[发明专利]管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳换热器换热管束除污方法与装置，属于能源与环境领域。

背景技术

污水(城市污水，工业废水等)与地表水(江河湖海水)具有水量大、分布面广、水温稳定的特点，是一种良好的低位可再生清洁能源。作为热泵冷热源为建筑物供热空调时，其一次能源的综合利用率在1.3以上，节能幅度达45％，按我国2010年预计的污水量测算，就可满足20％以上的建筑物冷热需求，具有非常广阔的应用前景和巨大的节能环保价值。但由于污水水质极差，经过简单过滤后其中仍含有一定数量的悬浮物和化合物，导致换热面上软垢生长速度快、成分复杂、厚度大、严重影响流动换热。过低的换热系数，要求较大的换热面积和较高的运行费用，这将严重地影响系统的整体性能，使系统节能效果降低。因此换热面的污染问题已成为污水源热泵发展的主要技术障碍之一。

针对管壳换热器换热面污染问题，已有的除污方法分为物理清洗和化学清洗。化学清洗具有污染产品或环境，腐蚀设备，应用于开式系统不经济等局限性，无法应用于污水源热泵系统。物理清洗是提供一种大于污垢粘附力的力使污染物从受热面上剥落，有靠机械力、水力或两力结合等几种思路与方法。最简单的机械力除污是将换热器的封头打开，用长刷人工清洗换热管。1974年原西德开发的一种专利技术在管内设置可转动的螺旋线除污，该方法的缺陷是结构复杂，在传热温差小、换热面积大的情况下较难实施。其他使用机械力清洗换热管的自动方法还未见有成功应用的报道。目前有报道的水力方法是当污物积聚到一定程度之后，解体换热设备，采用高压水枪对换热管逐根进行喷射清洗，此方法不仅消耗大量人力物力，而且只能定期清洗，不能从根本上解决换热器长期低效运行问题。还有一种已经应用的水力与机械力结合的海绵胶球法，缺陷是易造成管线阻塞，收球率低。

试验研究表明，对污水换热器中的软垢，只要大幅度提高换热管内流速就可达到去污提高换热系数的目的，问题是高流速将不得不采用大流量和极高扬程的水泵，已经大大地超出可行的范围。而污染是个需要几小时或几天的过程，冲洗并不需要在每个瞬间进行，这就为轮替冲洗清污提供了可能。轮替过程中每个时刻只需冲洗很少量的换热管，因此只需较小的水量，这样的高压水泵是价廉物美的。

发明内容

本发明的目的是提供一种管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法与装置，它可解决现有除污方法要么需要解体换热设备，要么结构复杂，要么容易阻塞换热管路，而采用高流速冲污又大大地超出经济可行的范围等问题。

本发明的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污方法，它是这样完成的：首先高压冲污水泵吸入的非清洁水通过管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置的主轴上的接头进入主轴内腔中，再经主轴上的出水口进入随主轴一同旋转的冲污注水头内，强力注入换热管束内进行冲污，冲污注水头随着主轴的旋转紧贴各个换热管的入口转动，从而完成轮替冲洗的过程，完成冲污后的非清洁水通过污水出口或者污水进口和污水出口排出。本发明的管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置由电机、减速机、链传动机构、接头、主轴、冲污注水头、第一轴承、轴承座、密封件组成；所述电机的输出轴与减速机的输入轴传动连接，减速机的输出轴通过链传动机构与主轴的一端传动连接，主轴的外壁上设有与主轴内腔相通的进水孔和出水口，所述冲污注水头的一端与主轴出水口相通并固接，所述接头和轴承座装在主轴上，接头和轴承座与主轴之间装有密封件，接头的内壁上与进水孔相对应的位置处设有环腔，轴承座与主轴之间装有第一轴承。

本发明具有以下有益效果：一、在现有高压冲污水泵最大扬程范围内，可以大幅度提高换热管束内的冲洗速度，达到强力除污目的。二、轮替冲洗部分换热管，可以大幅度降低高压冲污水泵初投资，使高压冲污水泵冲洗换热管束由不可行变为可行。设采用管壳换热器换热管束高压头强力轮替冲洗除污装置冲洗换热管根数为400根的单管程管壳换热器，冲污流速为5m/s，则需要流量为2487t/h、扬程为27.5m的高压冲污水泵，这样的高压冲污水泵是不存在的，即使存在可想而知其成本已远远超过除污带来的效益。而轮替冲洗10根换热管，设备成本增加为换热器成本的2.2％，折合到换热器单位面积，每平米只增加了13元。如果一般污水换热器按20％的设计余量来计算，设备节省成本是增加的成本的9倍还多。三、不用解体换热器，可以随时清洗换热管，在节省大量人力物力的同时，还可大幅度减少换热器过余面积，保证换热器长期高效运行。四、利用污水冲洗，相对于清水清洗可节省大量运行成本。五、本发明的装置结构简单、容易加工制造；本发明的方法容易操作，清洗除污效果好。