CN101122452A - 管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置 - Google Patents

管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置 Download PDF

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管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置,它涉及一种管壳换热器换热管束除污方法与装置。针对现有除污方法要么解体换热设备,要么结构复杂,要么阻塞换热管,而采用高流速冲污又大大超出经济可行范围。方法是:高压冲污水泵吸入的非清洁水进入管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置(41)的主轴(3)内,经冲污注水头(2)进入换热管束(24)内冲污;装置是:电机(21)通过减速机(11)、链传动机构(32)与主轴(3)连接,主轴(3)上设有进水孔(8)和出水口(13),接头(23)装在主轴(3)上,接头(23)设有环腔(7),冲污注水头(2)与主轴出水口(13)相通。本发明的方法简单,其装置可实现不用解体换热器,轮替冲洗部分换热管束,从而实现了冷热源系统稳定、高效、低能耗运行。

Description

管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置 技术领域本发明涉及一种管壳换热器换热管束除污方法与装置,属于能源与环境领域。背景技术污水(城市污水,工业废水等)与地表水(江河湖海水)具有水量大、分 布面广、水温稳定的特点,是一种良好的低位可再生清洁能源。作为热泵冷热源为建筑物供热空调时,其一次能源的综合利用率在1.3以上,节能幅度达 45%,按我国2010年预计的污水量测算,就可满足20%以上的建筑物冷热需 求,具有非常广阔的应用前景和巨大的节能环保价值。但由于污水水质极差, 经过简单过滤后其中仍含有一定数量的悬浮物和化合物,导致换热面上软垢生 长速度快、成分复杂、厚度大、严重影响流动换热。过低的换热系数,要求较 大的换热面积和较高的运行费用,这将严重地影响系统的整体性能,使系统节 能效果降低。因此换热面的污染问题已成为污水源热泵发展的主要技术障碍之针对管壳换热器换热面污染问题,已有的除污方法分为物理清洗和化学清 洗。化学清洗具有污染产品或环境,腐蚀设备,应用于开式系统不经济等局限 性,无法应用于污水源热泵系统。物理清洗是提供一种大于污垢粘附力的力使 污染物从受热面上剥落,有靠机械力、水力或两力结合等几种思路与方法。最 简单的机械力除污是将换热器的封头打开,用长刷人工清洗换热管。1974年 原西德开发的一种专利技术在管内设置可转动的螺旋线除污,该方法的缺陷是 结构复杂,在传热温差小、换热面积大的情况下较难实施。其他使用机械力清 洗换热管的自动方法还未见有成功应用的报道。目前有报道的水力方法是当污 物积聚到一定程度之后,解体换热设备,采用高压水枪对换热管逐根进行喷射 清洗,此方法不仅消耗大量人力物力,而且只能定期清洗,不能从根本上解决 换热器长期低效运行问题。还有一种已经应用的水力与机械力结合的海绵胶球 法,缺陷是易造成管线阻塞,收球率低。
试验研究表明,对污水换热器中的软垢,只要大幅度提高换热管内流速就 可达到去污提高换热系数的目的,问题是高流速将不得不采用大流量和极高扬 程的水泵,已经大大地超出可行的范围。而污染是个需要几小时或几天的过程, 冲洗并不需要在每个瞬间进行,这就为轮替冲洗清污提供了可能。轮替过程中 每个时刻只需冲洗很少量的换热管,因此只需较小的水量,这样的高压水泵是 价廉物美的。
发明内容本发明的目的是提供一种管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污 方法与装置,它可解决现有除污方法要么需要解体换热设备,要么结构复杂, 要么容易阻塞换热管路,而采用高流速冲污又大大地超出经济可行的范围等问 题。
