CN209745092U - 板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，包括板片式的换热器、物料管道、热介质管道、酸洗管道、酸洗泵和储酸罐；换热器包括冷侧进口与冷侧出口、以及热侧进口和热侧出口，物料管道连接于冷侧进口与冷侧出口上，热介质管道连接于热侧进口和热侧出口上；冷侧出口安装有第一温度传感器和第一压力传感器；储酸罐连接酸洗泵，酸洗泵连接酸洗管道，酸洗管道与物料管道通过第一三通电磁阀连接于冷侧进口侧，酸洗泵可向冷侧进口输送酸洗液；第一温度传感器、第一压力传感器分别连接控制板卡，控制板卡连接酸洗泵和第一三通电磁阀。本实用新型可监测换热器的污阻情况而自动切换物料线和酸洗线，实现高效地在线清洗。

Description

板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，具体涉及一种板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统。

背景技术

板式换热器因其相对于管壳式而言，换热系数较高，在MVR蒸发系统的预热工段广泛应用。在预热高盐废水时往往由于废水中的某些化学组分(主要为钙、镁等)因温度变化导致的结晶析出，造成了换热面形成污阻，需使用酸洗液清除污阻。相对于管式换热器的流通截面而言，板式换热器的除污工作更难进行。传统的机械式除垢不仅劳动强度大，容易损坏板片。因此，现有的板式换热器污阻清洗的主要问题有：重复拆装，工作强大大，人工成本高，且对板片的损坏程度高；无法实时在线监测，占用生产时间多，清洗效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，适用于预热过程中形成可酸溶污层的清洗、去除，无需重复拆装，人工成本低，对板片损伤小；可在线实时监测，清洗效率高。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，包括板片式换热器、物料管道、热介质管道、酸洗管道、酸洗泵和储酸罐；板片式换热器包括互通的冷侧进口与冷侧出口、以及互通的热侧进口和热侧出口，物料管道分别连接于冷侧进口与冷侧出口上，热介质管道分别连接于热侧进口和热侧出口上；物料管道的冷侧进口侧安装有第一温度传感器和第一压力传感器，物料管道的冷侧出口侧安装有第二温度传感器和第二压力传感器；储酸罐的出液口连接酸洗泵，酸洗泵连接酸洗管道，酸洗管道与物料管道并联于板片式换热器的冷侧进口侧，酸洗管道与冷侧出口侧的物料管道的连接处安装有第一三通电磁阀，酸洗泵可向冷侧进口输送酸洗液；控制柜内设有控制板卡，第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器和设定按键分别连接控制板卡的信号输入端，控制板卡的信号输出端分别连接酸洗泵和第一三通电磁阀，控制板卡内设有存储器和运算器，信号输入端连接存储器，存储器与运算器互相连接，运算器连接信号输出端。

优选的，冷侧出口侧的物料管道上安装有第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的第三接口通过酸洗管道连接储酸罐的进液口；控制板卡的信号输出端连接第二三通电磁阀。

优选的，储酸罐的下侧安装有pH值在线检测计，pH值在线检测计连接控制板卡的信号输入端；储酸罐的进液口上并联安装有补水管道和补酸管道，补水管道上安装有补水阀，补酸管道上安装有补酸阀，控制板卡的信号输出端分别连接补水阀和补酸阀。

优选的，储酸罐的出液口还连接有排酸管道。

优选的，储酸罐上还安装有循环支管，所述循环支管的两端分别连接所述酸洗泵的出口和所述储酸罐，循环支管上安装有球阀。

优选的，储酸罐上安装有液位计，液位计连接控制板卡的信号输入端。

本实用新型的有益效果是：本实用新型适用于对预热过程中形成可酸溶污层的清洗、去除，通过在中控室实时监控板片式换热器的冷侧出口处的温度和压力值，来监测板片式换热器内的污阻情况，通过控制信号的输出实现在换热器冷侧中自动切换物料线和酸洗线，从而实现自动清洗，降低了清洗的工作强度，节约了人工成本；实现了不拆装冲洗，避免了板片因拆装而造成的机械损坏；清洗效率高，避免了传统冲洗时占用的大量生产时间，实现了生产时间与维修时间的优化，经济效益实现最大化。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的控制系统连接示意图；

