CN113375499A - 管路的自动除渣装置、换热器管及自清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管路的自动除渣装置、换热器管及自清洁方法，尤其是一种可自清洁的空气预热器的自动除渣装置，包括：旋转除渣机构，其外侧边缘与管路内径匹配，并在管路内流体的驱动下旋转，以对管路内壁进行除渣；清洗机构，用于对所述旋转除渣机构和/或所述管路内壁进行清洗，以解决现有技术中存在的需要停炉除渣、螺旋装置易磨损或清洗洁净度不够的技术问题。

Description

管路的自动除渣装置、换热器管及自清洁方法

技术领域

本发明涉及管路清洗技术领域，尤其是涉及一种管路的自动除渣装置、自动除渣的换热器管及自清洁方法。

背景技术

目前钢铁厂的燃气锅炉主要以高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气作为燃料，煤气在炉膛燃烧后，经空气预热器管路换热后，排向大气。由于煤气中或多或少含有一些杂质，其主要成分为粉尘、硫化物、氮氧化物等。这些杂质流经空气预热器管路时，会附着在管路内表面，设备长时间运行，逐渐增多，以致于堵塞空气预热器管路，造成热交换能力下降，锅炉热效率降低。

现有的钢铁厂的普遍做法是：当空气预热器管路内部积渣到一定程度时，停炉检修。利用人工对堵塞管路进行疏通，并加以高压水枪冲洗。这种方法既增加设备停机时间造成检修费用的增长，也使得煤气放散污染环境。而且锅炉空气预热器内部空间狭小，温度很高，检修人员在检修作业时，进出不便、视线不良，存在极大安全隐患。

对于空气预热器管路的除渣，也有通过电动的螺旋装置进行空气预热管管路的内壁除渣。该除渣方式由于使用了外部能源，如电动机等，从而需要额外的能量注入；且该除渣方式仅靠螺旋装置与壁面的刮壁，进行除渣，不能保证内壁的清洁度；且螺旋装置长期与内壁的刮擦，易导致螺旋装置本身的形变，从而螺旋装置与壁面的宽度增加，螺旋装置的除渣效果减弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管路的自动除渣装置，尤其是一种可自清洁的空气预热器的自动除渣装置，以解决了现有技术中存在的需要停炉除渣、螺旋装置易磨损或清洗洁净度不够的技术问题。

本发明提供的一种管路的自动除渣装置，包括：旋转除渣机构，其外侧边缘与管路内径匹配，并在管路内流体的驱动下旋转，以对管路内壁进行除渣；清洗机构，用于对所述旋转除渣机构和/或所述管路内壁进行清洗。

通过旋转除渣机构与清洗机构的组合，可提高旋转除渣机构的清洗效率以及延长旋转除渣机构的使用寿命，且旋转除渣机构在管路流体的自动带动下旋转，可省去外部能量输入，节省成本。

进一步的，所述旋转除渣机构包括旋转轴以及设置在所述旋转轴上的螺旋叶片，所述螺旋叶片的外侧边缘与管路内径匹配。

通过螺旋叶片的外侧边缘与管路匹配，可实现螺旋叶片对内壁杂质的刮除清洗。且提供了旋转叶片的固定支撑部件——旋转轴，且旋转轴与螺旋叶片一体旋转。

进一步的，所述清洗机构包括沿周向方向设置在所述旋转轴上的清洗液输送通道；设置在所述旋转轴的侧壁上，与所述清洗液输送通道连通的若干喷射孔；以及与所述清洗液输送通道上游密封连通的输送管。

通过旋转轴与清洗液输送通道的结构统一，可减少整体的零部件。且在旋转轴上设置多个喷射孔，可便于内壁和/或螺旋叶片的清洗。

进一步的，所述输送管与所述旋转轴通过动静密封装置连接；所述动静密封装置包括所述输送管的一端的静环，所述旋转轴的一端上设置的动环，且所述动环与所述静环密封接触；或所述动静密封装置包括静体，所述静体一端与所述输送管密封固定连接，且该静体的一端的下方与所述旋转轴的轴肩抵接，所述静体与所述旋转轴之间设置密封圈。

进一步的，所述喷射孔具有射向所述螺旋叶片的外侧边缘的射角和/或所述喷射孔沿所述螺旋叶片的内侧边缘的射角。

进一步的，所述旋转除渣机构还包括支承所述旋转轴的轴承，以及将所述轴承安装在管路的内壁上的安装架；或所述旋转除渣机构还包括支承所述旋转轴的轴承，所述轴承设置于所述动静密封装置与所述旋转轴之间。

