在全球超半数铂金产自南非的行业背景下，全球第二大铂生产商 Impala Platinum（英帕拉铂业）正通过技术革新重塑深井冷却系统的标准。其旗下矿山深达数千米的井下环境中，原有 69,000kW 氨冷却系统因钛板蒸发器更换成本高、传统板式换热器垫片泄漏风险等问题，急需系统性升级。芬兰伐德鲁斯Vahterus凭借板壳式换热器（PSHE）的无垫片设计与低压力损失技术，为其 1 号矿井 8,300kW 冷却单元提供创新解决方案，成为工业换热领域应对高腐蚀、高安全要求场景的标杆案例。
项目背景：传统系统的双重挑战
英帕拉铂业的矿井冷却系统由地表冷却单元与地下闭式循环构成，其中地表双腔逆流冷却塔设计流量 432L/s，标称冷却能力15,100kW。但20世纪80年代投用的设备面临两大痛点：
1、设备老化与维护成本高：早期安装的板式蒸发器采用钛板材质以应对矿井水质问题，但2006年前后钛材价格飙升且供货周期长，更换成本极高。
2、安全风险突出：传统板式换热器的垫片易老化，存在氨泄漏隐患，而氨一旦渗入地下冷却空气中，可能引发安全风险。
基于上述问题，公司决定对冷却系统进行改造，核心目标是在维持原有冷却能力的前提下，降低维护成本、提升系统安全性，并尽可能减少对现有管路和控制设备的改动。
技术选型：PSHE的四维优势破局
在对比管壳式（体积过大）、传统板式（垫片维护频繁）等方案后，伐德鲁斯板壳式换热器（PSHE）以技术融合优势脱颖而出：
● 无垫片设计：彻底消除垫片老化导致的泄漏风险。
● 低压力损失：水侧压力损失显著低于传统板式换热器，可直接沿用原有冷却水泵，降低能耗。
● 结构紧凑：同等换热能力下体积更小，适配原有安装空间。
● 维护便捷：采用可拆卸板束结构，检修时无需整体拆卸设备。
实施过程：技术落地与挑战应对
1 号矿井冷却系统包含两套并联的氨冷却单元，单套标称冷却能力 8,300kW。项目团队最初计划采用单台14型板壳式换热器，但受空间和重量限制，最终选择两台同型号尺寸设备并联方案，此举带来双重优势：
● 冗余设计提升可靠性：若单台设备出现泄漏，可隔离维修而不影响另一台运行，保障系统连续供冷。
● 优化循环效率：新设备压力损失降低，使冷却剂循环比从传统板式的 1.5 提升至 4 以上，显著提高传热效率。
实施过程中遇到运输导致的板束损坏问题，伐德鲁斯及时提供备用板束更换，确保项目进度。安装完成后，通过严格的性能测试验证：
● 多工况测试：涵盖单台 / 并联运行、不同流量分配等场景，验证系统稳定性。
● 关键指标达标：总传热系数满足预期，且水侧压力损失仍低于原板式换热器。
● 安全性提升：氮气压力测试及长期运行表明，无氨泄漏现象，验证了无垫片设计的可靠性。
应用成效：从单点突破到全矿区推广
板壳式换热器在1号矿井的成功应用，促使英帕拉铂业公司启动全矿区设备升级计划。该技术带来的核心价值包括：
● 维护成本显著降低：彻底省去传统板式换热器每年更换垫片的工作，减少停机时间。
● 安全性大幅提升：无泄漏风险，避免氨污染地下环境，符合严苛的安全标准。
● 能效优化：压力损失降低使水泵能耗减少，结合自然对流设计，夜间低负荷运行时能效进一步提升。
正如英帕拉铂业公司机械工程师 Andre Pieters 所言：“板壳式换热器在Rustenburg矿井的应用证明了其长期可靠性。相比传统板式换热器，它几乎消除了垫片和板片更换的维护需求，设备的完整性更确保了无氨泄漏风险，为地下冷却系统的安全运行带来了根本性改善。”
行业启示：工业换热的可持续革新
该案例印证了板壳式换热技术在高要求场景的独特价值：通过材料创新（替代钛板）与结构优化（无垫片设计），既解决矿山水质导致的设备耐久性问题，又通过系统集成降低全生命周期成本。随着绿色矿山与智能化运维需求升级，伐德鲁斯 PSHE 正为冶金、化工等领域的类似工况提供可复制的技术范式。
关于伐德鲁斯（Vahterus）
作为板壳式换热器技术专家，伐德鲁斯专注为全球工业客户提供高效、可靠的换热解决方案。其专利技术融合板式换热器的传热效率与壳式换热器的承压能力，在氨制冷、化工流程等领域都有应用，持续推动工业换热领域的技术进步。如果您对伐德鲁斯的技术或相关项目感兴趣，欢迎联系，伐德鲁斯期待与您共同探索更多可能！
