专利名称：卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术。这种技术能够广泛应用于各种列管换热器管外污垢的周期性在线清洗。
背景技术：
现在使用的卧式列管换热器，在运行过程中壳程液体在管外结垢后无法进行机械清洗。几乎是单一的化学清洗方法，但是由于结构上的原因，清洗均匀性差，效果不好，并且容易引起局部腐蚀。因此，管外污垢无法及时清洗除去，运行效率逐渐下降、恶化，甚至局部阻塞，导致提早失效报废，严重影响使用寿命。
发明内容
本发明专利旨在解决这种卧式列管换热器管外污垢的在线快速清洗问题，提出一种卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术。本发明专利的特点是卧式列管换热器可以通过三相循环流态化清洗，实现周期性的、在线、快速、均匀清除管外污垢，达到保持长期高效运行的目的，并且保持基本结构不变，相同负荷下的设备费几乎不增加，清洗费用十分低廉。
本发明专利的技术方案是换热器由传热管，壳体、布气管、排气口、溢流口、进口室、出口室构成。壳体底部设计有两根布气管，布气管上开设有送气斜孔或斜向喷嘴，斜孔或喷嘴的倾斜方向与壳程液体的轴向流向相反。壳程的底部装有流态化清洗用的固体粒子。壳体的顶部设计有排气口。壳体的上部，大体上为最高层传热管的高度处开设有溢流口。
生产运行过程中需要清洗管外污垢时，打开一个半侧的送气阀、排气口和溢流口，关闭壳程出口阀。在清洗气体的带动下，壳程液体与流态化粒子随大量气泡上升剧烈运动，及至由溢流口控制的液面，气体与壳程液体、流态化粒子分离，经排气口排出。壳程液体和流态化粒子则通过未送气的另一半侧循环下降，实现壳程的周向循环流动。液体和流态化粒子在横过列管剧烈流动的过程中实行管外表面污垢的清洗。待传热管朝周向循环流动的正面半周基本清洗干净后，关闭该半侧送气阀，打开另一半侧的送气阀，改变三相流态化清洗流体的周向循环流向。如此交换的结果，解决了单向循环流直冲的列管正面和背面的污垢清洗不均匀性问题。清洗过程中，流态化粒子同时随壳程液体的轴向流动逐步的向出口方向移动，但是下降到底部后被喷气斜孔或喷嘴喷出的气体回送，由此实现流态化粒子的在壳程内的轴向循环流动，保障列管外污垢清洗的轴向均匀性。由于三相流态化清洗液的流动状态非常剧烈，污垢清洗的速度快，时间短，均匀性好，清洗过程中的换热效率非但不会下降，反而会有所强化上升。因此，这种换热器具有在线、快速、均匀清洗的优点，可以保障设备的长期高效运行。
图1是本发明的卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术原理图。
图2是图1中的B-B剖视放大的周向循环三相流态化在线清洗结构原理图。
图3是图1中的A部剖视放大的喷气嘴图。
图4是图2中的C部剖视放大的喷气孔图。
具体实施例方式
以下结合附图1、附图2、附图3和附图4说明本发明专利的具体实施方案图中的1.壳体 2.传热管 3.喷气斜孔 4.布气管 5.折流杆E 6.折流杆F 7.粒子轴向循环 8.管程流体进口 9.排气口 10.溢流口 11.壳程液体出口 12.管程流体出口 13.左半送气阀 14.右半送气阀 15.粒子向上流动 16.流态化粒子 17.气液分离面 18.周向循环下流 19.管桥最大截面G-G 20.喷气斜嘴 21.壳程液体进口运行过程中进行管外污垢清洗时，打开壳体一侧的右半送气阀14、排气口9和溢流口10，关闭壳程液体出口11。当管桥最大截面G-G19处清洗气体的速度超过粒子沉降速度移动值以后，清洗气体经喷气斜孔3进入右半侧壳程的底部后，分散成大量汽泡向上浮升带动壳程液体向上剧烈运动，并且带动流态化粒子16向上流动15，带至由溢流口10控制的气液分离面17，清洗气体分离出来经排气口9排出。壳程液体和流态化粒子16则通过另一半壳程周向循环下流18。剧烈运动的液体和流态化粒子16在横过传热管2外壁流动时将管外表面污垢进行快速清洗。待传热管2朝周向循环流动的正面半周基本清洗干净后，打开另一半的左半送气阀13，关闭该侧右半送气阀14，改变三相流态化清洗流体的周向循环流向。这样交换替清洗作业可以避免单一方向的周向循环流直冲的传热管2正面半周和背面半周污垢清洗的不均匀性。清洗过程中，流态化粒子16同时随壳程液体的轴向流动逐步地向壳程液体出口11方向移动；但是下降到底部后，在喷气斜孔3或喷气斜嘴20喷出的气体的作用下，流态化粒子16向壳程液体进口21方向产生回送运动，由此实现了流态化粒子16的粒子轴向循环6，使流态化粒子16在壳程沿轴向的分布始终均匀，保障传热管2管外污垢清洗的轴向均匀性。由于三相流态化清洗液的剧烈流动，在线清洗速度快，时间短，清洗时的换热效率非但不会下降，反而会强化得更好。清洗气体需要克服的壳程液体静压不大，只需要低压气体，清洗费用很低。因此，这种换热器可以通过在线、快速、均匀、经济的周期性清洗，达到保障长期高效运行的目的。