进一步的，所述输送管为耐高温金属软管；和/或所述旋转轴为不锈钢管；和/或所述螺旋叶片为不锈钢材质。

进一步的，所述清洗机构还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统通过控制所述输送管定期向所述清洗液输送通道输送清洗液。

还涉及一种自动除渣的换热器管，包括换热器管本体，以及设置在所述换热器管本体内，用于对所述换热器管本体的内壁进行除渣的，前述技术方案中的所述自动除渣装置。

进一步的涉及一种管路的自清洁方法，在清洗液清洁阶段具有如下步骤：步骤1)清洗机构通过所述输送管向所述旋转轴输送清洗液；2)所述清洗液通过所述旋转轴的所述喷射孔流向所述螺旋叶片；3)所述换热器管中排出的烟气带动所述螺旋叶片旋转，从而所述螺旋叶片与所述换热器管的内壁接触，所述换热器管在具有清洗液的所述螺旋叶片的接触下，去除所述管路内壁上的积灰、污垢；4)在一定阈值时间范围内，所述清洗机构停止供应清洗液。

本发明提供的自动除渣装置，在烟气的带动下，可实现管路的自清洁，无须设置动力装置，在锅炉的运行过程中，以烟气作为动力，可实现螺旋叶片的转动，可有效防止烟气中杂质污垢等淤积，对管路表面起到一定的自清洁作用；除烟气自清洁外，设置了简易的清洗液输送设备，清洗液辅助螺旋叶片，可以实现管路的更进一步的清洁，且清洗液可以对螺旋叶片进行清洁；中空钢管的微孔排布，可有利于清洗液的高效利用，微孔沿着螺旋叶片的根部设置，使得清洗液沿着螺旋叶片根部流经螺旋叶片，在螺旋叶片旋转离心力的作用下，到达螺旋叶片边缘，从而有利于螺旋叶片本身的清洁以及螺旋叶片边缘与管路壁面之间的清洁，且清洗液可以起到一定的减少管路与螺旋叶片摩擦的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的自动除渣装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的自动除渣的换热器的透视图；

图3为图2的A的放大图；

图4为本发明实施例提供的螺旋叶片的正视图；

图5为本发明实施例提供的动静密封装置可替换的实施方式的剖视图。

图标：

100-自动除渣装置：1-输送管；2-静环；3-动环；4-轴承；5-安装架；6-旋转轴；7-螺旋叶片；8-静体；9-挡圈；10-螺栓；11-端盖；12-密封圈；

200-换热器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1-5示出了一种自动除渣装置，该自动除渣装置可用于换热器的管路出口的自动除渣，包括旋转除渣机构和清洗机构。旋转除渣机构包括螺旋叶片7和旋转轴6，所述螺旋叶片7固定设置在所述旋转轴6上，所述螺旋叶片7可选择的焊接在所述旋转轴6上。所述清洗机构包括输送管1和与输送管1流体连通的旋转轴6所在的流体输送通道，所述流体输送通道上设置若干喷射孔。

1)动静密封装置

参见附图1和附图5，其中附图1为动静密封装置的一种实施方式，附图5为动静密封装置的另一种替代方式。所述旋转除渣机构与所述清洗机构通过动静密封安装，具体如图1所示。可以理解的，图1所示的动静密封装置仅仅只是其中一种实施方式，静环3与所述输送管1固定连接，如焊接、粘接等固定。动环2与所述旋转轴6的顶部固定连接，如焊接、粘接等固定。所述动环2与所述静环3之间设置有浮动密封装置，例如是浮动密封圈，从而使得动环2和旋转轴6在烟气的带动下旋转，而静环3与输送管1保持静止，且静环3与动环2密封接触。由于动静环密封为本领域的现有技术，无须详细记载。

参见附图5，动静密封装置还可以包括设置在输送管1和旋转轴6接合处的动静密封装置，在动静密封装置包括静体8与端盖11，所述端盖11与所述静体8通过螺栓11固定连接。所述输送管1与所述静体8的上端面密封固接，如通过焊接固定；所述旋转轴6的上端面与所述静体8端面抵接密封配合，且所述旋转轴6的下端面与所述端盖11抵接，在所述旋转轴6与所述端盖11之间设置有密封圈12。为了提高动静密封装置的密封性，可选择地，在所述旋转轴6与所述静体8的接触面上增设密封圈(未图示)。

