专利名称：壳管式换热器的烟垢自动清除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及壳管式换热器的烟垢清除技术领域，特别涉及一种壳管式换热器的烟 垢自动清除装置。
背景技术：
由各种燃烧物如燃煤、燃油等燃烧产生的高温烟气，一般都含有大量的烟灰物。在 各种壳管式换热器中，当高温烟气通过换热管时，这些燃料中未完全燃烧或不可燃烧的物 质就会被吸附在换热管的内表面，形成烟垢，并随着运行时间的增加，会越积越厚。这些残 留物不但影响热量的传递，而且会导致被加热表面腐蚀。因此，烟垢如不及时清除，会严重 影响换热效果，甚至造成换热效率大幅度下降，以致设备不能正常工作。对壳管式换热器的烟垢清除(其实主要是对锅炉一类换热器烟垢的清除)，虽然 国内外已有人工清刷或蒸汽清除等方法，近年来还发展了化学清洗剂清除烟垢，但烟垢清 除率参差不齐，且一般都要停机甚至拆卸设备才能进行，难以达到理想效果。目前，我国多 数电站或工业锅炉都只能听任烟垢危害，或加大换热面积，以求维持设备的运行。但对于另外一些广泛而又专门应用的场合，像发动机尾气余热的利用，其采用的 壳管式换热器，则往往不能以加大设备体积或停机、拆卸等方法来解决烟垢清除的问题。而 这种余热利用正是当前开发节能技术的重要领域。例如用于渔船的一种利用发动机尾气余 热的吸收式热能制冰设备，环境要求其体积小、重量轻；渔获保鲜制冰要求连续工作；而吸 收式制冷要求的热源温度在320°C以上，其换热器须有较高的换热效率，换热管烟垢稍有积 聚，换热效率就会迅速下降，高温烟气热交换产生的过热蒸汽便达不到热能制冷要求的温 度。因此，如不在运行过程中及时清除换热管内的烟垢，设备是不可能正常工作的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种壳管式换热器的烟垢自动清除装置；以解决壳管式换 热器、特别是用于发动机尾气余热利用系统的壳管式换热器内换热管的烟垢能及时地且设 备无须停机或拆卸即可有效清除的问题，保证设备连续正常工作，从而使热能利用、特别是 发动机尾气余热的利用进入到实际可行的阶段。本发明所提出的技术解决方案是这样的一种壳管式换热器的烟垢自动清除装 置，包括管形壳体，所述管形壳体为变径管，该管形壳体一端面与壳管式换热器一端面匹配 紧密连接，管形壳体另一端面与烟气管一端面匹配紧密连接，其特征在于所述管形壳体内 设有靠近且平行于所述壳管式换热器内一组换热管端口平面的喷气管，该喷气管上设有一 组分别正对所述各换热管端口的喷气口，一传动机构带动所述喷气管上的一组喷气口按顺 序对所述壳管式换热器内全组换热管内烟垢进行喷气清除，所述传动机构通过电机及其传 动轴驱动，所述喷气管通过进气管与压缩空气源相连接，电机和设在进气管上的阀门的动 作通过控制器进行控制。当所述壳管式换热器内一组换热管呈等距圆环形排布时，所述喷气管呈直角形，该喷气管的第1段位于所述壳管式换热器和所述管形壳体的中轴线上，并通过一对定位轴 套和支承座活动支承在管形壳体内壁上，该喷气管的第1段与所述传动轴通过一对伞齿轮 传动连接，所述喷气管的第1段下端口与进气管内端口通过套管作活动、贯通连接，所述喷 气管的第2段上部开有一排一一正对等距圆环形排列的换热管端口的喷气口，且该段的末 端封闭。当所述壳管式换热器内一组换热管呈纵横向方阵式排布时，所述喷气管呈直管 形且两端封闭，该喷气管中央与所述进气管的内端口贯通连接，所述喷气管上部开有一排 一一正对方阵式排列的换热管端口的喷气口，一根平行于该组换热管端口平面的丝杆通过 一对轴承座活动支承在所述管形壳体对称的两壁上，与该丝杆螺纹配合的丝母一侧固定有 所述进气管内端部，进气管可以采用金属伸缩管，平行于该丝杆且两端分别固定在所述一 对轴承座上的导向杆与所述丝母上的通孔滑动配接，所述丝杆一端与所述传动轴一端相连 接。与现有技术相比，本发明具有如下显著效果(1)本发明的壳管式换热器的烟垢自动清除装置串接于高温烟气出口与壳管式换 热器进气口之间，其中的除垢机构仅为一管状的喷气管及其传动机构，占用空间小，基本不 影响高温烟气的流通。