布气管4在壳体1的底部，左右两侧对称排列。布气管4上的喷气斜孔3或喷气斜嘴20，可以分成1～5排排列。具体排数的确定主要视壳体1的大小，壳体1愈大，排数也愈多，一般为2排排列，并且两排孔之间的夹角β一般在10°～45°范围。喷气斜孔3或喷气斜嘴20的斜角α在0°～30°范围，斜角α的大小由壳程液体的轴向速度和喷气速度两者决定，在0°～30°范围。喷气斜孔3或喷气斜嘴20的孔径一般在4mm～8mm范围，太小容易堵塞，太大会引起流态化粒子16倒灌进入布气管2内。喷气斜孔3或喷气斜嘴20的总数，由喷气速度计算决定，喷气速度在10m/s-40m/s范围。
排气口9的个数主要由壳体1的长度决定，同时考虑壳体1的直径大小。对于壳体1直径不大的换热器，可以每隔1500mm左右一个。排气口9的总面积由排气速度计算确定，排气速度以排出气体基本上不带出壳程液体为准，一般在40m/s～80m/s范围内。若壳程液体为冷却水时可以采用较高的排气速度。
溢流口10的轴向位置与壳程液体出口11相同，以保证在线清洗时换热器的效率；其高度位置大体上与传热管2的最高层相同。最高层传热管2的排列位置是依据气液分离液面17需要的面积大小决定。
流态化粒子16可以是塑料粒子、玻璃球、瓷球、河沙，依据壳程液体的性质和传热管2的材质以及污垢清洗的难易选择确定。
权利要求
1.一种卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术，由传热管，壳体、布气管、排气口、溢流口等组成卧式列管换热器。其特征在于底部固定有布气管(4)，布气管(4)上设置有喷气斜孔(4)或喷气斜嘴(20)，壳体(1)的底部装有清洗用流态化粒子(16)，壳体(1)的顶部有排气口(9)，壳体(1)的上部开设有溢流口(10)。
2.根据权利要求1所述的卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术，其特征在于底部固定的布气管(4)管数是1～4根，布气管(4)上的喷气斜孔(4)或喷气斜嘴(20)都向壳程液体进口(21)的方向倾斜。
3.根据权利要求1所述的卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术，其特征在于在壳体(1)顶部有排气口(9)，排气口(9)的个数为1～6个。
4.根据权利要求1所述的卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术，其特征在于在壳体(1)的底部装有清洗用的流态化粒子(16)，流态化粒子(16)可以是河沙、瓷球、玻璃球、塑料球、塑料粒子。
5.根据权利要求1所述的卧式列管换热器管外污垢三相流态化在线清洗技术，其特征在于壳体(1)上开设有溢流口(10)，其高度与最高层传热管(2)的高度大体相同处，其轴向位置与壳程液体出口(11)大体相同。
全文摘要
列管换热器的管外污垢清洗困难。该发明提出一种卧式列管换热器管外污垢三相循环流态化清洗技术，在壳体底部安装有布气管，布气管上开设有许多斜向的喷气孔或喷气斜嘴。喷出的清洗气体使壳程液体和固体粒子剧烈流态化，形成横截面的周向自然循环流动和纵截面的轴向自然循环流动，将管外的污垢快速、均匀地清洗除去，清洗气体由顶部排气口排出。因此，这一清洗技术具有快速、均匀、低廉、无污染的优点，可以保障换热器长期高效运行。
文档编号F28G1/00GK1566892SQ0312454
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月13日 优先权日2003年6月13日
发明者彭德其, 俞秀民, 俞天兰, 吴金香, 俞天翔, 林伟璐, 蒋少青, 张琳, 宁立伟 申请人:株洲工学院帅科机械清洗研究所