对于旋转轴6的支承的轴承4，其也可以设置在静体8与旋转轴6之间；可设置单一轴承4或是多个轴承4。设置多个轴承4时，通过轴承4之间增设挡圈9，来对轴承4彼此进行限位。

2)旋转轴与输送管

所述输送管1为清洗机构的清洗液的输送装置，其具体为耐高温金属软管，优选的为耐250℃的304L不锈钢材质，通过不锈钢编织方式可获得金属软管。该输送管1的管径与旋转轴6的内径匹配，具体由换热器200尤其是空气预热器的管路内径确定。通过外部的可编程逻辑控制系统(PLC系统)，可定期向清洗机构的输送管1输送清洗液。

所述旋转轴6为304L不锈钢管，其在换热器200尤其是空气预热器内的烟气驱动下，旋转轴6上固定设置的螺旋叶片7可自动旋转，从而旋转轴6也随动旋转。所述旋转轴6为中空结构，其也用作与输送管1连通的流体输送通道，在旋转轴6轴向方向上靠近螺旋叶片7的部分设置有若干喷射孔(未图示)。

3)喷射孔

若干喷射孔设置在所述旋转轴6的轴向方向上靠近螺旋叶片7的位置。所述若干喷射孔围绕所述旋转轴6周向设置，且所述若干喷射孔喷射角设置为基本沿着所述螺旋叶片7的外部边缘位置，从而在螺旋叶片7旋转时，所述喷射孔喷射的清洗液可以便于螺旋叶片7的旋转清洁，且降低螺旋叶片7与内壁之间的摩擦；此外清洗液也可缓解螺旋叶片7与内壁之间刮擦清洁时的温升，从而提高螺旋叶片7的使用寿命。

此外，所述若干喷射孔也可设置在所述旋转轴6的周向位置，其喷射角设置为沿所述螺旋叶片7的内侧边缘的喷射，从而便于螺旋叶片7的清洗。可以理解的，所述若干喷射孔可以部分设置为沿螺旋叶片7的外侧边缘喷射，部分设置为沿螺旋叶片7的内侧边缘喷射，从而在便于内壁清洁的同时对螺旋叶片进行清洁。

4)螺旋叶片

所述螺旋叶片7固定设置在螺旋轴6的端面，例如，所述螺旋叶片7焊接在螺旋轴6的外表面。所述螺旋叶片7为不锈钢或铝合金等耐磨轻质材料。所述螺旋叶片7的外侧边缘的直径与所述内壁的内径相匹配，可以理解的，所述螺旋叶片的外侧边缘的直径与所述内壁的内径为过盈配合，两者具有一定微小的过盈量。从而，在螺旋叶片7旋转下，所述螺旋叶片7可与换热器200尤其是空气预热器管路的内壁接触，将管路壁面的淤积的杂质刮出，从而起到一定的清洁作用。

螺旋叶片7在螺旋轴6的轴向方向上，可沿轴向连续布置，从而螺旋叶片7整体可直接贯通换热器200尤其是空气预热器的管路，具体参见附图2。当然，可以选择地螺旋叶片7在螺旋轴6的轴向方向上，可分多段布置，具体参见附图4。

且由于螺旋叶片7由烟气带动，为了减轻螺旋叶片7的重量，可在螺旋叶片7上设置若干减重孔，和/或，所述旋转轴6仅仅设置螺旋叶片7上端连接部分的一段，如所述旋转轴6在轴向上长度为所述螺旋叶片7在轴向上长度的1/3-1/10，当然该数值范围，本领域技术人员也可以根据具体的试验获得。

5)其他部分

所述旋转除渣机构通过安装架5安装在换热器200尤其是空气预热器的管路内壁。具体的，参见附图1，所述安装架6可通过卡扣、螺纹连接、过盈连接等方式与所述内壁的开口处可拆卸连接。

为了降低旋转轴的摩擦阻力，可选择的设置有轴承4。所述轴承4可固定设置在安装架5上。当然也可选择的，轴承4设置在动静密封装置处，在旋转轴6与动静密封装置之间设置轴承4(未图示)。

在将自动除渣装置安装固定在换热器200尤其是热交换器管路时，在清洗液清洁阶段具有如下步骤：步骤1)清洗机构通过所述输送管1向所述旋转轴6输送清洗液；2)所述清洗液通过所述旋转轴6的所述喷射孔8流向所述螺旋叶片7；3)所述换热器管中排出的烟气带动所述螺旋叶片7旋转，从而所述螺旋叶片7与所述换热器管接触，所述换热器管在具有清洗液的所述螺旋叶片7的接触下，去除所述管路内壁上的积灰、污垢；4)在一定阈值时间范围内，所述清洗机构停止供应清洗液。

