CN103542767B - 一种换热管内硬垢的自动清洗装置 - Google Patents

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Abstract

一种换热管内硬垢的自动清洗装置，每根换热管内的钢丝清洗螺旋与并紧软弹簧串联后，安装在入口固定架或进口管箱的固定孔板上。运行时钢丝清洗螺旋激烈的径向振动，对硬垢和结晶盐垢有强烈的清除作用。出口管箱里安装由动力头或动力叶片带动的旋转挡叶或往复摆转挡叶，挡叶掠过换热管出口时，出口阻力急剧增大，管内流速大幅减少，并紧软弹簧的收缩带动钢丝清洗螺旋回缩移动大于自身的螺距的距离。钢丝清洗螺旋的这种往复移动，非常有效的提升了污垢清洗的均匀性。钢丝清洗螺旋又是管内对流传热强化元件，它的传热强化幅度比连续自转钢丝螺旋还高一倍以上。因此，这种自动清洗装置能够长期保障传热设备(蒸发器、结晶器、冷凝器)连续高效运行。

Description

一种换热管内硬垢的自动清洗装置
技术领域
本发明专利涉及一种换热管内硬垢的自动清洗装置，涉及换热管内硬垢、各种结晶盐垢的自动清洗防垢和对流传热强化。它适用于冷却冷冻结晶器、加热结晶器、无机盐溶液蒸发器、含硬垢的列管水冷式冷凝器、导热油加热器和油锅炉、再沸器，尤其适合于汽轮机附属设备的抽真空设备、含硬垢的水冷式冷凝器。
背景技术
蒸发器、结晶器、地热利用的换热器、硬度较大的冷却水冷凝器等等，换热管内的结晶盐垢和水垢都比较硬，并且生长速度又快，对效率的影响特别严重。虽然现有的换热管内自动清洗技术相当多。例如，文献报道的自转塑料扭带清洗技术(汽轮机冷凝器自转塑料纽带自动在线连续除垢防垢技术研究，现代化工，2002年，第6期P44-46)，对软污垢的效果比较好，对硬垢的清洗能力太弱。文献报道的自转钢丝螺旋清洗技术(自动旋转螺旋线传热技术的试验研究，化工装备技术，1997年，第5期p4-8)，自动清洗能力强，又具有较好的对流传热强化作用，并且结构简单、阻力较低，综合性能比较理想，但是，存在磨损管内壁的严重缺陷，而且清洗均匀性较差、残留污垢较多。专利自转的塑包钢丝螺旋清洗技术(一种传热流体动力强化的污垢清洗塑料螺旋装置，ZL03124542.0，2008.3.26.)，解决了钢丝螺旋磨损管内壁的重要问题，却失去了宝贵的硬垢清洗能力。
发明内容
本发明专利提出的一种换热管内硬垢的自动清洗装置，换热管内的钢丝清洗螺旋，运行时能够激烈的径向振动、同时复合有低频的轴向往复移动，不仅自动清洗除硬垢和结晶盐垢的能力强，污垢清洗的均匀性高，完全消解了连续自转钢丝螺旋与换热管之间的磨损问题，很好地保留了自转钢丝螺旋结构简单、流体阻力较低的的重要优点，并且比连续自转钢丝螺旋的对流传热强化幅度的平均值提高了近一倍。
本发明专利的技术方案为：一种换热管内硬垢的自动清洗装置，主要部件有并紧软弹簧、钢丝清洗螺旋、换热管、挡叶、管板、进口管箱、出口管箱。
在传热设备(蒸发器、冷凝器、结晶器、换热器)的进口管箱内，并紧软弹簧安装在入口固定架或固定孔板上。每根换热管内设计有钢丝清洗螺旋。钢丝清洗螺旋先与并紧软弹簧串联后，再安装在入口固定架或固定孔板上。钢丝清洗螺旋的钢丝直径1～3mm，螺旋外径与换热管内壁之间的直径间隙为3～9mm，螺距10～35mm。钢丝清洗螺旋的长度比换热管的长度短3～18倍的螺距。并紧软弹簧的钢丝直径0.6～2.6mm，并紧软弹簧的外径一般不小于换热管的内径。钢丝清洗螺旋与并紧软弹簧连接，一般是通过塑料连接环，在高温或者管程传热介质为强有机溶剂时，可以选择钢丝清洗螺旋和并紧软弹簧两者的钩头直接连接。安装并紧软弹簧的固定结构，一般采用换热管入口的内插式结构的塑料固定架，或者是进口管箱内的固定孔板。
在传热设备(蒸发器、冷凝器、结晶器、换热器)的出口管箱内，安装有挡叶。挡叶与换热管的管口之间的间距δ的范围为1～9mm。挡叶的叶片数为1～2。挡叶的宽度B不小于换热管的内径，并且可以是随着旋转半径的增大。挡叶以每分钟1～30转的速度旋转，或者以每分钟1～30次的速度往复摆转。挡叶由外部动力头带动，或者由出口液流驱动的动力叶片带动。动力叶片的横截面与换热管中心线的夹角β在55°～35°的范围。