图3是本实用新型对板片式换热器冷侧温度和压力的计算原理示意图。

图中标记为：1.板片式换热器；11.冷侧进口；12.冷侧出口；13.热侧进口；14.热侧出口；2.物料管道；21.第一温度传感器；22.第一压力传感器；23.第二温度传感器； 24.第二压力传感器；25.第二三通电磁阀；3.热介质管道；41.酸洗泵；42.储酸罐；421. 进液口；422.出液口；43.酸洗管道；44. pH值在线检测计；45.补水管道；451.补水阀； 46.补酸管道；461.补酸阀；47.排酸管道；48.循环支管；49.液位计；5.第一三通电磁阀；6.控制板卡；7.设定终端。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，适用于对预热系统中形成可酸溶污层的清洗、去除。其包括板片式换热器1、物料管道2、热介质管道3、酸洗管道43、酸洗泵41和储酸罐42；板片式换热器1包括互通的冷侧进口11 与冷侧出口12，以及互通的热侧进口13和热侧出口14；物料管道2分别连接于冷侧进口11与冷侧出口12上，热介质管道3分别连接于热侧进口13和热侧出口14上；物料管道2的冷侧出口侧安装有第一温度传感器21和第一压力传感器22，物料管道2的冷侧进口侧安装有第二温度传感器23和第二压力传感器24；储酸罐42的出液口连接酸洗泵41，酸洗泵41连接酸洗管道43，酸洗管道43与物料管道2通过第一三通电磁阀5 连接于板片式换热器的冷侧进口侧，酸洗泵41可向冷侧进口11输送酸洗液；DCS控制系统的控制柜内设有控制板卡6，第一温度传感器21、第一压力传感器22、第二温度传感器23、第二压力传感器24和设定终端7分别连接控制板卡6的信号输入端，DCS控制系统通常将控制柜连接电脑，因此设定终端7可以是电脑键盘和显示屏。通过设定终端可以输入冷侧出口12处的温差阈值Q和压差阈值N，这两个值是根据实际工况经验总结得到的，用于保证系统稳定高效地换热；控制板卡6的信号输出端分别连接酸洗泵41 和第一三通电磁阀5，控制板卡6内设有存储器和运算器，控制板卡6的信号输入端连接存储器，将输入的各信号存储在存储器内，存储器与运算器互相连接，运算器连接控制板卡6的信号输出端，控制板卡6可以向酸洗泵41发送启动或者关闭信号、以及切换第一三通电磁阀5方向的电信号，从而选择在冷侧进口11通人物料或者通入酸洗液。因为在新系统开始运行时换热器具有最优换热效果，此时物料由冷侧出口流出板片式换热器后，第一温度传感器21和第二温度传感器23、第一压力传感器22和第二压力传感器24分别检测此时对应的初始温度值T1、T2和初始压力差值P1、P2，并将以上值发送给控制板卡的存储器存储；运算器分别对T1、T2和P1、P2进行差运算，分别得到温差设定值A和压差设定值B，并且将温差设定值A和压差设定值B存入存储器内。第一温度传感器21和第二温度传感器23、第一压力传感器22和第二压力传感器24继续采集温度信号和压力信号发送给存储器和运算器，运算器对第一温度传感器21和第二温度传感器23的实时温差值ΔTi和温差设定值A进行比较运算，再将该运算结果与温差阈值Q比较，判断实时温差值ΔTi和温差设定值A的差值是否超出温差阈值Q，将该第一运算结果暂存入存储器中；同样地，运算器对实时压差值ΔPi和压差设定值B进行比较运算，再将该运算结果与压差阈值N比较运算，判断实时压差值ΔPi和压差设定值B 的差值是否超出压差阈值N，将该第二运算结果存入存储器中；运算器再对第一运算结果和第二运算结果进行“与”运算，即：当实时温差值ΔTi和温差设定值A的差值超出温差阈值Q，并且实时压差值ΔPi和压差设定值B的差值超出压差阈值N时，运算器向控制板卡6的信号输出端发送高电平，控制板卡6对第一三通电磁阀5发送电信号，关闭物料管道2，将酸洗管道43接入板片式换热器的冷侧进口11，同时开启酸洗泵41，将储酸罐42中的酸洗液输送人板片式换热器1中，对其中的污阻进行清洗。

