CN101738137A - 换热器自动清洗和流向切换装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种换热器自动清洗和流向切换装置及工艺。本装置包括换热器、管程进液管及其上管程进液阀、管程回液管及其上管程回液阀、壳程进液管及其上壳程进液阀、壳程回液管及其上壳程回液阀，增设有旁通的管程清洗/换向回液阀、管程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀和壳程清洗/换向进液阀。本工艺通过改变换热器壳程和管程的进出口阀的启闭，从而改变流体流动方向，达到清洗换热器内部的目的，延长换热器的使用寿命；同时，很方便地实现换热器的顺流与逆流工艺切换，为换热器的使用提供了方便。本发明可以广泛应用于石油化工等换热器使用的场合，并且具有实施方法简单，成本低，维护量小的特点，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器自动清洗和流向切换装置及工艺，能够对换热器壳侧和管侧进行方便清洗，减缓换热管内外壁结垢，并方便实现换热器顺流与逆流切换。
背景技术
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体，这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。
在换热器运行时，一般都固定了流体在管程与壳程的流向，从而使流体的方向不能改变，这样往往会因流体介质的腐蚀、冲刷和介质本身带有的杂质在换热器的出口管段形成结垢或积污，甚至堵塞，使换热器的流动阻力增大、传热面的传热系数或传热面积减小，从而降低了换热器的传热能力，提高了换热器的运行成本。为了使其达到原设计生产能力，必须对停止换热器运行并进行彻底的清理。目前换热器清理方法主要有三种：机械清理，高压水冲洗清理，化学除垢清理换热器管程或壳程结构。但这些方法都有一定的局限性并且清理代价也很高。机械清理和高压水冲洗清理要停产、拆卸换热器部件而维护周期较长，并且不能从根本上消除结垢或积污。而化学除垢清理要使用化学药剂，会对换热器本体产生很多负面影响，有时甚至不能使用。因此，如何方便地解决换热器的清洗问题一直是业界探索的课题。
换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时，由于相变时只放出或吸收汽化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。实际生产中有时希望换热器能按照工艺要求方便地在逆流与顺流之间进行切换，以适应相应的工艺需求。
发明内容
本发明的目的是解决换热器清洗困难和流体相对流向问题，提供一种换热器自动清洗和流向切换装置及工艺。可以广泛应用于石油化工等换热器使用的场合，具有实施方法简单，成本低，维护量小的特点，易于使用与推广。
为达到上述目的，本发明的构思是：
本发明的换热器自动清洗和切换流向装置及工艺包括改变与壳程和管程相连接的管道阀门的开启与关闭状态。壳程两端均有壳程进水管路和壳程回水管路，管程两端均有管程进水管路和管程回水管路，各段管路均配有开关阀。换热器工作一段时间后，在壳程和管程的出口段均会形成了一定程度的积污或结垢，这时通过调整各管路阀门的开启和关闭，实现壳程和管程流体流向的改变，避免因流体固定流向时出口段积污或结垢的缺点，同时也能够通过换热器进出口阀门开关状态的改变是换热器方便地从顺流转换成逆流，或者从逆流转变成顺流而无需重新修改或者敷设管路。这种工艺减少了停产检修人工、时间及费用，快捷方便，简单灵活。
该工艺的阀门如果换成自动控制阀则可以通过远程控制完成自动定时的切换，从而实现换热器管程和壳程的清洗或者实现顺流与逆流的自动转换。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种换热器自动清洗和流向切换装置，包括一个换热器、一条管程进液管经其上的管程进液阀接通换热器管程进液口、一条管程回液管经其上的管程回液阀接通换热器管程回液口、一条壳程进液管经其上的壳程进液阀接通换热器壳程进液口、以及一条壳程回液管经其上的壳程回液阀接通换热器壳程回液口，其特征在于所述管程进液阀与换热器管程进口之间有旁通一条管程清洗/换向回液管通过其上的管程清洗/换向回液阀接通所述管程回液管，所述换热器管程回液口与管程回液阀之间有旁通一条管程清洗/换向进液管通过其上的管程清洗/换向进液阀接通所述管程进液管，所述换热器壳程进液口与壳程进液阀之间有旁通一条壳程清洗/换向回液管通过其上的壳程清洗/换向回液阀接通所述壳程回液管，所述换热器壳程回液口与壳程回液阀之间有旁通一条壳程清洗/换向进液管通过其上的壳程清洗/换向进液阀接通所述壳程进液管。
一种换热器自动清洗和流向切换工艺，采用上述装置实现清洗和流向切换，其特征在于：管程流体输送工况为管程清洗/换向进液阀和壳程清洗/换向回液阀关闭，管程进液阀和管程回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口→换热器管程回液口；管程进液阀和管程回液阀关闭，管程清洗/换向进液阀和壳程清洗换向回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口→换热器管程进液口。壳程流体输送工况为壳程清洗/换向进液阀和管程清洗/换向回液阀关闭，壳程进液阀和壳程回液阀开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程进液口→换热器壳程回液口；壳程进液阀和壳程回液阀关闭，壳程清洗/换向进液阀和管程清洗/换向回液阀开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程回液口→换热器壳程进液口。
