CN1033873A - 螺旋线型除垢装置及强化换热用途 - Google Patents

Abstract

本发明是涉及一种带有加强筋的螺旋线型除垢 装置，适用于冶金、化工、动力等工业中的管壳式换热 器以及凝汽器管内表面的除垢和强化换热。可以实 现管壳式换热器或凝汽器在不减负荷、不停机的情况 下自动清洗污垢。解决了污垢严重的地方胶球清洗 不了的问题。同管壳式换热器或凝汽器的光管相比， 在冷却水流量、换热量、压力损失相同的情况下，可使 换热系数提高1.5～3.0倍，节省56％的换热面积，一 种装置两种用途，提高了设备利用率。

Description

本发明是涉及一种带有加强筋的螺旋线型除垢装置，适用于冶金、化工、动力等工业中的管壳式换热器以及凝汽器管内表面的除垢和强化换热。

目前，管壳式换热器以及凝汽器的管内表面污垢清洗大致可分为两类。一类是需要停机或减负荷的清洗，包括了毛刷、热风干燥、水力冲洗、化学添加剂等该领域技术人员公知的方法;另一类是不减负荷的清洗，普遍采用的是胶球自动清洗，见《凝汽器的胶球清洗》一书，由江苏省电力局编写，水利电力出版社出版，1979年4月第一版。西德专利DE3021697（1982·1·28公布），DE3021698（1980·6·6公布），DE3021699（1982·1·28公布）的三篇文献中谈到了几种凝汽器内部清洗用的胶球形式。胶球清洗系统由胶球、胶球泵、装球室、胶球收集箱等部分构成。海棉状的橡胶球比重与循环水相近，直径通常大于管内径1～2毫米，经胶球泵随循环水进入管内，行进中胶球与管内壁有一个整圈的接触面，将管内表面上的污垢清洗下来随循环水排出管外。以上两类的清洗污垢的方式其缺点是：一类需要停机或减负荷，人工劳动强度大;二类是胶球清洗进入管内是随机的，管内污垢严重的地方胶球往往易于堵塞，收球率较低。

本发明的任务是，在管壳式换热器〔9〕或凝汽器〔9〕运行时管〔15〕内设置一种即利于清洗又有强化换热功能的元件，容易制造、插入取出方便、利于检修维护，具有较高的换热系数和较小的压降以及具有较好的抗垢性能。

本发明是这样实现的，以现有技术的电磁机构或液压机构或汽动机构〔1〕或电动机驱动的凸轮、曲杆机械机构为驱动装置〔1〕，由驱动装置〔1〕经驱动杆〔2〕驱动在入口水室〔13〕或出口水室〔10〕中的网栅〔3〕，网栅〔3〕通过加强筋〔5〕驱动每根管〔15〕内的螺旋线圈〔8〕往复运动清洗污垢，清洗下来的污垢随循环水排出，并且带有加强筋〔5〕的螺旋线圈〔8〕在非清洗的静止状态时起着强化换热元件的作用。

螺旋线圈〔8〕是根据工程技术人员熟知的方法经机械绕制而成的，采用铜线、钢线或铝合金线等金属材料均可，金属材料的截面可以是圆形的也可以是椭圆形的截面材料。在每个螺旋线圈〔8〕内侧至少有一根加强筋〔5〕，是经过手工或机械点焊而成的，加强筋〔5〕的金属材料可以同螺旋线圈一致，加强筋〔5〕起到使螺旋线圈〔8〕的间距（S）在管〔15〕内往复运动清洗污垢时保持不变。采用一根加强筋〔5〕时，一端或二端延长部分用活动连接方式与网栅〔3〕相接，便于更换检修;采用二根加强筋〔5〕时，以“Y”形的方式把两根加强筋的端部〔5〕焊接在一起，延伸出一根加强筋〔5〕与网栅〔3〕连接，三根加强筋〔5〕以“量”形方式连接。螺旋圈〔8〕与加强筋〔5〕连接后整体带有保护层可以是绝缘漆或聚氯乙烯或橡胶等，用以保证螺旋线圈〔8〕与管〔15〕内表面的柔性摩擦，防止清洗污垢时螺旋线圈〔8〕损伤管〔15〕内表面以及不同电位金属间的电化学腐蚀。螺旋线圈〔8〕还可以采用整体注塑方式制成塑料螺旋线圈〔8〕。螺旋线圈〔8〕存在于螺旋线型除垢装置中或单独应用在管壳式换热器〔9〕、凝汽器〔9〕中都具有着强化换热的用途。流体在管〔13〕内流动时受螺旋线圈〔8〕的引导，紧靠管〔15〕内表面的部分流体顺着螺旋线作螺旋状流动，与此同时，螺旋线圈〔8〕还对沿轴向流动的流体产生周期扰动。前一种作用有利于减薄流体边界层，并且由于离心力的作用产生了流体的径向掺混;后一种作用会加剧流体质点的紊动。这两者都可以增强由管〔15〕内表面至流体主体的热量传递，从而提高了换热系数。

