CN116045725B - 一种换热管束清洗装置及清洗方法 - Google Patents

Abstract

一种换热管束清洗装置及清洗方法，属于换热器维护技术领域。包括外壳（14），在外壳（14）内设置有用于向外壳（14）进行供水的供水机构，其特征在于：换热管束（17）可自转的放置在外壳（14）内，在外壳（14）外部设置有与供水机构相连的轴向输入管路（7）和周向输入管路（15），轴向输入管路（7）进入外壳（14）内正对换热管束（17）的端部，周向输入管路（15）进入外壳（14）内沿轴向正对换热管束（17）的表面，在外壳（14）内的底部还设置有超声波清洗机构。通过本换热管束清洗装置及清洗方法，同时实现了对换热管束轴向和周向冲洗，同时通过设置超声波清洗机构，实现了换热管间缝隙内的除垢。

Description

一种换热管束清洗装置及清洗方法

技术领域

一种换热管束清洗装置及清洗方法，属于换热器维护技术领域。

背景技术

大型管壳式换热器在我国许多工业领域应用广泛。换热器在使用过程中，污垢沉积物会不可避免地出现在传热表面上，出现结垢现象，污垢沉积物热阻较高，大大降低了传热速率；同时结垢减小了流通面积，介质流动阻力增大，能耗增加。污垢的存在影响装置整体的运行周期，严重地影响列管式换热器换热效果。而列管式换热器结垢会影响运行平稳率和产品产量，严重时会引起垢下腐蚀，甚至造成装置停车。据统计，我国每年由于换热器结垢而造成的损失高达100亿元以上。

在现有技术中，针对换热管束的除垢方式，主要包括以下几种方式：（1）通过人工或专门的冲洗设备，利用高压水对换热管束的内壁、外壁和换热管间的缝隙进行冲洗。因高压水冲洗具有一定的危险性，作业现场人员配备较多；清洗时现场油雾、水雾飞溅，高压水用量较大，并且换热管束直径较大，存在换热管间的缝隙冲洗不完全的问题。（2）利用专用的除垢装置，通过除垢装置中的刮板对换热管路进行除垢，如申请号为201010134038.X，申请日为：2010年3月29日，专利名称为“油田用换热管束链传动往复除垢装置”的中国发明专利；如申请号为201520911899.2，申请日为：2015年11月16日，专利名称为“换热管束自动往复除垢装置”的中国实用新型专利等文件中公开的技术方案，这种除垢方式利用刮板实现除垢，不仅容易造成换热管束的损伤，并且对换热管束缝隙内的除垢效果依然有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种同时实现了对换热管束轴向和周向冲洗，同时通过设置超声波清洗机构，实现了换热管间缝隙内除垢的换热管束清洗装置及清洗方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该换热管束清洗装置，包括外壳，在外壳内设置有用于向外壳进行供水的供水机构，其特征在于：换热管束可自转的放置在外壳内，在外壳外部设置有与供水机构相连的轴向输入管路和周向输入管路，轴向输入管路进入外壳内正对换热管束的端部，周向输入管路进入外壳内沿轴向正对换热管束的表面，在外壳内的底部还设置有超声波清洗机构。

优选的，在外壳的内部两端设置有用于驱动换热管束自转的驱动机构，换热管束放置在驱动机构表面。

优选的，驱动机构包括在外壳内部间隔设置的两条履带，在履带内设置有驱动履带转动的驱动电机。

优选的，超声波清洗机构包括内壳，在内壳内排布有多个超声波换能器，超声波换能器与外壳外部的变频器相连。

优选的，在外壳外部设置有与供水机构对接的进水管路，进水管路分别同时与轴向输入管路和周向输入管路对接。

优选的，周向输入管路在外壳的外部沿外壳的长度布置，在周向输入管路的表面并排设置有多个与周向输入管路连通的分支管路，分支管路进入外壳内部之后与一一对应的喷头对接，喷头的朝向换热管束。

优选的，在外壳其中一个端面的上部设置有溢流管，在溢流管的下方设置有泄放管路，在泄放管路中安装有泄放阀门。

优选的，还设置有干燥气管路，干燥气管路与进水管路连通，在干燥气管路上安装有干燥气阀门。

一种换热管束清洗方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，水源除垢阶段，供水机构通过轴向输入管路和周向输入管路向外壳内供入水源，水源经过轴向输入管路对换热管束的轴向进行冲洗，同时水源经过周向输入管路对自转的换热管束的表面进行冲洗；

步骤b，超声波除垢阶段，降低供水机构的供水压力，通过轴向输入管路和周向输入管路向外壳注水，达到预定水位后停止注水并开启超声波清洗机构，对换热管束进行超声波清洗；

步骤c，冲洗阶段；通过轴向输入管路和周向输入管路向外壳再次注水，并以相同的流量排水，将外壳内的固相污垢与油相污垢冲洗出外壳。

优选的，在步骤c之后还包括干燥阶段：外部供水机构停止供水，并开启干燥气阀门，高温空气经轴向输入管路和周向输入管路进入外壳，对换热管束进行干燥。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、通过本换热管束清洗装置及清洗方法，同时实现了对换热管束轴向和周向冲洗，同时通过设置超声波清洗机构，实现了换热管间缝隙内的除垢。