若管程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀、壳程清洗/换向进液阀、管程清洗/换向回液阀关闭；管程进液阀、管程回液阀、壳程进液阀、壳程回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口→换热器管程回液口；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口→换热器壳程回液口，换热器中流体的相对流向为逆流。
若管程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀、壳程进液阀、壳程回液阀关闭；管程进液阀、管程回液阀、壳程清洗/换向进液阀、管程清洗/换向回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口→换热器管程回液口；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口→换热器壳程进液口，换热器中流体的相对流向为顺流。
若管程进液阀、管程回液阀、壳程清洗/换向进液阀、管程清洗/换向回液阀关闭；管程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀、壳程进液阀、壳程回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口→换热器管程进液口；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口→换热器壳程回液口，换热器中流体的相对流向为顺流。
若阀管程进液阀、管程回液阀、壳程进液阀、壳程回液阀关闭；管程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀、壳程清洗/换向进液阀、管程清洗/换向回液阀开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口→换热器管程进液口；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口→换热器壳程进液口，换热器中流体的相对流向为逆流。
若管程进液阀、壳程回液阀、管程清洗/换向进液阀、管程清洗/换向回液阀、壳程清洗/换向进液阀、壳程清洗/换向回液阀、壳程进液阀、管程回液阀均为自动控制阀而通过远程控制来完成对其进行自动定时切换，从而实现换热器管程和壳程的清洗或者实现顺流与逆流的自动转换。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明中，本装置置有管程和壳程的清洗/换向旁通进回液管及其进回液阀，从而可进行换热器管程和壳程流向切换，并实现与工作流向相反的冲洗管侧和壳侧，所有阀门采用自动控制阀通过远程控制，则实现自动流向切换和清洗，方法简单，成本低，维护量小，易推广。可广泛应用于石油化工等场合。
附图说明
图1为本实用新型换热器自动清洗和切换流向装置结构图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1，本换热器自动清洗和流向切换装置，包括一个换热器(13)、一条管程进液管(1)经其上的管程进液阀(5)接通换热器管程进液口(A)、一条管程回液管(4)经其上的管程回液阀(12)接通换热器管程回液口(B)、一条壳程进液管(3)经其上的壳程进液阀(11)接通换热器壳程进液口(C)、以及一条壳程回液管(2)经其上的壳程回液阀(6)接通换热器壳程回液口(D)，其特征在于所述管程进液阀(5)与换热器管程进口(A)之间有旁通一条管程清洗/换向回液管通过其上的管程清洗/换向回液阀(10)接通所述管程回液管(4)，所述换热器管程回液口(B)与管程回液阀(12)之间有旁通一条管程清洗/换向进液管通过其上的管程清洗/换向进液阀(7)接通所述管程进液管(1)，所述换热器壳程进液口(C)与壳程进液阀(11)之间有旁通一条壳程清洗/换向回液管通过其上的壳程清洗/换向回液阀(8)接通所述壳程回液管(2)，所述换热器壳程回液口(D)与壳程回液阀(6)之间有旁通一条壳程清洗/换向进液管通过其上的壳程清洗/换向进液阀(9)接通所述壳程进液管(3)。
实施例二：
参见图1，泵换热器自动清洗和流向切换工艺，采用实施例一的装置进行清洗和流向切换，管程流体输送工况为：管程清洗/换向进液阀(7)和壳程清洗/换向回液阀(10)关闭，管程进液阀(5)和管程回液阀(12)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；管程进液阀(5)和管程回液阀(12)关闭，管程清洗/换向进液阀(7)和壳程清洗换向回液阀(10)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)。壳程流体输送工况为壳程清洗/换向进液阀(9)和管程清洗/换向回液阀(8)关闭，壳程进液阀(11)和壳程回液阀(6)开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)；壳程进液阀(11)和壳程回液阀(6)关闭，壳程清洗/换向进液阀(9)和管程清洗/换向回液阀(8)开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)。
若管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)关闭；管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)，换热器(13)中流体的相对流向为逆流。
若管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)关闭；管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)，换热器(13)中流体的相对流向为顺流。
若管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)关闭；管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)，换热器(13)中流体的相对流向为顺流。
