CN218120745U - 一种板式换热器清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板式换热器清洗装置，包括换热器清洗腔、清洗液储罐，换热器清洗腔具有对应设置的清洗液入口和清洗液出口，清洗液储罐罐体侧壁上部设有回液口，与回液口相对一侧罐体下部设有出液口，罐体底部设有排污口；清洗液储罐内腔中设有竖直设置的出水滤芯，出水滤芯底部与排污口相连接，出水滤芯顶部设有与回液口对接的弯管；清洗液出口与回液口之间通过清洗液回液管连接，清洗液入口与出液口之间通过清洗液进液管连接，清洗液进液管上设有循环泵。本实用新型可以针对结垢的不同，单独或交替使用包括酸洗、碱洗、热洗、倒冲之一种或几种步骤的组合，能够提高换热器清洗效率、延长换热器使用寿命。

Description

一种板式换热器清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种板式换热器清洗装置。

背景技术

板式换热器是由一系列波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，主要用于液体和液体之间的热交换，其组成结构由波纹板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、夹紧螺栓、上导杆、下导杆和后立柱组成，有些波纹板片采用钛材质。其工作原理是：在相邻的两个板片之间形成薄矩形通道，冷、热流体在板片的两侧进行逆流流动，由于不同的波纹板片相互倒置，使冷、热流体在板片间的通道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺系数下产生紊流，因此具有较高的传热系数。

板式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑、占地面积小等优点，在工业生产中得到广泛的应用；但相对的，由于板片间的通道非常狭小，容易产生结垢而导致通道堵塞，使流体流动压力增大，换热效率降低，对后续生产的稳定及消耗具有较大的影响，因此需要定期进行拆卸清理。通常工业上板式换热器的冷却介质包括软水、井水、循环淡水、海水和卤水，尤其是当冷却介质使用海水和卤水时，由于海水和卤水中含有泥沙、杂物、钙镁等无机离子、微生物、有机物等杂质，更容易导致板式换热器严重结垢，需要频繁的清理，换热器的使用周期缩短，冷却介质的水质较差时，有些换热器的使用周期甚至不到10天，严重影响生产系统的稳定，大幅增加了生产成本。

通过对板片结垢成分进行分析，发现结垢的成分包括泥沙、杂物和碎填料、钠盐、钙盐、镁盐、胶体状态杂质，腐蚀产物与微生物的分泌物、细菌和藻类残渣粘附形成的结垢等。

目前板式换热器常规的清洗方法是将板式换热器进行拆解，取下板片后用高压水枪冲洗或者用化学药液浸泡，不仅占用了大量人力物力，而且板片经过反复的拆装，导致密封垫片磨损老化，板片间的密封效果变差，出现介质泄漏和串液等问题，大大缩短了板式换热器的使用寿命。为了解决上述问题，亟需找到一种更加经济实惠、对板式换热器的使用影响更小的清洗方法。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种板式换热器清洗装置，能够针对不同的结垢种类，实现提高换热器清洗效率、改善换热器清洗效果、延长换热器使用寿命、降低换热器清洗成本，进而实现稳定后续生产，降低生产成本的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型包括换热器清洗腔、清洗液储罐，换热器清洗腔具有对应设置的清洗液入口和清洗液出口，其结构特点是，所述清洗液储罐罐体顶部设有出气口和进水口，罐体侧壁上部设有回液口，与回液口相对一侧罐体下部设有出液口，罐体底部设有排污口；清洗液储罐内腔中设有竖直设置的出水滤芯，出水滤芯底部与排污口相连接，出水滤芯顶部设有与回液口对接的弯管；所述清洗液出口与回液口之间通过清洗液回液管连接，所述清洗液入口与出液口之间通过清洗液进液管连接，清洗液进液管上设有循环泵。

所述排污口通过排污管连接至排污罐，排污罐内部设有废液在线pH计。

所述清洗液回液管上设有回液阀、回液在线温度计和放空阀；所述清洗液进液管上设有出液阀、进液在线温度计、进液在线pH计、在线流量计、倒淋阀和进液阀，所述循环泵进口前设有Y型过滤器；所述回液阀、回液在线温度计、放空阀、出液阀、进液在线温度计、进液在线pH计、在线流量计、倒淋阀、进液阀及循环泵的工作由控制器控制。

所述清洗液储罐内部设有清洗液在线pH计，所述出水滤芯上设有压差传感器，所述排污口上设有排污管，排污管上设有排污阀；所述清洗液在线pH计、排污阀及压差传感器的工作由控制器控制。