本发明与现有技术已经解决的驱动装置〔1〕、驱动杆〔2〕、网栅〔3〕构成了螺旋线型除垢装置，可以实现管壳式换热器〔9〕或凝汽器〔9〕在不减负荷、不停机的情况下自动清洗污垢，清洗下来的污垢随循环水排出，解决了污垢严重的地方胶球清洗不了的问题。本发明同现有的管壳式换热器〔9〕、凝汽器〔9〕的光管〔15〕相比，在冷却水流量相同、换热量相同、压力损失相同的情况下，可使换热系数提高1.5～3.0倍，节省56%的换热面积，简化了维护检修工作。一种装置二种用途，充分提高了设备的利用率，减少了管壳式换热器〔9〕或凝汽器〔9〕的检修维护费用。是冶金、化工、动力工业上的一种有经济效益的节能装置。

图1：螺旋线型除垢装置原理图;

图2：螺旋线圈放置在管内示意图;

图3：带有二根加强筋的螺旋线圈侧视图;

图4：带有三根加强筋的螺旋线圈侧视图;

图5：带有一根加强筋的螺旋线圈侧视图;

图6：网栅示意图。

下面结合附图对本发明的实施例进行描述：

参见附图，驱动装置〔1〕采用电磁机构经驱动杆〔2〕与网栅〔3〕相连接，网栅〔3〕放置在入口水室〔13〕和出口水室〔10〕中，网栅〔3〕通过结点〔16〕与加强筋〔5〕采用销钉活动连接，当启动驱动装置〔1〕时，加强筋〔5〕驱动着螺旋线圈〔8〕在管〔15〕内往复运动清洗管内表面的污垢，污垢随循环水经出口水室〔10〕通过冷却水出口〔4〕排出。螺旋线圈〔8〕与加强筋〔5〕均采用紫铜线，整体浸涂绝缘漆，此时螺旋线圈〔8〕的外径与管〔15〕内径（d＝23毫米）相等。螺旋线圈〔8〕的间距（S），线的直径（φ）与管〔15〕的内径（d）的最佳比值为：S/d＝1.565;φ/d＝0.0452。螺旋线圈〔8〕在管〔15〕内往复运动的距离（L）的最佳值为：2S＞L＞S，即采用螺旋线圈〔8〕往复运动的距离小于2倍的螺旋线圈〔8〕的间距，大于螺旋线圈〔8〕的间距，可以保证最佳的清洗污垢效果。只在入口水室〔13〕或出口水室〔10〕一侧采用驱动装置〔1〕时，螺旋线圈〔8〕的长度是管〔15〕的长度（l＝2米）减去螺旋线圈〔8〕往复运动距离（L）的值。在需要较大的牵引力时，入口水室〔13〕、出口水室〔10〕两侧采用驱动装置〔1〕时，螺旋线圈〔8〕的长度等于管〔15〕的长度。在非清洗污垢，螺旋线圈〔8〕处于静止状态时，加强筋〔5〕与网栅〔3〕连接部分要延伸在管板〔14〕之外，这样可以减少对流体的阻力，同时螺旋线圈〔8〕在管〔15〕内起到强化换热元件的作用。

螺旋线圈〔8〕与加强筋〔5〕整体作为单独的强化换热元件应用在管壳换热器〔9〕或凝汽器〔9〕时，螺旋线圈〔8〕的外径小于管〔15〕的内径也可以达到强化换热的作用。固定方式采用在入口水室〔13〕侧，将加强筋〔5〕延伸部分与管〔15〕成90°，也就是加强筋〔5〕延伸部分与管板〔14〕平行，这样利于检修维护和采用其它的清洗方式。

参见图1，〔6〕为螺栓;〔7〕为蒸汽入口;〔11〕为凝结水出口;〔12〕为入水口。

Claims (9)

1、一种由驱动装置[1]构成的管壳式换热器[9]或凝汽器[9]的管[15]内表面污垢自动清洗装置，包括有驱动杆[2]、网栅[3]，本发明的特征在于管壳式换热器[9]或凝汽器[9]的每根管[15]内插入的与网栅[3]活动连接的螺旋线圈[8]。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于螺旋线圈〔8〕内侧带有至少一根加强筋〔5〕。

3、根据权利要求1、2所述的装置，其特征在于可以防止不同电位金属间的化学腐蚀以及往复运动摩擦引起管〔15〕内表面损伤的，带有加强筋〔5〕的螺旋线圈〔8〕，整体附有保护层。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于保护层可以是绝缘漆、聚氯乙烯、橡胶等。

5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于螺旋线圈〔8〕的外径与管〔15〕的内径相等。

6、根据权利要求1、2所述的装置，其特征在于采用金属材料制造螺旋线圈〔8〕和加强筋〔5〕。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于采用的金属材料可以是截面为圆面或椭圆面的铜线、钢线、铝合金线等，或以整体的方式注塑成塑料的螺旋线圈〔8〕。

8、一种应用于管壳式换热器〔9〕或凝汽器〔9〕管〔15〕内的螺旋线型强化换热元件，本发明特征在于螺旋线圈〔8〕至少带一根加强筋〔5〕。

9、根据权利要求8所述的元件，其特征在于作为单独强化换热元件使用时，螺旋线圈〔8〕的外径小于管〔15〕内径。