专利名称：管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备。这种传热设备能够广泛应用于各种立式列管传热设备管外污垢的周期性在线清洗。
传统结构的立式列管传热设备，壳程液体流速不高，运行过程中管外容易结垢，并且无法进行机械清洗。几乎只能采用化学清洗方法，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除，运行效率逐渐下降、恶化，甚至局部阻塞，导致提早设备失效报废，严重影响使用寿命。
本实用新型专利旨在解决这种立式列管传热设备管外污垢的在线快速清洗问题，提出一种管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备。本实用新型专利的特点是立式列管传热设备可以通过三相循环流态化清洗，实现在线、周期性的、快速、均匀清除管外污垢，达到保持长期高效运行的目的，并且传统结构几乎保持不变，传热面积相同的设备费几乎不增加，清洗费用十分低廉。
本实用新型专利的技术方案是一种管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，由传热管，壳体、管间定位件、配气管A、配气管B、布气软管、清洗粒子、排气管、壳程液体进出口、上管板、下管板、排污阀等构成。近下管板处组装有多根布气软管，每隔3～5排传热管安排一根布气软管。布气软管上开设有气孔。与配气管A、配气管B连通的布气软管交替排布。布气软管采用耐老化、容易弯曲变形的软塑料制造。配气管可以设置在壳体内，也可以设置在壳体外。传热管的定位以管间定位件替代传统挡板，近上管板处的壳体上设计有排气管，排污阀与壳程液体进口并联。壳体内装有流态化清洗用的固体粒子。
生产运行过程中需要清洗管外污垢时，打开其中的配气管A、排气管和排污阀，关闭壳程出口阀。与配气管A相通的软塑料布气软管邻近区域，在向上运动的清洗气体的带动下，壳程液体随大量的气泡快速上升，带动清洗粒子形成三相流态化清洗液，清洗液运动及至液面以后，清洗气体与壳程液体、清洗粒子分离，经排气管排出。壳程液体和清洗粒子通过与配气管B连通的布气软管邻近区域下降，实现壳程内的上下循环流动。三相流态化清洗液在剧烈的上下循环流动过程中对管外表面污垢实行清洗。待该区域传热管的污垢清洗基本干净后，关闭配气管A，打开另一个配气管B，改变三相流态化清洗液的循环流向。如此交替清洗的结果，既解决了单向循环流动的污垢清洗均匀性和清净度不够好的问题，又使单位时间内需要供给的清洗气体量减少一半，降低清洗气体源的设备能力要求。由于三相流态化清洗液的流动非常剧烈，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。管间定位件的结构可以是折流杆、也可以是套管、圆柱弹簧、或其它轴向流动阻力较低的其它形状的结构件。以管间定位件替代传统挡板，不仅为清洗液的上下轴向循环流动创造了条件，并且又能够避免清洗时传热管发生振动。因此，这种传热设备可以实现在线清洗，保障设备长期的高效运行。清洗气体需要克服的壳程液体静压不大，只需要低压气体源。清洗气体的气源可以采用现场已有的低压气体源，也可以独立配置移动式的小型萝茨风机供气。
图1是管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备原理图。
图2是管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备的送气管结构排布的剖视图。
图中1.排气管 2.壳体 3.传热管 4.管间定位件 5.下管板 6.排污阀 7.布气软管 8.配气管A 9.配气管B 10.清洗粒子 11.壳程液体出口管 12.上管板 13.气孔具体实施壳程液体进口方案
以下结合附图1和附图2说明本实用新型专利的具体实施方案运行过程中需要清洗管外污垢时，打开其中的配气管A8、排气管1、排污阀6。与配气管A8相通的布气软管7邻近区域的气液混合物上升流动，其流速超过清洗粒子10的沉降速度后，带动清洗粒子10向上流动，形成剧烈运动的三相流态化清洗液，快速有效地清洗传热管3外的污垢。清洗液运动到液面后，分离出来的清洗气体经排气管1排出，部分污水经排污阀6排放。排污阀6与壳程液体进口并联。壳程液体和清洗粒子10则通过与配气管B9相通的布气软管邻近区域向下流动，实行内部循环。待该区域传热管3外的污垢清洗基本干净后，关闭配气管A8，打开配气管B9，改变三相流态化清洗流体的循环流向继续清洗。这样交替清洗作业，既可以提高清洗的均匀性，又可以减少单位时间的清洗气体需要量，降低清洗气体供给设备的气量要求。管间定位件4的具体结构可以是折流杆、也可以是套管、圆柱弹簧、或其它轴向流动阻力较低的其它形状的结构件。以管间定位件4替代传统挡板，不仅为清洗液的上下轴向循环流动创造了条件，并且又能够避免清洗时传热管发生振动。由于三相流态化清洗液的剧烈流动，不仅清洗速度快、均匀、经济，而且由于清洗时的换热效率非但不会下降，反而会得到强化，还能够实现在线、周期性清洗，达到能保障设备长期高效运行的目的。