2、通过设置干燥气管路，在除垢之后在轴向风与周向风的共同作用下实现换热管束与清洗箱体的脱水干燥。

3、通过本换热管束清洗装置及清洗方法，对传统的高压水射流冲洗进行改进，并实现了清洗污水的集中处理；加入了超声波清洗清洗方式，对管间的顽固油污有较好的去除效果，提高清洗效率，提升工作现场的安全性。

4、在本换热管束清洗装置及清洗方法中，通过水源射流与超声波清洗相结合的方式，对不同粘附程度的污垢进行针对性清洗，高压冲洗去除表面附着的较易去除的油污；超声波清洗去除换热管束靠近中心位置的换热管间隙冲洗不完全的油污和粘附性较强的重度油污；且两种清洗过程均在清洗箱体内进行，清洗后的含油污水可统一处理，作业现场干净整洁，符合节能降耗的意愿。

附图说明

图1~2为换热管束清洗装置轴测图。

图3为换热管束清洗装置正视图。

图4为图3俯视图。

图5为图3左视图。

图6为图3中A-A向剖视图。

图7为图3中B-B向剖视图。

图8为图5中C-C向剖视图。

图9为图5中D-D向剖视图。

其中：1、轴向控制阀门 2、周向控制阀门 3、干燥气阀门 4、干燥气管路 5、进水管路 6、驱动电源 7、轴向输入管路 8、变频器 9、泄放管路 10、泄放阀门 11、溢流管 12、辅助冲洗器 13、外壳开口 14、外壳 15、周向输入管路 16、喷头 17、换热管束 18、履带 19、驱动电机 20、超声波换能器 21、内壳。

具体实施方式

图1~9是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~9对本发明做进一步说明。

如图1~2所示，一种换热管束清洗装置，包括外壳14，在外壳14的顶面中部开设有外壳开口13，外壳开口13沿外壳14的长度方向布置。在外壳14的左侧设置有输入管路，输入管路包括进水管路5和干燥气管路4，进水管路5和干燥气管路4汇于一处后分别引出轴向输入管路7和周向输入管路15。

在其中干燥气管路4中安装有干燥气阀门3，在周向输入管路15中安装有周向控制阀门2，在轴向输入管路7中安装有轴向控制阀门1。在外壳14的外部设置有与进水管路5对接的供水机构（图中未画出），供水机构包括缓冲罐，在缓冲罐内设置有冲洗水，缓冲罐的出口与水泵的入口相连，水泵的出口用过管路与进水管路5对接，并在水泵与进水管路5之间的管路上设置有流量计，水泵采用变频水泵实现。

结合图3~5，轴向输入管路7自外壳14的左端面进入外壳14的内部，周向输入管路15在外壳14的后侧沿外壳14的长度方向延伸至外壳14的右侧。在周向输入管路15的表面并排设置有多个与周向输入管路15连通的分支管路，分支管路自外壳14的后侧进入外壳14的内部。

在外壳14的右端面的上部设置有与其内部连通的溢流管11，在外壳14的右端面的下部还设置有与其内部连通的泄放管路9，在泄放管路9上安装有泄放阀门10。

如图6~9所示，在外壳14内部的左右两端分别布置有一条履带18，两条履带18同步转动，在两侧履带18中分别通过一个驱动电机19驱动其运行。在外壳14的外部设置有驱动电源6，驱动电源6分别通过导线进入外壳14内与两侧的驱动电机19相连。

待清洗的换热管束17的两端分别放置在两端的履带18表面，换热管束17放置完成之后，上述进入外壳14内部的轴向输入管路7正对换热管束17的一端；上述自周向输入管路15表面引出的多个分支管路进入外壳14内部之后分别与相对应的喷头16相连，喷头16的喷射方向正对换热管束17的表面，且多个喷头16沿换热管束17的长度方向布置。

换热管束17放置在两端履带18的表面之后，履带18表面会因换热管束17的重力而形成凹陷。因此当两侧的驱动电机19转动时，通过履带18与换热管束17之间的摩擦力会带动换热管束17发生自转，而不会带动换热管束17发生移动。

上述的外壳开口13向下正对换热束带17，在外壳14的外部还设置有辅助冲洗器12，辅助冲洗器12的喷射口通过外壳开口13向下正对换热束带17表面。

在外壳14内腔的底部还设置有内壳21，内壳21的内腔与外壳14的内腔连通，在内壳21的内部并排设置有多个超声波换能器20。在外壳14的外部还设置有变频器8，驱动电源6的电源输出端接入变频器8的电源输入端，变频器8的电源输出端进入外壳14与超声波换能器20相连。

