微通道换热器超高压水射流清洗系统及方法与流程

本发明属于换热装置技术领域，涉及一种微通道换热器超高压水射流清洗系统及方法。

背景技术：

微通道换热器采用数以万计的微小(毫米级)通道作为热交换介质流道，具有强化传热效果优越、结构紧凑、耐高温、耐高压、安全可靠等诸多优点，在制冷空调、石油天然气、核工业、化工工业、电力工业等领域应用广泛。

由于采用了微小尺度的通道结构，换热器在运行过程中常出现微通道局部堵塞的问题，堵塞严重时会导致设备传热能力大幅降低，进而严重影响设备所在工艺系统的正常运转。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种微通道换热器超高压水射流清洗系统及方法，该系统及方法能够清除微通道换热器内部形成的堵塞，保证换热器可靠、稳定运行。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微通道换热器超高压水射流清洗系统，包括高压水喷射系统、压缩空气系统和换热介质管道；

所述高压水喷射系统包括依次连接的水箱6、第一高压水管道7、高压水泵8、第二高压水管道9、高压水软管11和高压水喷枪12；

压缩空气系统包括依次连接的空气压缩机13、第一空气管道14、储气罐15、第二空气管道16、空气干燥机18、第三空气管道19、空气加热器20、第四空气管道22、第一空气支管23、第二空气支管25；其中第四空气管道22出口分两路，一路连通第一空气支管23，另一路连通第二空气支管25；

换热介质管道包括第一高温介质管道3a、第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第二高温介质管道3b、第一低温介质管道3c、第一低温介质短管2c、第二低温介质短管2d和第二低温介质管道3d；所述换热介质管道中第一高温介质管道3a的出口与第一高温介质短管2a的入口相连通，第一高温介质短管2a的出口与微通道换热器高温介质入口1a相连通，微通道换热器高温介质出口1b与第二高温介质短管2b的入口相连通，第二高温介质短管2b的出口与第二高温介质管道3b的入口相连通，第一低温介质管道3c的出口与第一低温介质短管2c的入口相连通，第一低温介质短管2c的出口与微通道换热器低温介质入口1c相连通，微通道换热器低温介质出口1d与第二低温介质短管2d的入口相连通，第二低温介质短管2d的出口与第二低温介质管道3d的入口相连通；

所述第一空气支管23的出口与第一高温介质管道3a相连通，第二空气支管25的出口与第一低温介质管道3c相连通。

所述第二高压水管道9上设置有高压水截断阀10，第二空气管道16上设置有过滤器17，第四空气管道22上设置有第一空气截断阀21，第一空气支管23上设置有第二空气截断阀24，第二空气支管25上设置有第三空气截断阀26，第一高温介质管道3a上设置有高温介质截断阀4，第一低温介质管道3c上设置有低温介质截断阀5。

所述高压水泵8的压力、流量范围为100～250mpa、40～80l/min；高压水泵8配置变频电机，以适用于不同的工况条件。

为了对换热器不同部位进行射流清洗，所述高压水喷射系统配置可移动底座。

所述水箱6中的射流水根据微通道换热器通道材质的不同采用自来水、软化水或去离子水。

所述第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第一低温介质短管2c和第二低温介质短管2d均采用法兰或螺纹接口形式以便于拆卸。

所述的微通道换热器超高压水射流清洗系统的清洗方法，包括以下步骤：

步骤1：拆除第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第一低温介质短管2c和第二低温介质短管2d，准备工作结束；

步骤2：打开高压水截断阀10，启动高压水喷射系统，操作高压水喷枪12分别从微通道换热器高温介质入口1a、微通道换热器高温介质出口1b、微通道换热器低温介质入口1c和微通道换热器低温介质出口1d处对换热器微通道进行高压水射流冲洗，直至肉眼观察不到堵塞物残渣随水流排出为止，停运高压水喷射系统，关闭高压水截断阀10，射流清洗工作结束；高压水喷枪12将高压低流速的水转换成低压高流速射流，射流在污垢层或沉积物上产生巨大的压强使其粉碎、剥离，从而实现除垢、疏堵；