烟垢的清除是利用外加的高压空气作为工质喷刷换热管内壁，高压 空气和喷刷分离的烟尘叠加在高温烟气中被排放，不影响换热过程。因此，可在壳管式换热 器的正常运行过程中将其烟垢清除，无须停机或拆卸，保证壳管式换热器连续运行中能自 动清除换热管内的烟垢。(2)本发明装置的控制器，能根据装置换热效果的参数值，发出信号，启动高压空 气阀门和喷气管动作，自动执行清除换热管内壁烟垢的操作。因此，能及时清除其烟垢以连 续保持换热系统的正常工况条件。为保持换热系统正常连续运行，一般在烟垢未大量积聚 时装置即启动清除烟垢的工作，此时，高压空气对换热管内壁初步积聚的烟垢能进行充分 喷刷，可获得较好的清除效果。(3)本发明装置结构简单、操作方便、自动检测、自动清除，仅用高压空气，耗能少， 成本低；如考虑到无须停机拆卸除垢、确保设备连续正常运行，则其经济效益更是难以估量。曾对一种渔船发动机尾气余热制冰设备在使用本发明装置前后的情况进行对比 发现，未加设本发明装置时，发动机运行一天后，其制冰设备的日制冰量下降到标称值的 1/2，一周后为标称值的1/4。而装设了本发明装置后，该制冰设备的日制冰量一直保持在标 称值上。本发明可广泛应用在各种余热利用场合的壳管式换热器。这些余热利用的场合， 包括汽车、渔船、发电机等所配备的发动机所排出的尾气、及所有燃烧系统排出的尾气余 热，还能应用于非余热场合的直接加热形式的热能转换。
图1是本发明实施例1的换热管呈等距圆环形排布的壳管式换热器烟垢自动清除 装置结构示意图。图2是图1所示A-A剖视图。
图3是图1所示B-B剖视图。图4是本发明实施例2的换热管呈纵横向方阵式排布的壳管式换热器烟垢自动清 除装置结构示意图。图5是图4所示C-C剖视图。图6是图4所示D-D剖视图。其中，附图标记说明如下1，管型壳体；2，进气管；5，支架；6，传动轴；9，支承座； 10，定位轴套13，套管；14，喷气口；17，空气压缩机；18，电磁阀；21，丝杆；22，轴承座；25，喷气管。
3，喷气管； 7，伞齿轮； 11，换热器连接口 15，壳管式换热器 19，控制器； 23，导向杆；
4，电机； 8，伞齿轮； 12，烟气管连接口 16，烟气管； 20，丝母； 24，进气管;
具体实施例方式通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。实施例1参见图1-图3所示，本发明的一种壳管式换热器的烟垢自动清除装置由管形壳体 1、进喷气管3及其传动机构、进气管2、电机4及其传动轴6、空气压缩机17和控制器19组 成。管形壳体1为变径管，其一端面与壳管式换热器15 —端面匹配紧密连接，形成换热器 连接口 11，管形壳体1另一端面与烟气管16—端面匹配紧密连接，形成烟气管连接口 12。 本实施例所采用的壳管式换热器15内的一组换热管是以等距圆环形排布的，喷气管3呈直 角形，其第1段中轴线位于壳管式换热器15和管形壳体1的同一中轴线上，并通过一对定 位轴套10和支承座9活动支承在管形壳体1内壁上，在喷气管3第1段与电机4的传动轴 6末端之间装有一对伞齿轮7、8。喷气管3第1段的下端口与进气管2内端口通过套管13 作活动、贯通连接，该套管13底部封闭，喷气管3第1段可在套管13内转动。进气管2外 端口通过电磁阀18与空气压缩机17的出气管相连接。喷气管3的第2段靠近且平行于壳 管式换热器15内一组换热管端口平面，喷气管3第2段的长度略短于壳管式换热器15管 体的内径，该喷气管3第2段上部开有一排一一正对等距圆环形排布的换热管端口的喷气 口 14，该喷气管3第2段末端封闭。工作时，高温烟气从烟气管16穿过管形壳体1进入壳管式换热器15内各换热管 中，经过一段时间后，例如5小时，在各换热管内会积聚到一定的烟垢，使其换热效率下降， 即日制冰量下降，这时，控制器19发出动作指令，启动电机4和打开电磁阀18，电机4通过 传动轴6、伞齿轮对7、8驱动喷气管3旋转，与此同时，压缩空气经进气管2进入喷气管3， 并通过喷气管3第2段的各喷气口 14对各换热管内壁进行轮番喷射，使其内壁附着的烟垢 剥落并被吹走，喷射时间根据实际需求而设定。实施例2参见图4-图6所示，本例的壳管式换热器的烟垢自动清除装置与实施例1不同之 处在于