本发明的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法,它是这样完 成的:首先高压冲污水泵吸入的非清洁水通过管壳换热器换热管束高压头强力 轮替冲洗除污装置的主轴上的接头进入主轴内腔中,再经主轴上的出水口进入 随主轴一同旋转的冲污注水头内,强力注入换热管束内进行冲污,冲污注水头 随着主轴的旋转紧贴各个换热管的入口转动,从而完成轮替冲洗的过程,完成 冲污后的非清洁水通过污水出口或者污水进口和污水出口排出。本发明的管壳 换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置由电机、减速机、链传动机构、 接头、主轴、冲污注水头、第一轴承、轴承座、密封件组成;所述电机的输出 轴与减速机的输入轴传动连接,减速机的输出轴通过链传动机构与主轴的一端 传动连接,主轴的外壁上设有与主轴内腔相通的进水孔和出水口,所述冲污注 水头的一端与主轴出水口相通并固接,所述接头和轴承座装在主轴上,接头和 轴承座与主轴之间装有密封件,接头的内壁上与进水孔相对应的位置处设有环 腔,轴承座与主轴之间装有第一轴承。
本发明具有以下有益效果: 一、在现有高压冲污水泵最大扬程范围内,可 以大幅度提高换热管束内的冲洗速度,达到强力除污目的。二、轮替冲洗部分 换热管,可以大幅度降低高压冲污水泵初投资,使高压冲污水泵冲洗换热管束 由不可行变为可行。设采用管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置 冲洗换热管根数为400根的单管程管壳换热器,冲污流速为5m/s,则需要流
量为2487t/h、扬程为27.5m的高压冲污水泵,这样的高压冲污水泵是不存在 的,即使存在可想而知其成本已远远超过除污带来的效益。而轮替冲洗10根 换热管,设备成本增加为换热器成本的2.2%,折合到换热器单位面积,每平 米只增加了13元。如果一般污水换热器按20%的设计余量来计算,设备节省 成本是增加的成本的9倍还多。三、不用解体换热器,可以随时清洗换热管, 在节省大量人力物力的同时,还可大幅度减少换热器过余面积,保证换热器长 期高效运行。四、利用污水冲洗,相对于清水清洗可节省大量运行成本。五、 本发明的装置结构简单、容易加工制造;本发明的方法容易操作,清洗除污效 果好。附图说明图1是本发明的主视图(管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装 置用于单管程管壳换热器);图2是本发明的主视图(管壳换热器换热管束高 压头强力轮替冲洗除污装置用于双管程管壳换热器);图3是图1的A-A剖视 图;图4是图2的B-B剖视图;图5是图1的C-C剖视图;图6是图2的D-D 剖视图。具体实施方式具体实施方式一:结合图1〜图2说明本实施方式,本实施方式的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法是这样完成的:首先高压冲污水泵吸入的非清洁水通过管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置41的 主轴3上的接头23进入主轴内腔中,再经主轴3上的出水口 13进入随主轴3 一同旋转的冲污注水头2内,强力注入换热管束24内进行冲污,冲污注水头 2随着主轴3的旋转紧贴各个换热管的入口转动,从而完成轮替冲洗的过程, 完成冲污后非清洁水通过污水出口 20或者污水进口 19和污水出口 20排出。具体实施方式二:本实施方式的高压冲污水泵在4m〜60m的扬程范围内, 非清洁水冲洗流速为不冲洗时的2~8倍,高压冲污水泵流量范围为 10t/h~270t/h,以实现强力除污目的。其它除污方法与具体实施方式一相同。具体实施方式三:本实施方式通过所述管壳换热器换热管束高压头强力轮 替冲洗除污装置41能轮替冲洗5~30根换热管束,在保证有较好的冲洗效果的 前提下,还可以降低处理成本。其它除污方法与具体实施方式一或二相同。 具体实施方式四:结合图l、图3和图5说明本实施方式,本实施方式的 管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置41由壳体、左管板28、右 管板15、换热管束24、电机21、减速机ll、链传动机构32、接头23、主轴 3、冲污注水头2、第一轴承5、轴承座4、第二轴承16、密封件6组成;.