步骤1)中清洗机构通过接收PLC系统的指令，进行清洗液的输送或停止输送指令。对于除渣后的清洗液的处理，由于喷射孔设置的孔径较小，在一定程度上具有雾化的功效，清洗液可在换热器200尤其是空气预热器的烟气的带动下，从管口排出；对于淤积在换热器200尤其是空气预热器的管路内的具有一定体积的带有一定杂质的清洗液，可定期通过外部的泵送装置，将该清洗除渣后淤积的部分清洗液进行处理。

在无清洗液清洁阶段具有如下步骤：所述管路排出的烟气带动所述螺旋叶片旋转，从而所述螺旋叶片与所述管路接触，所述管路表面的积灰、污垢得以清除，在锅炉停止使用后一段阈值时间范围内，所述烟气停止供应，所述螺旋叶片逐渐静止。

可以理解的，本实施例所描述的旋转除渣机构为通过旋转运动实现除渣功能的机构，其包括了本实施例中的烟气螺旋旋转除渣机构，也包括其他流体旋转除渣机构。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种管路的自动除渣装置，其特征在于，包括：

旋转除渣机构，其外侧边缘与管路内径匹配，并在管路内流体的驱动下旋转，以对管路内壁进行除渣；

清洗机构，用于对所述旋转除渣机构和/或所述管路内壁进行清洗。

2.根据权利要求1所述的自动除渣装置，其特征在于，所述旋转除渣机构包括旋转轴(6)以及设置在所述旋转轴(6)上的螺旋叶片(7)，所述螺旋叶片(7)的外侧边缘与管路内径匹配。

3.根据权利要求2所述的自动除渣装置，其特征在于，所述清洗机构包括沿轴向方向设置在所述旋转轴(6)上的清洗液输送通道；设置在所述旋转轴(6)的侧壁上，与所述清洗液输送通道连通的若干喷射孔；以及与所述清洗液输送通道上游密封连通的输送管(1)。

4.根据权利要求3所述的自动除渣装置，其特征在于，所述输送管(1)与所述旋转轴(6)通过动静密封装置连接；所述动静密封装置包括所述输送管(1)的一端的静环(2)，所述旋转轴(6)的一端上设置的动环(3)，且所述动环(3)与所述静环(2)密封接触；或所述动静密封装置包括静体(8)，所述静体(8)一端与所述输送管(1)密封固定连接，且该静体(8)的一端的下方与所述旋转轴(6)的轴肩抵接，所述静体(8)与所述旋转轴(6)之间设置密封圈(12)。

5.根据权利要求3所述的自动除渣装置，其特征在于，所述喷射孔具有射向所述螺旋叶片(7)的外侧边缘的射角和/或所述喷射孔沿所述螺旋叶片(7)的内侧边缘的射角。

6.根据权利要求4所述的自动除渣装置，其特征在于，所述旋转除渣机构还包括支承所述旋转轴(6)的轴承(4)，以及将所述轴承(4)安装在管路的内壁上的安装架(5)；或所述旋转除渣机构还包括支承所述旋转轴(6)的轴承(4)，所述轴承(4)设置于所述动静密封装置与所述旋转轴(6)之间。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的自动除渣装置，其特征在于，所述输送管(1)为耐高温金属软管；和/或所述旋转轴(6)为不锈钢管；和/或所述螺旋叶片(7)为不锈钢材质。

8.根据权利要求4所述的自动除渣装置，其特征在于，所述清洗机构还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统通过控制所述输送管(1)向所述清洗液输送通道输送清洗液。

9.一种自动除渣的换热器管，其特征在于，包括换热器管本体，以及设置在所述换热器管本体内，用于对所述换热器管本体的内壁进行除渣的，如权利要求1-8中任一项所述自动除渣装置。

10.一种管路的自清洁方法，所述管路为权利要求9的自动除渣的换热器管，其特征在于，在清洗液清洁阶段具有如下步骤：步骤1)清洗机构通过输送管(1)向旋转轴(6)输送清洗液；2)所述清洗液通过所述旋转轴(6)的喷射孔流向螺旋叶片(7)；3)所述换热器管中排出的烟气带动所述螺旋叶片(7)旋转，从而所述螺旋叶片(7)与所述换热器管的内壁接触，所述换热器管在具有清洗液的所述螺旋叶片(7)的接触下，去除所述管路内壁上的积灰、污垢；4)在一定阈值时间范围内，所述清洗机构停止供应清洗液。

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