布气软管7排布固定在近下管板5处。由于软塑料制造的布气软管7非常容易弯曲和变形，因此便于在传热管3之间的组装，可以不改变传热管3排布的传统结构，制造简便，与传统结构相比几乎不增加制造费用。与配气管A8、配气管B9连通的布气软管7必须交替间隔排布，以便清洗时三相流态化清洗液形成不同方向的内循环流动。布气软管7上开设的气孔13的直径一般在4mm～8mm范围，太小容易堵塞，太大会引起清洗粒子10倒灌进入布气软管7内。气孔13处的喷气速度在10m/s-40m/s范围。气孔13的数量由清洗气体的量和喷气速度计算决定。布气软管7上的气孔13大体上等距离均匀排布。布气软管7采用耐老化的工程塑料制造。清洗需要的气量与清洗粒子10的沉降速度密切相关，近似正比。例如，对于清洗粒子10的沉降速度为0.25m/s时，试验表明，按管间面积计算的清洗气体需要量为每平米每小时55～75立米。
清洗气体需要克服的壳程液体静压不大，供给的清洗气体可以利用现场已有的低压气体源，或者独立配置移动式的小型萝茨风机供气。因此，辅助设备费很低。
排气管1的总面积由排气速度和清洗气体总量计算确定。排气速度以排出气体基本上不带出壳程液体为准，一般在25m/s～35m/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。
清洗粒子10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3的材质以及污垢清洗的难易等选择确定。
权利要求1.一种管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，由壳体(2)、传热管(3)、管间定位件(4)、配气管A(8)、配气管B(9)、布气软管(7)、清洗粒子(10)、排污阀(6)、排气管(1)、壳程液体出口管(11)、上管板(12)、下管板(5)、排污管(6)等构成。其特征在于近下管板(5)处组装有多根布气软管(7)，布气软管(7)上开设有气孔(13)，每隔3～5排的传热管(3)之间安排一根布气软管(7)，与配气管A(8)、配气管B(9)连通的布气软管(7)交替排布。
2.根据权利要求1所述的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，其特征在于布气软管(7)采用耐老化、容易弯曲变形的软塑料制造。
3.根据权利要求1所述的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，其特征在于传热管(3)的管间定位件(4)替代传统结构的挡板，具体结构可以是折流杆、也可以是套管、圆柱弹簧、或其它轴向流动阻力较低的其它形状的结构件。
4.根据权利要求1所述的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，其特征在于清洗粒子(11)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所述的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，其特征在于近上管板(12)处设计有排气管(1)，排气管(1)的根数为1～6。
6.根据权利要求1所述的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，其特征在于配气管A(8)和配气管B(9)可以设置在壳体(1)内，也可以设置在壳体(2)外。
专利摘要立式列管传热设备管外污垢清洗困难。该专利提出的管外污垢三相流态化在线清洗型立式列管传热设备，在壳体底部安装有耐老化、容易弯曲变形的软塑料布气软管，布气软管上开设有均布排列的喷气孔。喷出的清洗气体使壳程液体快速上升，带动固体粒子形成剧烈运动、上下自然循环流动的三相流态化清洗液，实现管外污垢在线、快速、均匀的清洗，可以保障设备长期高效运行，并且清洗费用低廉。与传统设备相比，制造简便，几乎不增加制造费用。
文档编号F28G9/00GK2674392SQ200420035069
公开日2005年1月26日 申请日期2004年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者俞秀民, 俞天兰, 彭德其, 吴金香, 支校衡, 刘桂英, 谢琪, 刘吉兆 申请人:株洲工学院帅科机械清洗研究所