所述清洗液储罐表面设有蒸汽盘管和保温层，所述蒸汽盘管的工作由控制器控制。

本实用新型的清洗装置，通过设置在清洗液储罐内腔中的出水滤芯过滤清洗液中的杂质，通过清洗液回液管、清洗液进液管及设置在清洗液进液管上的循环泵实现清洗液的循环使用，过滤下来的杂质沉积在滤芯底部，定期排放；在清洗液储罐顶部的排气口，排出清洗产生的气体，防止清洗产生的气体影响清洗效果。通过在出水滤芯上设置压差传感器，监控滤芯内外部压差，当压差超出控制范围时，自动开启排污阀排污。通过设置清洗液在线pH计和进液在线pH计，监测清洗过程中pH值的变化，判断清洗腔的清洗程度，及时补充清洗液。通过在循环泵入口前的管路上设置Y型过滤器，防止杂质进入循环泵内，对循环泵造成损伤。通过在排污罐内部设置废液在线pH计，调控废液pH值，达标后排放。通过在清洗液储罐表面设置蒸汽盘管和保温层，提高清洗液温度，从而提高清洗效果。通过设置进液在线温度计和回液在线温度计，控制蒸汽盘管，使清洗液的温度稳定在一定范围内。本实用新型的清洗装置，可根据进液在线温度计、回液在线温度计、清洗液在线pH计、进液在线pH计、废液在线pH计、压差传感器等监测参数，通过控制器控制电磁阀切换，实现清洗腔内酸洗、碱洗、热洗、倒冲、补液、循环、浸泡、排污等功能的切换，提高清洗效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述：

图1为板式换热器清洗流程图；

图2为清洗液储罐剖面图；

图中：10-清洗液储罐、101-进水口、102-出气口、103-回液口、104-排污口、105-出液口、106-清洗液在线pH计、107-蒸汽盘管、108-回液阀、109-排污阀、110-出液阀、111-进水阀、112-排气阀、113-出水滤芯、114-压差传感器、20-循环泵、201-Y型过滤器、202-进液在线温度计、203-进液在线pH计、204-在线流量计、205-进液阀、30-换热器清洗腔、301-放空阀、302-倒淋阀、303-回液在线温度计、304-清洗液入口、305-清洗液出口、306-清洗液进液管、307-清洗液回液管、40-排污罐、401-进液口、402-进水口、403-排水口、404-废液在线pH计、405-外排阀、406-排气口、407-排污管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本实用新型做进一步详细说明。

参见附图，该板式换热器清洗装置包括换热器清洗腔30、清洗液储罐10，换热器清洗腔30具有对应设置的清洗液入口304和清洗液出口305，清洗液储罐10罐体顶部设有出气口102和进水口101，罐体侧壁上部设有回液口103，与回液口103相对一侧罐体下部设有出液口105，罐体底部设有排污口104；清洗液储罐10内腔中设有竖直设置的出水滤芯113，出水滤芯113底部与排污口104相连接，出水滤芯113顶部设有与回液口103对接的弯管，出水滤芯113上设有压差传感器114，出水滤芯113为可拆卸式滤筒，滤筒内部设有过滤网，出水滤芯113与弯管及排污口104通过螺纹连接，当需要清理时，只要将滤筒取出，清理后重新装入即可。清洗液储罐10内部设有清洗液在线pH计106，清洗液储罐10表面设有蒸汽盘管107和保温层。清洗液出口305与回液口103之间通过清洗液回液管307连接，清洗液回液管307上设有回液阀108、回液在线温度计303和放空阀301；清洗液入口304与出液口105之间通过清洗液进液管306连接，清洗液进液管306上设有出液阀110、循环泵20、进液在线温度计202、进液在线pH计203、在线流量计204、倒淋阀302和进液阀205，循环泵20进口前设有Y型过滤器201。进水口101上设有进水阀111，出气口102上设有排气阀112。该板式换热器清洗装置还包括排污罐40，排污罐40顶部设有进液口401、排气口406，排污罐40侧上部设有进水口402，排污罐40侧下部设有排水口403，进水口402与排污口104之间通过排污管407连接，排污管407上设有排污阀109，排水口403上设有外排阀405，排污罐40内部设有废液在线pH计404。

清洗液在线pH计106、进液在线pH计203、废液在线pH计404、进液在线温度计202、回液在线温度计303、回液阀108、排污阀109、出液阀110、进水阀111、排气阀112、进液阀205、放空阀301、倒淋阀302、外排阀405、蒸汽盘管107、压差传感器114、循环泵20、在线流量计204分别连接到控制器，其工作由控制器控制，控制器设在操作工主控室内，控制器的控制原理及过程为公知技术。