冷侧出口12侧的物料管道2上安装有第二三通电磁阀25，第二三通电磁阀25的第三接口通过酸洗管道连接储酸罐42的进液口421，从而使酸洗液可进行循环酸洗，节省酸洗液；控制板卡6的信号输出端连接第二三通电磁阀25，控制板卡6同时控制第一三通电磁阀5和第二三通电磁阀25动作，即同时控制冷侧进口11和冷侧出口12是流通物料还是酸洗液。

储酸罐42的下侧安装有pH值在线检测计44，pH值在线检测计44插入储酸罐42 内，pH值在线检测计44连接控制板卡6的信号输入端，将储酸罐42内的酸洗液的pH 值存入控制板卡6的存储器内；储酸罐42的进液口421上并联安装有补水管道45和补酸管道46，补水管道45上安装有补水阀451，补酸管道46上安装有补酸阀461，控制板卡6的信号输出端分别连接补水阀451和补酸阀461。由于大多数的酸根离子在不同的pH下显示出来的酸性有较大的差异，酸性太强会对换热板片造成腐蚀。为了减缓酸洗对板片的腐蚀，需严格控制酸液的pH值。本系统在储酸罐42的下侧加装pH值在线检测计44,通过设定终端7向控制板卡6输入pH设定值(即保证清洗效果的同时酸性最小的值)，控制板卡6内的运算器对pH实测值和pH设定值进行实时比较运算，pH 实测值偏小时，控制板卡6向补水阀451发送信号，开启补水阀451，通过补水管道45 对储酸罐42补水，以减小酸洗液对设备的腐蚀；当pH实测值偏高时，控制板卡6向补酸阀461发送信号，开启补酸阀，以保证酸洗的效果。通过以上过程实现酸度的在线自控，以减小人为调节的主观性造成的偏差。

储酸罐42的出液口422还连接有排酸管道47，通过排酸管道47将废弃的酸洗液排出。

储酸罐42上还安装有循环支管48，所述循环支管48的两端分别连接所述酸洗泵41的出口和所述储酸罐42，循环支管48上安装有球阀。当酸洗完成后，第一三通电磁阀5和第二三通电磁阀25同时动作，将物料重新接入板片式换热器1的冷侧进口11和冷侧出口12，酸洗泵41继续工作一段时间，将酸洗管道43内剩余的酸洗液由循环支管 48输送入储酸罐42中，然后再关闭酸洗泵41。