具体工作过程及工作原理如下：

（1）水源除垢阶段。

关闭干燥气阀门3，开启轴向控制阀门1和周向控制阀门2。开启外部供水机构，由供水机构中的水泵向进水管路5送入水源。水源进入进水管路5之后分别进入轴向输入管路7和周向输入管路15，最后经过轴向输入管路7进入外壳14内之后对换热管束17的轴向进行冲洗，同时经过周向输入管路15进入外壳14内，通过喷头16对换热管束17的表面进行冲洗。

冲洗的过程中，驱动电源6控制驱动电机19工作，通过履带18带动换热管束17发生自转，实现了对换热管束17表面的冲洗。同时开启辅助冲洗器12，自顶部对换热管束17进行辅助冲洗。水源冲洗达到预定时间后，供水机构停止提供水源，并开启泄放阀门10，污水通过泄放管路9排出。

冲洗过程中外壳14内的水位不断上升，当达到溢流管11处时，经溢流管11流出。

（2）超声波除垢阶段。

控制供水机构中水泵的功率，或减小轴向控制阀门1和周向控制阀门2的开度，降低进入外壳14内的供水压力，向外壳14内注水。当外壳14内水位达到溢流管11处后，停止对外壳14内供水。通过变频器8对超声波换能器20供电，对换热管束17进行超声波清洗，超声波的空化效应在换热管表面产生大量气泡，附着的油污从换热管上剥离，超声波清洗结束后，排出清洗污水。

（3）冲洗阶段。

向外壳14内再次注水，同时使水压与超声波除垢阶段进水水压相同，通过观察供水机构中的流量计，达到预定值后，调节泄放阀门10的开度，使液位维持在液位控制口18处，此时冲洗水能够同时将外壳14内的固相污垢与油相污垢冲洗出外壳14。

（4）干燥阶段。

外部供水机构停止供水，并开启干燥气阀门3，关闭轴向控制阀门1和周向控制阀门2。外部高温空气经干燥气管路4进入，并分别经过轴向输入管路7和周向输入管路15进入外壳14内之后对换热管束17进行干燥。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种换热管束清洗装置，包括外壳（14），在外壳（14）内设置有用于向外壳（14）进行供水的供水机构，其特征在于：换热管束（17）可自转的放置在外壳（14）内，在外壳（14）外部设置有与供水机构相连的轴向输入管路（7）和周向输入管路（15），轴向输入管路（7）进入外壳（14）内正对换热管束（17）的端部，周向输入管路（15）进入外壳（14）内沿轴向正对换热管束（17）的表面，在外壳（14）内的底部还设置有超声波清洗机构；

超声波清洗机构包括内壳（21），在内壳（21）内排布有多个超声波换能器（20），超声波换能器（20）与外壳（14）外部的变频器（8）相连；

在外壳（14）外部设置有与供水机构对接的进水管路（5），进水管路（5）分别同时与轴向输入管路（7）和周向输入管路（15）对接；

还设置有干燥气管路（4），干燥气管路（4）与进水管路（5）连通，在干燥气管路（4）上安装有干燥气阀门（3）。

2.根据权利要求1所述的换热管束清洗装置，其特征在于：在外壳（14）的内部两端设置有用于驱动换热管束（17）自转的驱动机构，换热管束（17）放置在驱动机构表面。

3.根据权利要求2所述的换热管束清洗装置，其特征在于：驱动机构包括在外壳（14）内部间隔设置的两条履带（18），在履带（18）内设置有驱动履带（18）转动的驱动电机（19）。

4.根据权利要求1所述的换热管束清洗装置，其特征在于：周向输入管路（15）在外壳（14）的外部沿外壳（14）的长度布置，在周向输入管路（15）的表面并排设置有多个与周向输入管路（15）连通的分支管路，分支管路进入外壳（14）内部之后与一一对应的喷头（16）对接，喷头（16）的朝向换热管束（17）。

5.根据权利要求1所述的换热管束清洗装置，其特征在于：在外壳（14）其中一个端面的上部设置有溢流管（11），在溢流管（11）的下方设置有泄放管路（9），在泄放管路（9）中安装有泄放阀门（10）。

6.利用权利要求1~5任一项所述换热管束清洗装置实现的换热管束清洗方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，水源除垢阶段，供水机构通过轴向输入管路（7）和周向输入管路（15）向外壳（14）内供入水源，水源经过轴向输入管路（7）对换热管束（17）的轴向进行冲洗，同时水源经过周向输入管路（15）对自转的换热管束（17）的表面进行冲洗；

步骤b，超声波除垢阶段，降低供水机构的供水压力，通过轴向输入管路（7）和周向输入管路（15）向外壳（14）注水，达到预定水位后停止注水并开启超声波清洗机构，对换热管束（17）进行超声波清洗；

步骤c，冲洗阶段；通过轴向输入管路（7）和周向输入管路（15）向外壳（14）再次注水，并以相同的流量排水，将外壳（14）内的固相污垢与油相污垢冲洗出外壳（14）。

7.根据权利要求6所述的换热管束清洗方法，其特征在于：在步骤c之后还包括干燥阶段：外部供水机构停止供水，并开启干燥气阀门（3），高温空气经轴向输入管路（7）和周向输入管路（15）进入外壳（14），对换热管束（17）进行干燥。