生产运行时，换热管内的钢丝清洗螺旋，在传热流体的带动下，发生激烈的径向振动，剧烈地搅动换热管内的边界层，抑制盐垢与结晶盐垢的产生，有较好的防垢作用。钢丝清洗螺旋激烈地振动碰撞管内壁的硬垢或结晶盐垢，对硬垢与结晶盐垢有较强的清洗作用。由于旋转或摆转的挡叶与换热管管口之间的距离δ只有1～9mm，被阻挡的换热管的出口阻力急剧增大，管内流速大幅度减少，钢丝清洗螺旋受到流体作用的轴向拉力显著减少，此时并紧软弹簧末端回缩移动的距离，大于钢丝清洗螺旋的一个螺距，钢丝清洗螺旋这一往复运动，非常有效地提高了污垢清洗的均匀性。由于钢丝清洗螺旋不能够连续旋转运动，就不会发生对换热管内壁的磨损问题，又比连续自转的钢丝螺旋有更好的传热强化作用，其管内侧的对流传热系数是连续自转的钢丝螺旋的2倍以上。
附图说明
图1是一种换热管内硬垢的自动清洗装置的总图。
图2是表示单管程换热器应用这种自动清洗装置的方案图
图3是表示双管程换热器应用这种自动清洗装置的方案图
图4是表示一种换热管内硬垢的自动清洗装置的动力叶片和固定孔板的结构方案图
图5是表示一种换热管内硬垢的自动清洗装置的动力叶片截面的放大图
具体实施方式
下面结合附图1、图2、图3，对本发明作进一步详细的描述。
图中的：1并紧软弹簧  2塑料连接环  3固定架  4管板  5钢丝清洗螺旋6换热管  7挡叶  8进口管箱  9钩头  10外部动力头  11出口管箱  12管程隔板13固定孔板  14动力叶片
一种换热管内硬垢的自动清洗装置，主要部件有并紧软弹簧1、钢丝清洗螺旋5、换热管6、挡叶7、管板4、进口管箱8、出口管箱11。在传热设备(蒸发器、冷凝器、结晶器、换热器)的进口管箱8内，并紧软弹簧1安装在入口固定架3或固定孔板13上。每根换热管6内设计有钢丝清洗螺旋5。钢丝清洗螺旋5先与并紧软弹簧1串联后，再安装在入口固定架3或固定孔板13上。钢丝清洗螺旋5的钢丝直径1～3mm，螺旋外径与换热管6内壁之间的直径间隙为3～9mm，螺距10～35mm。钢丝清洗螺旋5的长度比换热管6的长度短3～18倍的螺距。并紧软弹簧1的钢丝直径0.6～2.6mm，并紧软弹簧1的外径一般不小于换热管6的内径。钢丝清洗螺旋5与并紧软弹簧1连接，一般是通过塑料连接环2，但在高温或者管程传热介质为强有机溶剂时，可以选择钢丝清洗螺旋5和并紧软弹簧1两者的钩头9直接连接。安装并紧软弹簧1的固定结构，一般采用换热管6入口的内插式结构的塑料固定架3，或者是进口管箱8内的固定孔板13。在传热设备(蒸发器、冷凝器、结晶器、换热器)的出口管箱11内，安装有挡叶7。挡叶7与换热管6的管口之间的间距δ的范围为1～9mm。挡叶7的叶片数为1～2。挡叶7的宽度B不小于换热管6的内径，并且可以是随着旋转半径的增大。挡叶7以每分钟1～30转的速度旋转，或者以每分钟1～30次的速度往复摆转。挡叶7由外部动力头10带动，或者由出口液流驱动的动力叶片14带动。动力叶片14的横截面与换热管6中心线的夹角β在55°～35°的范围。
生产运行时，换热管6内的钢丝清洗螺旋5，在传热流体的带动下，发生激烈的径向振动，剧烈地搅动换热管6内的边界层，抑制盐垢与结晶盐垢的产生，有较好的防垢作用。钢丝清洗螺旋5激烈地振动碰撞管内壁的硬垢或结晶盐垢，对硬垢与结晶盐垢有较强的清洗作用。由于旋转或摆转的挡叶7与换热管6管口之间的距离δ只有1～9mm，被阻挡的换热管6的出口阻力急剧增大，管内流速大幅度减少，钢丝清洗螺旋5受到流体作用的轴向拉力显著减少，此时并紧软弹簧1末端回缩移动的距离，大于钢丝清洗螺旋5的一个螺距，钢丝清洗螺旋5这一往复运动，非常有效地提高了污垢清洗的均匀性。
由于钢丝清洗螺旋5不能够连续旋转运动，就不会发生对换热管内壁的磨损问题，又比连续自转的钢丝螺旋有更好的传热强化作用，其管内侧的对流传热系数是连续自转的钢丝螺旋的2倍以上。