该板式换热器清洗装置可根据清洗腔内结垢的不同，通过阀门切换，实现清洗腔内倒冲、酸洗、碱洗、热洗、补液、循环、浸泡、排污等功能切换，提高清洗效果。

倒冲主要用来清理换热器清洗腔内的泥沙、杂物和碎填料，倒冲的工作流程为：关闭回液阀108和进液阀205，开启放空阀301和倒淋阀302，冲洗水通过放空阀301进入清洗腔内部，通过倒淋阀302排出，利用水的冲击力，由上至下，将清洗腔内的泥沙、杂物和碎填料冲出。

本实用新型的清洗方法，包括酸洗、热洗、倒冲、碱洗之一种或几种的组合。

酸洗的工作流程为：

（S1）配置酸洗液：将无机强酸和酸洗缓蚀剂加水配制成酸洗液；

（S2）酸洗：关闭放空阀301和倒淋阀302，开启出液阀110、进液阀205、回液阀108、进水阀111、排气阀112，酸洗液由进水口101进入清洗液储罐10，开启循环泵20，酸洗液由清洗液进液管306进入换热器清洗腔30，再通过清洗液回液管307返回清洗液储罐10，不断循环，停止循环清洗后进行浸泡，然后再循环，交替进行多次循环清洗-浸泡-循环清洗步骤，每次循环-浸泡步骤时间为1.5-3h；

（S3）排污：随着清洗的进行，出水滤芯113内外部压差逐渐增大，当压差超出控制范围时，停循环泵20，开启排污阀109进行排污，排出的酸性浊液进入排污罐40，加入碱液进行酸碱中和，pH值达到7±0.5后外排。清洗完毕，酸洗液通过排污口进入排污罐，加碱液进行酸碱中和，pH值达到7±0.5后外排。

（S4）冲洗：向清洗液储罐10内加水，对残留的酸洗液和杂质进行循环冲洗，pH值达到7±0.5后外排，结束酸洗。

在循环清洗的过程中，通过设置在清洗液储罐10内部的清洗液在线pH计106和设置在清洗液进液管306上的进液在线pH计203，来监测清洗液的pH值。当清洗液的pH值＜7且不再增大时，说明换热器清洗腔30已经彻底清洗，此时开启排污阀109，外排清洗液并加水冲洗；当清洗液的pH值＞7时，开启进水阀111，补充酸洗液，补液后，如果清洗液pH值不变，说明清洗腔清洗彻底，外排清洗液并加水冲洗；如果清洗液pH值继续增大，说明清洗腔清洗不彻底，继续循环清洗。

所述的步骤（S1）中，无机强酸包括盐酸、硫酸、磷酸、硝酸，盐酸作为一种常见的无机强酸，使用盐酸酸洗的优点是酸洗速率快，缺点是其废酸利用难度大，当室温超过40℃时，挥发出窒息性气体，酸洗现场环境较差。盐酸酸洗液可以迅速溶解钙盐、镁盐等无机盐结垢。

硫酸与盐酸相比，使用硫酸酸洗的优点是价格便宜，对温度的耐受性强，不易挥发，便于运输和储存，其废酸的利用更加简便；缺点是酸洗速率相比盐酸酸洗慢，容易产生过酸洗和氢脆。硫酸酸洗液主要用于氧化性铁皮和有机物质结垢的清理。

磷酸与盐酸和硫酸相比，使用磷酸酸洗的优点是酸洗过程中磷酸与清洗腔基体表面的无机盐离子形成一层难溶的磷酸盐保护膜，减轻对基体的腐蚀，缺点是成本较高，酸洗速度慢。磷酸酸洗液主要用于除锈和无机盐结垢的清理。

硝酸酸洗液氧化性强，极易挥发，钢铁工件在酸洗过程中会形成耐腐蚀的氧化亚铁膜，硝酸主要用来除锈。

所述的步骤（S1）中，为了提高清洗效果，配制酸洗液所用的无机强酸可以选择盐酸、硫酸、磷酸、硝酸其中一种或几种的组合。优选盐酸-硫酸组合。

所述的步骤（S1）中，酸洗缓蚀剂包括咪唑啉类缓蚀剂。在使用无机强酸清洗设备时，加入酸洗缓蚀剂，即可抑制无机强酸对设备的腐蚀。

所述的步骤（S1）中，选用盐酸配制酸洗液时，酸洗液中盐酸质量浓度控制10%—20%，酸洗缓蚀剂质量浓度控制0.1%—0.4%，酸洗温度控制40℃以下；选用硫酸配制酸洗液时，酸洗液中硫酸质量浓度控制10%—25%，酸洗缓蚀剂质量浓度控制0.3%—0.6%，酸洗温度控制50-60℃；选用磷酸配制酸洗液时，酸洗液中磷酸质量浓度控制20%—45%，酸洗缓蚀剂质量浓度控制0.1%—0.3%，酸洗温度控制40-80℃；选用硝酸配制酸洗液时，酸洗液中硝酸质量浓度控制20%—30%，酸洗缓蚀剂质量浓度控制0.2%—0.5%，酸洗温度控制30℃以下。