步骤3：安装第一高温介质短管2a和第一低温介质短管2c，关闭高温介质截断阀4和低温介质截断阀5，打开第一空气截断阀21、第二空气截断阀24和第三空气截断阀26，启动压缩空气系统，利用洁净、干燥的热空气对换热器微通道进行吹扫，观察换热器高、低温介质出口处无水雾随空气流排出后继续吹扫15分钟，停运压缩空气系统，关闭第一空气截断阀21、第二空气截断阀24和第三空气截断阀26，吹扫工作结束；压缩空气用于吹扫、带出射流清洗后残留在微通道换热器内部的水分，以保证换热器的正常运行；空气加热器20用于提升压缩空气温度，提高吹扫效率；

步骤4：安装第二高温介质短管2b、第二低温介质短管2d，打开高温介质截断阀4和低温介质截断阀5，系统恢复工作。

本发明提供的微通道换热器超高压水射流清洗系统及方法利用射流水的高动能对换热器传热面进行连续冲击洗刷，从而使传热面上附着的污垢物脱落，达到清洗表面、疏通堵塞的目的，本发明具有以下有益效果：

1)应用范围广，适用于各种结构复杂的微通道换热器；2)射流水流量、压力可调，对换热器本体无损伤；3)清洗效率高，成本低；4)无污染，能耗低；5)水分无残留，不影响换热设备恢复使用。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

其中，1为微通道换热器、1a为换热器高温介质入口、1b为换热器高温介质出口、1c为换热器低温介质入口、1d为换热器低温介质出口、2a为第一高温介质短管、2b为第二高温介质短管、2c为第一低温介质短管、2d为第二低温介质短管、3a为第一高温介质管道、3b为第二高温介质管道、3c为第一低温介质管道、3d为第二低温介质管道、4为高温介质截断阀、5为低温介质截断阀、6为水箱、7为第一高压水管道、8为高压水泵、9为第二高压水管道、10为高压水截断阀、11为高压水软管、12为高压水喷枪、13为空气压缩机、14为第一空气管道、15为储气罐、16为第二空气管道、17为过滤器、18为空气干燥机、19为第三空气管道、20为空气加热器、21为第一空气截断阀、22为第四空气管道、23为第一空气支管、24为第二空气截断阀、25为第二空气支管、26为第三空气截断阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的微通道换热器超高压水射流清洗系统包括高压水喷射系统、压缩空气系统和换热介质管道。

其中，高压水喷射系统包括水箱6、第一高压水管道7、高压水泵8、第二高压水管道9、高压水软管11和高压水喷枪12，水箱6的出口与第一高压水管道7的入口相连通，第一高压水管道7的出口与高压水泵8的入口相连通，高压水泵8的出口与第二高压水管道9的入口相连通，第二高压水管道9的出口与高压水软管11的入口相连通，高压水软管11的出口与高压水喷枪12的入口相连通。

压缩空气系统包括空气压缩机13、第一空气管道14、储气罐15、第二空气管道16、空气干燥机18、第三空气管道19、空气加热器20、第四空气管道22、第一空气支管23和第二空气支管25，空气压缩机13的出口与第一空气管道14的入口相连通，第一空气管道14的出口与储气罐15的入口相连通，储气罐15的出口与第二空气管道16相连通，第二空气管道16的出口与空气干燥机18的入口相连通，空气干燥机18的出口与第三空气管道19的入口相连通，第三空气管道19的出口与空气加热器20的入口相连通，空气加热器20的出口与第四空气管道22的入口相连通，第四空气管道22的出口分别与第一空气支管23及第二空气支管25的入口相连通。

换热介质管道包括第一高温介质管道3a、第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第二高温介质管道3b、第一低温介质管道3c、第一低温介质短管2c、第二低温介质短管2d和第二低温介质管道3d，第一高温介质管道3a的出口与第一高温介质短管2a的入口相连通，第一高温介质短管2a的出口与微通道换热器高温介质入口1a相连通，微通道换热器高温介质出口1b与第二高温介质短管2b的入口相连通，第二高温介质短管2b的出口与第二高温介质管道3b的入口相连通，第一低温介质管道3c的出口与第一低温介质短管2c的入口相连通，第一低温介质短管2c的出口与微通道换热器低温介质入口1c相连通，微通道换热器低温介质出口1d与第二低温介质短管2d的入口相连通，第二低温介质短管2d的出口与第二低温介质管道3d的入口相连通。

所述第一空气支管23的出口与第一高温介质管道3a相连通，第二空气支管25的出口与第一低温介质管道3c相连通，第二高压水管道9上设置有高压水截断阀10，第二空气管道16上设置有过滤器17，第四空气管道22上设置有第一空气截断阀21，第一空气支管23上设置有第二空气截断阀24，第二空气支管25上设置有第三空气截断阀26，第一高温介质管道3a上设置有高温介质截断阀4，第一低温介质管道3c上设置有低温介质截断阀5。