所述 壳体由筒体29、左封头30和右封头31组成;所述筒体29的两端分别与左封 头30和右封头31焊接,筒体29内的两端分别装有与筒体29内壁固接的左管 板28和右管板15,所述换热管束24的两端固定装在左管板28和右管板15 的管孔内,筒体29上设有中介水进口 17和中介水出口 18,所述电机21的输 出轴与减速机11的输入轴传动连接,减速机11的输出轴通过链传动机构32 与主轴3的一端传动连接,主轴3的另一端穿过右封头31的中心孔装在右管 板15的中心凹孔中,主轴3的外壁上设有与主轴内腔相通的进水孔8和出水 口 13,所述冲污注水头2装在右封头31内,冲污注水头2的一端与主轴相通 并固接,冲污注水头2的另一端紧贴各个换热管的入口处并留有间隙,所述接 头23和轴承座4装在主轴3上,接头23和轴承座4与主轴3之间装有密封件 6,可防止污水外溢,接头23的内壁上与进水孔8相对应的位置处设有环腔7, 轴承座4分别与接头23和右封头31固接,轴承座4与主轴3之间装有第一轴 承5,主轴3与右管板15之间装有第二轴承16,所述污水出口 20设置在左封 头30上,所述污水进口 19设置在右封头31上,本实施方式中,冲污注水头 2与换热管入口紧贴一端的面积由冲洗换热管根数决定,冲污注水头2的形状 为扇形或长方形。本实施方式中的电机和减速机可通过手动控制机构替代。当污水冲污时,高压冲污水泵压入口与环腔7直接连接,冲污污水在高压 冲污水泵的作用下首先进入环腔7,通过环腔7进入进水孔8,从而进入主轴 内腔中,主轴3转动带动冲污注水头2紧贴各个换热管的入口转动,实现轮替 冲洗部分换热管束24。完成冲污后的非清洁水经污水出口20排出。这样以一 个很简单的机械动作达到轮替冲洗单管程管壳换热器部分换热管束的目的。具体实施方式五:结合图l、图3说明本实施方式,本实施方式的链传动 机构32由大链轮9、链条IO、小链轮12组成;所述大链轮9装在主轴3上, 大链轮9通过链条10与装在减速机11输出轴上的小链轮12传动连接。如此 设置,具有结构简单、传动可靠的优点。其它组成及连接关系与具体实施方式
四相同。具体实施方式六:结合图l、图5说明本实施方式,本实施方式的进水孔 8沿主轴3的圆周均布2〜8个。如此设置,可保证污水顺畅进入主轴内腔中。 其它组成及连接关系与具体实施方式四或五相同。具体实施方式七:结合图2、图4、图6说明本实施方式,本实施方式的 管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置41由壳体、左管板28、右 管板15、换热管束24、电机21、减速机ll、链传动机构32、接头23、主轴 3、冲污注水头2、第一轴承5、轴承座4、第二轴承16、隔板22、密封件6 组成;所述壳体由筒体29、左封头30和右封头31组成;所述筒体29的两端 分别与左封头30和右封头31焊接,筒体29内的两端分别装有与筒体29内壁 固接的左管板28和右管板15,所述换热管束24的两端固定装在左管板28和 右管板15的管孔内,筒体29上设有中介水进口 17和中介水出口 18,所述电 机21的输出轴与减速机11的输入轴传动连接,减速机11的输出轴通过链传 动机构32与主轴3的一端传动连接,主轴3的另一端穿过右封头31的中心孔 装在右管板15的中心凹孔中,主轴3的外壁上设有与主轴内腔相通的进水孔 8和出水口13,所述冲污注水头2装在右封头31内,冲污注水头2的一端与 主轴出水口 13相通并固接,冲污注水头2的另一端紧贴各个换热管的入口处 并留有间隙,所述接头23和轴承座4装在主轴3上,接头23和轴承座4与主 轴3之间装有密封件6,防止污水外溢,接头23的内壁上与进水孔8相对应 的位置处设有环腔7,轴承座4分别与接头23和右封头31固接,轴承座4与 主轴3之间装有第一轴承5,主轴3与右管板15之间装有第二轴承16,所述 隔板22水平设置在左封头30内的轴线上,隔板22与左封头30和左管板28 固接,所述污水进口 19设置在隔板22上方的左封头30上,所述污水出口20 设置在隔板22下方的左封头30上。本实施方式中,冲污注水头2与换热管入 口紧贴一端的面积由冲洗换热管根数决定,其形状为扇形或长方形。