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(1)壳管式换热器15内的一组换热管是以纵横向方阵式排布的；(2)喷气管25呈直管形且两端封闭，喷气管25中央与进气管24内端口贯通连接， 喷气管25的长度稍长于换热管方阵的边长，在喷气管25上部开有一排一一正对方阵排列 的换热管端口的喷气口 14;(3)喷气管25是作左、右往返运动的，因而其驱动机构是这样的平行于各换热管 端口平面的丝杆21通过一对轴承座22活动支承在管型壳体1对称的两壁上，与丝杆21螺 纹配合的丝母20 —侧固定有进气管24内端部，平行于丝杆21且两端分别固定在一对轴承 座22上的导向杆23与丝母20上的通孔滑动配接，丝杆21 —端与传动轴6 —端相连接。进 气管24可以采用金属伸缩管。其余结构及工作过程与实施例1相同。
权利要求
一种壳管式换热器的烟垢自动清除装置，包括管形壳体，该管形壳体一端面与壳管式换热器一端面匹配紧密连接，管形壳体另一端面与烟气管一端面匹配紧密连接，其特征在于所述管形壳体内设有靠近且平行于所述壳管式换热器内一组换热管端口平面的喷气管，该喷气管上设有一组分别正对所述各换热管端口的喷气口，一传动机构带动所述喷气管上的一组喷气口按顺序对所述壳管式换热器内全组换热管内烟垢进行喷气清除，所述传动机构通过电机及其传动轴驱动，所述喷气管通过进气管与压缩空气源相连接，电机和设在进气管上的阀门的动作通过控制器进行控制。
2.根据权利要求1所述的壳管式换热器的烟垢自动清除装置，其特征在于当所述壳 管式换热器内一组换热管呈等距圆环形排布时，所述喷气管呈直角形，该喷气管的第1段 位于所述壳管式换热器和所述管形壳体的中轴线上，并通过一对定位轴套和支承座活动支 承在管形壳体内壁上，该喷气管的第1段与所述传动轴通过一对伞齿轮传动连接，所述喷 气管的第1段下端口与进气管内端口通过套管作活动、贯通连接，所述喷气管的第2段上部 开有一排一一正对等距圆环形排列的换热管端口的喷气口，且该第2段的末端封闭。
3.根据权利要求1所述的壳管式换热器的烟垢自动清除装置，其特征在于当所述壳 管式换热器内一组换热管呈纵横向方阵式排布时，所述喷气管呈直管形且两端封闭，该喷 气管中央与所述进气管的内端口贯通连接，所述喷气管上部开有一排一一正对方阵式排列 的换热管端口的喷气口，一根平行于该组换热管端口平面的丝杆通过一对轴承座活动支承 在所述管形壳体对称的两壁上，与该丝杆螺纹配合的丝母一侧固定有所述进气管内端部， 平行于该丝杆且两端分别固定在所述一对轴承座上的导向杆与所述丝母上的通孔滑动配 接，所述丝杆一端与所述电机传动轴一端相连接。
4.根据权利要求1所述的壳管式换热器的烟垢自动清除装置，其特征在于所述管形 壳体为变径管。
5.根据权利要求1所述的壳管式换热器的烟垢自动清除装置，其特征在于所述进气 管外端通过电磁阀与空气压缩机的出气管相连接，控制器根据控制指令对所述电机和电磁 阀进行自动控制。
全文摘要
本发明公开了一种壳管式换热器的烟垢自动清除装置，该装置能自动将壳管式换热器的换热管内的烟垢及时地且无须停机或拆卸设备即可有效清除，保证设备连续正常工作。该装置串接于高温烟气出口与壳管式换热器进气口之间，装置的管形壳体内设有靠近且平行于壳管式换热器内一组换热管端口平面的喷气管，该喷气管上设有一组分别正对各换热管端口的喷气口，喷气管与电机之间接有一传动机构，喷气管通过进气管与压缩空气源相连接，控制器控制电机和设在进气管上的阀门使喷气管上的一组喷气口自动地按顺序对全组换热管内的烟垢进行喷气清除。本发明可广泛应用在各种余热利用场合的壳管式换热器。
文档编号F23J3/00GK101949545SQ20101050623
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者周志猎, 庞启东 申请人:佛山市汇控热能制冷科技有限公司