需要说明的是，本发明利用射流水冲击、洗刷、去除传热表面附着的污垢物，疏通微通道换热器；高压水泵的作用为建立水的高压头，调节控制水压和流量；高压水喷枪的作用为将高压低流速的水转换成低压高流速射流，射流在污垢层或沉积物上产生巨大的压强使其粉碎、剥离，从而实现除垢、疏堵；压缩空气的作用为吹扫、带出射流清洗后残留在微通道换热器内部的水分，以保证换热器的正常运行；空气加热器的作用为提升压缩空气温度，提高吹扫效率；高、低温介质短管的作用是为射流清洗、空气吹扫提供工艺接口和操作空间。

高压水泵的压力是根据污垢物的压力强度和被清洗材料的抗压强度来综合确定的，水泵的压力应超过污垢物的压力强度并远小于被清洗材料的抗压强度，以保证高效清洗的同时不会损坏设备本体。清洗微通道换热器时，应选择超高压小流量的电机驱动高压泵，推荐的压力、流量范围为100～250mpa、40～80l/min。为了对压力、流量进行调节，高压水泵需要配置变频电机，以适用于不同的工况条件。为了对换热器不同部位进行射流清洗，高压水喷射系统应配置可移动底座。根据微通道换热器通道材质的不同，射流水可采用自来水、软化水或去离子水。高、低温介质短管均采用法兰或螺纹接口形式以便于拆卸，短管长度根据高压水喷枪的尺寸和操作距离要求确定。

本发明所述的微通道换热器超高压水射流清洗方法包括以下步骤：

步骤1：关闭高温介质截断阀4、低温介质截断阀5、第二空气截断阀24和第三空气截断阀26，拆除第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第一低温介质短管2c和第二低温介质短管2d；

步骤2：将高压水喷枪12移动至第一高温介质短管2a处，使喷头对准微通道换热器高温介质入口1a，利用变频电机设定高压水泵8的压力和流量，打开高压水截断阀10，启动高压水喷射系统，操作高压水喷枪从微通道换热器高温介质入口1a处对换热器微通道进行超高压水射流清洗，污水则由微通道换热器高温介质出口1b排出，反复冲洗直至肉眼观察不到污垢物残渣随水流排出为止；重复上述过程，利用高压水喷枪12分别从微通道换热器高温介质出口1b、微通道换热器低温介质入口1c和微通道换热器低温介质出口1d处对换热器微通道进行超高压水冲洗；完成后停运高压水喷射系统，关闭高压水截断阀10，射流冲洗工作结束；

步骤3：安装第一高温介质短管2a和第一低温介质短管2c，打开第一空气截断阀21、第二空气截断阀24和第三空气截断阀26，启动压缩空气系统，利用洁净、干燥的热空气从微通道换热器高温介质入口1a和微通道换热器低温介质入口1c分别对换热器高、低温介质微通道进行吹扫，观察微通道换热器高温介质出口1b和微通道换热器低温介质出口1d处无水雾随空气流排出后继续吹扫15分钟，停运压缩空气系统，关闭第一空气截断阀21、第二空气截断阀24和第三空气截断阀26，吹扫工作结束；

步骤4：安装第二高温介质短管2b和第二低温介质短管2d，打开高温介质截断阀4和低温介质截断阀5，工艺系统恢复工作。

实施例一

超临界二氧化碳布雷顿循环中的回热器为微通道换热器，该换热器高、低温介质均为超临界二氧化碳，高温介质入口参数为9mpa、350℃，高温介质微通道当量直径为1mm，低温介质入口参数为20mpa、100℃，低温介质微通道当量直径为1mm，换热器微通道材质为316l不锈钢；高压水泵8为采用变频电机驱动的高压柱塞泵，最高压力280mpa、最大流量100l/min，通过调节电机频率控制泵出口水压为200mpa、水流量60l/min，水箱6中盛放10m³的软化水，高压水喷枪12的长度为1000mm；压缩空气系统提供5nm³/min、0.8mpa、60℃的洁净、干燥、热空气用于后续吹扫；第一高温介质短管2a、第二高温介质短管2b、第一低温介质短管2c和第二低温介质短管2d均采用法兰连接，长1200mm、直径dn200、材质为20#钢。