統(tǒng)集成降低全生命周期成本。隨著綠色礦山與智能化運(yùn)維需求升級(jí)，伐德魯斯 PSHE 正為冶金、化工等領(lǐng)域的類(lèi)似工況提供可復(fù)制的技術(shù)范式。
關(guān)于伐德魯斯（Vahterus）
作為板殼式換熱器技術(shù)專(zhuān)家，伐德魯斯專(zhuān)注為全球工業(yè)客戶提供高效、可靠的換熱解決方案。其專(zhuān)利技術(shù)融合板式換熱器的傳熱效率與殼式換熱器的承壓能力，在氨制冷、化工流程等領(lǐng)域都有應(yīng)用，持續(xù)推動(dòng)工業(yè)換熱領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。如果您對(duì)伐德魯斯的技術(shù)或相關(guān)項(xiàng)目感興趣，歡迎聯(lián)系，伐德魯斯期待與您共同探索更多可能！