热洗的工作流程为：

（R1）热洗：关闭放空阀301和倒淋阀302，开启出液阀110、进液阀205、回液阀108、进水阀111、排气阀112，热洗液由进水口101进入清洗液储罐10，开启循环泵20，热洗液由清洗液进液管306进入换热器清洗腔30，再通过清洗液回液管307返回清洗液储罐10，不断循环。停止循环后浸泡，再循环，交替进行多次循环-浸泡-循环步骤，每次循环-浸泡步骤时间为1.5-3h；

（R2）排污：随着清洗的进行，出水滤芯113内外部压差逐渐增大，当压差超出控制范围时，停循环泵20，开启排污阀109进行排污。清洗完毕，热洗液通过排污管407外排。

（R3）冲洗：使用新鲜水将板式换热器清洗装置及清洗腔内残留杂质冲洗干净，结束热洗。

所述的步骤（R1）中，高温纯水包括热废淡液、蒸汽冷凝水、高温软水，温度控制≥80℃。在循环清洗的过程中，由于提高热洗液温度有利于加快除垢的反应速度，因此在清洗液储罐10表面设置保温层（未画出）和蒸汽盘管107，通过进液在线温度计202和回液在线温度计303来监测清洗温度，控制蒸汽盘管107，使热洗液温度维持在80℃以上，提高清洗腔的清洗效果。

碱洗的工作流程为：

（J1）配置碱洗液：将碱、金属离子螯合剂、表面活性剂、碱洗缓蚀剂加水配制成碱洗液；

（J2）碱洗：关闭放空阀301和倒淋阀302，开启出液阀110、进液阀205、回液阀108、进水阀111、排气阀112，碱洗液由进水口101进入清洗液储罐10，开启循环泵20，碱洗液由清洗液进液管306进入换热器清洗腔30，再通过清洗液回液管307返回清洗液储罐10，不断循环。停止循环后浸泡，然后再循环，交替进行多次循环-浸泡-循环步骤，每次循环-浸泡步骤时间为1.5-3h；

（J3）排污：随着清洗的进行，出水滤芯113内外部压差逐渐增大，当压差超出控制范围时，停循环泵20，开启排污阀109进行排污，排出的碱性浊液进入排污罐40，加盐酸进行酸碱中和，pH值达到7±0.5后外排。清洗完毕，碱洗液通过排污口进入排污罐40，加盐酸进行酸碱中和，pH值达到7±0.5后外排。

（J4）冲洗：碱洗后，使用新鲜水冲洗板式换热器清洗装置及清洗腔内残留的碱洗液和杂质，达标后外排，结束碱洗。

在循环清洗的过程中，通过设置在清洗液储罐10内部的清洗液在线pH计106和设置在清洗液进液管306上的进液在线pH计203，来监测清洗液的pH值。当清洗液的pH值＞7且不再减小时，说明换热器清洗腔30已经彻底清洗，此时开启排污阀109，外排清洗液并加水冲洗；当清洗液的pH值小于7时，开启进水阀111，补充碱洗液，补液后，如果清洗液pH值不变，说明清洗腔清洗彻底，外排清洗液并加水冲洗；如果清洗液pH值继续减小，说明清洗腔清洗不彻底，继续循环清洗。

所述的步骤（J1）中，碱洗液中的碱包括氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠中一种或几种的组合；氢氧化钠在清洗过程中，不仅可清洗生物污染、有机物污染物，同时对无机胶体具有较好的清洗作用；碳酸钠具有较强的脱脂作用，磷酸三钠能使结垢变得松软而脱落，用氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠配制成的碱洗液，常用于祛除油污、碱沉积物的硅酸盐垢、有机物污染。

金属离子螯合剂，包括EDTA-4Na，即乙二胺四乙酸四钠，能有效的螯合水中一些重金属元素，包括钙、镁、铁、铅、铜、锰等，能让碱洗液发挥更好的除垢能力，同时对硅、微生物膜、有机物类污染物也具有反应清洗作用。