Claims (4)

1.一种换热管内硬垢的自动清洗装置，主要部件有并紧软弹簧(1)、钢丝清洗螺旋(5)、换热管(6)、挡叶(7)、进口管箱(8)、出口管箱(11)、管板(4)，其特征在于：在传热设备的出口管箱(11)内安装有挡叶(7)，挡叶(7)与换热管(6)的管口之间的间距δ为1～9mm，挡叶(7)以每分钟1～30转的速度旋转，或以每分钟1～30次的速度往复摆转；挡叶(7)的叶片数为1～2，挡叶(7)的宽度B不小于换热管(6)的内径；在传热设备的进口管箱(8)内的并紧软弹簧(1)，安装在入口固定架(3)或固定孔板(13)上；每根换热管(6)内安装有钢丝清洗螺旋(5)；钢丝清洗螺旋(5)与并紧软弹簧(1)串联后，再安装在入口固定架(3)或固定孔板(13)上；钢丝清洗螺旋(5)的钢丝直径1～3mm，螺旋外径与换热管(6)内壁之间的直径间隙为3～9mm，螺距10～35mm，钢丝清洗螺旋(5)的长度比换热管(6)的长度短3～18倍的螺距；并紧软弹簧(1)的钢丝直径0.6～2.6mm。
2.根据权利要求1的一种换热管内硬垢的自动清洗装置，其特征在于：挡叶(7)的运动是外部动力头(10)带动，或者由出口液流驱动的动力叶片(14)带动；动力叶片(14)的横截面与换热管(6)中心线的夹角β在55°～35°的范围。
3.根据权利要求1的一种换热管内硬垢的自动清洗装置，其特征在于：钢丝清洗螺旋(5)通过塑料连接环(2)与并紧软弹簧(1)连接，或者通过并紧软弹簧(1)和钢丝清洗螺旋(6)的两者的钩头(9)直接连接。
4.根据权利要求1的一种换热管内硬垢的自动清洗装置，其特征在于：安装并紧软弹簧(1)的固定结构是换热管(6)入口的内插式结构的塑料固定架(3)，或者是进口管箱(8)内的固定孔板(13)。
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