储酸罐42上安装有液位计49，液位计49连接控制板卡6的信号输入端，通过观察液位计49的显示值，保证储酸罐42内有充足的酸洗液。

本系统新投入生产时，第一三通电磁阀和第二三通电磁阀均断开酸洗管道，将物料管道连接板片式换热器的冷侧进口和冷侧出口，第一温度传感器21和第二温度传感器23、第一压力传感器22和第二压力传感器24分别检测此时对应的初始温度值T1、T2 和初始压力差值P1、P2，并将以上值发送给控制板卡的存储器存储；运算器分别对T1、 T2和P1、P2进行差运算，分别得到对应于最优换热状态的温差设定值A和压差设定值 B，并且将温差设定值A和压差设定值B存入存储器内。当长期工作后，板片式换热器内产生的污阻影响了换热效率，导致第一温度传感器的检测值下降，第一压力传感器的检测值上升，运算器根据第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器的实时检测值以及温差设定值A、压差设定值B、温差阈值和压差阈值进行多次运算，当实时温差值ΔTi和温差设定值A的差值超出温差阈值Q，并且实时压差值Δ Pi和压差设定值B的差值超出压差阈值N时，运算器向控制板卡的信号输出端发送高电平，控制板卡对第一三通电磁阀和第二三通电磁阀发送电信号，关闭物料管道，将酸洗管道接入板片式换热器的冷侧进口和冷侧出口，同时开启酸洗泵，将储酸罐中的酸洗液输送人板片式换热器中，对其中的污阻进行循环清洗。此时在清洗换热器的过程中，保持热介质始终在热介质管道和板片式换热器内流动，一方面热介质可以加速对污垢的溶解；另一方面热介质也可以辅助反映实时的换热效果，当在冲洗的过程中，发现冷侧出口的第一温度传感器温度逐渐上升，而后保持定值，说明冲洗达到了预期的效果。当实时温差值ΔTi和温差设定值A的差值小于温差阈值Q，或者实时压差值ΔP与压差设定值B的差值小于压差阈值N时，运算器向控制板卡的信号输出端输出低电平，此时控制板卡对第一三通电磁阀和第二三通电磁阀发送电信号，关闭酸洗管道，将物料管道重新接入板片式换热器的冷侧进口和冷侧出口。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，包括板片式换热器、物料管道、酸洗管道、热介质管道、酸洗泵和储酸罐；所述板片式换热器包括互通的冷侧进口与冷侧出口、以及互通的热侧进口和热侧出口，所述物料管道分别连接于所述冷侧进口与所述冷侧出口上，所述热介质管道分别连接于所述热侧进口和所述热侧出口上；所述物料管道的冷侧出口侧安装有第一温度传感器和第一压力传感器，所述物料管道的冷侧进口侧安装有第二温度传感器和第二压力传感器；所述储酸罐的出液口连接所述酸洗泵，所述酸洗泵连接所述酸洗管道，所述酸洗管道与所述物料管道并联于所述板片式换热器的冷侧进口侧，并且所述酸洗管道与所述冷侧进口侧的物料管道的连接处安装有第一三通电磁阀，所述酸洗泵可通过所述酸洗管道向所述冷侧进口输送酸洗液；控制柜内设有控制板卡，所述第一温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二温度传感器、所述第二压力传感器和设定按键分别连接所述控制板卡的信号输入端，所述控制板卡的信号输出端分别连接所述酸洗泵和所述第一三通电磁阀，所述控制板卡内设有存储器和运算器，所述控制板卡的信号输入端连接所述存储器，所述存储器与所述运算器互相连接，所述运算器连接所述控制板卡的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，所述冷侧出口侧的物料管道上安装有第二三通电磁阀，所述第二三通电磁阀的第三接口通过酸洗管道连接所述储酸罐的进液口，形成酸洗液的循环流动；所述控制板卡的信号输出端连接所述第二三通电磁阀。

3.根据权利要求2所述的板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，所述储酸罐的下侧安装有pH值在线检测计，所述pH值在线检测计连接所述控制板卡的信号输入端；所述储酸罐的进液口上并联安装有补水管道和补酸管道，所述补水管道上安装有补水阀，所述补酸管道上安装有补酸阀，所述控制板卡的信号输出端分别连接所述补水阀和所述补酸阀。

4.根据权利要求3所述的板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，所述储酸罐的出液口还连接有排酸管道。

5.根据权利要求4所述的板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，所述储酸罐上还安装有循环支管，所述循环支管的两端分别连接所述酸洗泵的出口和所述储酸罐，所述循环支管上安装有球阀。

6.根据权利要求4所述的板片式换热器污阻在线监测与自动清洗系统，其特征在于，所述储酸罐上安装有液位计，所述液位计连接所述控制板卡的信号输入端。