表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚、十二烷基苯磺酸钠，在碱洗过程中，表面活性剂的主要作用是降低表面张力、乳化、分解污垢，从而提高了清洗效果。

碱洗缓蚀剂包括CM067缓蚀除垢剂、GR911碱洗缓蚀剂、W-10A碱洗缓蚀剂，可以大大延缓碱洗液对清洗腔基体的腐蚀，起到保护设备的作用。

所述的步骤（J1）中，碱洗液中氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠质量浓度之和为25%-35%，金属离子螯合剂质量浓度为0.03%-0.1%，表面活性剂质量浓度为1%-2%，碱洗缓蚀剂质量浓度为0.02%—0.05%。

所述的步骤（J1）中，单独使用氢氧化钠配置碱洗液时，氢氧化钠质量浓度控制20%-30%，金属离子螯合剂质量浓度为0.01%-0.05%，表面活性剂质量浓度为1%-1.5%，碱洗缓蚀剂质量浓度为0.05%—0.1%；单独使用碳酸钠配置碱洗液时，碳酸钠质量浓度控制10%-30%，金属离子螯合剂质量浓度为0.05%-0.1%，表面活性剂质量浓度为1.5%-2%，碱洗缓蚀剂质量浓度为0.01%—0.03%；使用碳酸钠和磷酸三钠配置碱洗液时，碳酸钠质量浓度控制10%-20%，磷酸三钠质量浓度控制5%-15%，金属离子螯合剂质量浓度为0.05%-0.1%，表面活性剂质量浓度为1%-2%，碱洗缓蚀剂质量浓度为0.01%—0.05%。

在实际清洗的过程中，可以针对结垢的不同，可以单独实施倒冲、酸洗、碱洗、热洗步骤，也可以交替使用倒冲、酸洗、碱洗、热洗步骤，其中优选倒冲-热洗-酸洗-碱洗步骤，进一步提高清洗效果。

通过设置清洗液在线pH计106、进液在线pH计203、废液在线pH计404、进液在线温度计202、回液在线温度计303、压差传感器114、在线流量计204，可实现在线清洗过程中相关数据记录，表征清洗效果，调整清洗参数，用于指导和选择最佳清洗方案，进一步提高清洗质量。

Claims (5)

1.一种板式换热器清洗装置，包括换热器清洗腔（30）、清洗液储罐（10），换热器清洗腔（30）具有对应设置的清洗液入口（304）和清洗液出口（305），其特征在于：所述清洗液储罐（10）罐体顶部设有出气口（102）和进水口（101），罐体侧壁上部设有回液口（103），与回液口（103）相对一侧罐体下部设有出液口（105），罐体底部设有排污口（104）；清洗液储罐（10）内腔中设有竖直设置的出水滤芯（113），出水滤芯（113）底部与排污口（104）相连接，出水滤芯（113）顶部设有与回液口（103）对接的弯管；所述清洗液出口（305）与回液口（103）之间通过清洗液回液管（307）连接，所述清洗液入口（304）与出液口（105）之间通过清洗液进液管（306）连接，清洗液进液管（306）上设有循环泵（20）。

2.根据权利要求1所述的板式换热器清洗装置，其特征在于：所述排污口（104）通过排污管（407）连接至排污罐（40），排污罐（40）内部设有废液在线pH计（404）。

3.根据权利要求1所述的板式换热器清洗装置，其特征在于：所述清洗液回液管（307）上设有回液阀（108）、回液在线温度计（303）和放空阀（301）；所述清洗液进液管（306）上设有出液阀（110）、进液在线温度计（202）、进液在线pH计（203）、在线流量计（204）、倒淋阀（302）和进液阀（205），所述循环泵（20）进口前设有Y型过滤器（201）；所述回液阀（108）、回液在线温度计（303）、放空阀（301）、出液阀（110）、进液在线温度计（202）、进液在线pH计（203）、在线流量计（204）、倒淋阀（302）、进液阀（205）及循环泵（20）的工作由控制器控制。

4.根据权利要求1所述的板式换热器清洗装置，其特征在于：所述清洗液储罐（10）内部设有清洗液在线pH计（106），所述出水滤芯（113）上设有压差传感器（114），所述排污口（104）上设有排污管（407），排污管（407）上设有排污阀（109）；所述清洗液在线pH计（106）、排污阀（109）及压差传感器（114）的工作由控制器控制。

5.根据权利要求1所述的板式换热器清洗装置，其特征在于：所述清洗液储罐（10）表面设有蒸汽盘管（107）和保温层，所述蒸汽盘管（107）的工作由控制器控制。

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