若阀管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)关闭；管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)，换热器(13)中流体的相对流向为逆流。
若管程进液阀(5)、壳程回液阀(6)、管程清洗/换向进液阀(7)、管程清洗/换向回液阀(8)、壳程清洗/换向进液阀(9)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、管程回液阀(12)均为自动控制阀而通过远程控制来完成对其进行自动定时切换，从而实现换热器管程和壳程的清洗或者实现顺流与逆流的自动转换。
Claims (7)
1.一种换热器自动清洗和流向切换装置，包括一个换热器(13)、一条管程进液管(1)经其上的管程进液阀(5)接通换热器管程进液口(A)、一条管程回液管(4)经其上的管程回液阀(12)接通换热器管程回液口(B)、一条壳程进液管(3)经其上的壳程进液阀(11)接通换热器壳程进液口(C)、以及一条壳程回液管(2)经其上的壳程回液阀(6)接通换热器壳程回液口(D)，其特征在于所述管程进液阀(5)与换热器管程进口(A)之间有旁通一条管程清洗/换向回液管通过其上的管程清洗/换向回液阀(10)接通所述管程回液管(4)，所述换热器管程回液口(B)与管程回液阀(12)之间有旁通一条管程清洗/换向进液管通过其上的管程清洗/换向进液阀(7)接通所述管程进液管(1)，所述换热器壳程进液口(C)与壳程进液阀(11)之间有旁通一条壳程清洗/换向回液管通过其上的壳程清洗/换向回液阀(8)接通所述壳程回液管(2)，所述换热器壳程回液口(D)与壳程回液阀(6)之间有旁通一条壳程清洗/换向进液管通过其上的壳程清洗/换向进液阀(9)接通所述壳程进液管(3)。
2.一种换热器自动清洗和流向切换工艺，采用根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换装置实现清洗和流向切换，其特征在于：管程流体输送工况为管程清洗/换向进液阀(7)和壳程清洗/换向回液阀(10)关闭，管程进液阀(5)和管程回液阀(12)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；管程进液阀(5)和管程回液阀(12)关闭，管程清洗/换向进液阀(7)和壳程清洗换向回液阀(10)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)。壳程流体输送工况为壳程清洗/换向进液阀(9)和管程清洗/换向回液阀(8)关闭，壳程进液阀(11)和壳程回液阀(6)开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)；壳程进液阀(11)和壳程回液阀(6)关闭，壳程清洗/换向进液阀(9)和管程清洗/换向回液阀(8)开启，则壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)。
3.根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换工艺，其特征在于：若管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)关闭；管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)，换热器(13)中流体的相对流向为逆流。
4.根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换工艺，其特征在于：若管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)关闭；管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)开启，则管程流体输送方向为换热器管程进液口(A)→换热器管程回液口(B)；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)，换热器(13)中流体的相对流向为顺流。
5.根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换工艺，其特征在于：若管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)关闭；管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)；壳程流体输送方向为换热器壳程进液口(C)→换热器壳程回液口(D)，换热器(13)中流体的相对流向为顺流。
6.根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换工艺，其特征在于：若阀管程进液阀(5)、管程回液阀(12)、壳程进液阀(11)、壳程回液阀(6)关闭；管程清洗/换向进液阀(7)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程清洗/换向进液阀(9)、管程清洗/换向回液阀(8)开启，则管程流体输送方向为换热器管程回液口(B)→换热器管程进液口(A)；壳程流体输送方向为换热器壳程回液口(D)→换热器壳程进液口(C)，换热器(13)中流体的相对流向为逆流。
7.根据权利要求1所述的换热器自动清洗和流向切换工艺，其特征在于所述的管程进液阀(5)、壳程回液阀(6)、管程清洗/换向进液阀(7)、管程清洗/换向回液阀(8)、壳程清洗/换向进液阀(9)、壳程清洗/换向回液阀(10)、壳程进液阀(11)、管程回液阀(12)均为自动控制阀而通过远程控制来完成对其进行自动定时切换，从而实现换热器管程和壳程的清洗或者实现顺流与逆流的自动转换。
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