本实施方 式中的电机和减速机可通过手动控制机构替代。当污水冲污时,高压冲污水泵压入口与环腔7直接连接,非清洁水在高压 冲污水泵的作用下首先进入环腔7,通过环腔7进入进水孔8,从而进入主轴 内腔中,主轴3转动带动冲污注水头2紧贴各个换热管的入口转动,实现轮替冲洗部分换热管。完成冲污后的非清洁水经污水进口 19,污水出口20分别排 出。这样以一个很简单的机械动作达到轮替冲洗双管程管壳换热器部分换热管 束的目的。具体实施方式八:结合图2、图4说明本实施方式,本实施方式的链传动 机构32由大链轮9、链条IO、小链轮12组成;所述大链轮9装在主轴3上, 大链轮9通过链条10与装在减速机11输出轴上的小链轮12传动连接。如此 设置,具有结构简单、传动可靠的优点。其它组成及连接关系与具体实施方式 七相同。具体实施方式九:结合图2、图6说明本实施方式,本实施方式的进水孔 8沿主轴3的圆周均布2〜8个。如此设置,可保证污水顺畅进入主轴内腔中。 其它组成及连接关系与具体实施方式七或八相同。

Claims (7)

1、 一种管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法,其特征在于 它是这样完成的:首先高压冲污水泵吸入的非清洁水通过管壳换热器换热管束 高压头强力轮替冲洗除污装置(41)的主轴(3)上的接头(23)进入主轴内腔中,再 经主轴(3)上的出水口(13)进入随主轴(3)—同旋转的冲污注水头(2)内,强力注 入换热管束(24)内进行冲污,冲污注水头(2)随着主轴(3)的旋转紧贴各个换热管 的入口转动,从而完成轮替冲洗的过程,完成冲污后的非清洁水通过污水出口 (20)或者污水进口( 19)和污水出口(20)排出。
2、 根据权利要求1所述的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污 方法,其特征在于所述高压冲污水泵在4m〜60m的扬程范围内,非清洁水冲洗 流速为不冲洗时的2〜8倍,高压冲污水泵流量范围为10t/h~270t/h。
3、 根据权利要求1或2所述的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗 除污方法,其特征在于通过所述管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污 装置(41)能轮替冲洗5~30根换热管束。
4、 一种用于权利要求1所述的除污方法的管壳换热器换热管束高压头强 力轮替冲洗除污装置,它由电机(21)、减速机(ll)、链传动机构(32)、接头(23)、 主轴(3)、冲污注水头(2)、第一轴承(5)、轴承座(4)、密封件(6)组成;其特征在 于所述电机(21)的输出轴与减速机(11)的输入轴传动连接,减速机(ll)的输出轴 通过链传动机构(32)与主轴(3)的一端传动连接,主轴(3)的外壁上设有与主轴内 腔相通的进水孔(8)和出水口(13),所述冲污注水头(2)的一端与主轴出水口(13) 相通并固接,所述接头(23)和轴承座(4)装在主轴(3)上,接头(23)和轴承座(4) 与主轴(3)之间装有密封件(6),接头(23)的内壁上与进水孔(8)相对应的位置处 设有环腔(7),轴承座(4)与主轴(3)之间装有第一轴承(5)。
5、 根据权利要求4所述的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污 装置,其特征在于所述链传动机构(32)由大链轮(9)、链条(IO)、小链轮(12)组 成;所述大链轮(9)装在主轴(3)上,大链轮(9)通过链条(10)与装在减速机(11) 输出轴上的小链轮(12)传动连接。
6、 根据权利要求4所述的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污 装置,其特征在于所述进水孔(8)沿主轴(3)的圆周均布2~8个。7根据权利要求4管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置,其 特征在于所述冲污注水头(2)是扇形或长方形。
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