废气余热回收自动清洗非均布热管换热器及自动清洗方法与流程

本发明涉及一种热管换热器，尤其是应用于热定型废气余热回收自动清洗非均布热管换热器及自动清洗方法。

技术背景

作为印染大国，我国在印染装备及技术中仍存在许多不足，如能耗高，排污大等问题。热定型机是印染过程中的重要装备，其主要功能是对经前处理后的织物进行气流烘干、拉幅定型等后整理工作。通过热定型，可有效改善织物前处理后出现的幅宽不匀，纬纱歪斜等现象，提高织物的机械性能及产品舒适性。但热定型机在工作中会产生大量的高温废气，直接排放将造成大量的能源浪费。因此，若对热定型机工作时排放的高温废气进行余热回收，就可以有效减少印染行业的能耗，降低生产成本。一种有效的办法为采用换热器对高温印染废气进行余热回收。目前，换热器技术比较成熟，市场上的换热器主要分为板式换热器、壳式换热器、热管式换热器等。但由于热定型高温废气中包含印染助剂和溶剂的挥发物和冷凝物，还含有细小的织物纤维和尘埃。这些杂质易于附着在管道表面，降低换热器的工作效率，严重时还会阻塞换热器，导致换热器失效。因此，热定型余热回收换热器的设计与优化还需考虑流道堵塞的问题。

针对印染余热回收换热器，中国发明专利（cn104075615a）公开了一种管壳式换热器，通过机械方式去除通流区域的固体油污，将清洁板与动力丝杠装配在一起，清洁板可沿丝杠在换热器通流区域内移动，刮铣固体油污达到清洗的目的。该换热器可实现对通流通道的清洗功能，但未能实现对清洗功能的自动控制。

中国发明专利（cn103424029a）公开了一种管壳式换热器，具体应用于涤纶生产过程，采用化学方法对换热器内部的细小涤纶纤维进行清洗。采用的原理是高温条件下三甘醇可溶解涤纶。发明的清洗效果较好，但是时间消耗过长，且不能实现清洗的自动控制。

目前应用于热定型废气余热回收的换热器普遍存在换热效率低，热定型废气流道易阻塞的问题，这都限制了热定型废气余热回收的换热器的大范围推广，因此，有必要提出一种换热效率高，对热定型废气流道杂质污染物进行自动清洗的换热器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种废气余热回收自动清洗非均布热管换热器及自动清洗方法。本发明通过增加自动清洗组件并进行自动清洗控制，实现换热器的自动清洗。通过对流道内的阻塞程度和热管表面的油污附着程度进行分析，并对热定型废气通道杂质污染物进行自动清洗，可有效提高换热器的换热效率，并防止换热器堵塞。而且，本发明的热管采用非均布布置，流体与热管更有效接触，有效提高换热器的换热效率。本换热器效率高，使用寿命长，防堵塞性能好，可实现热定型废气余热的有效回收，有效降低企业的工作成本，特别适用于印染企业的热定型废气余热回收场合。

本发明采用的技术方案是：

一种废气余热回收自动清洗非均布热管换热器，包括换热器壳体，所述的换热器壳体内安装有热管换热部件和自动清洗组件；其中：

所述的热管换热部件安装在换热器壳体内，并将换热器壳体内部分隔为互不混合的下层热流通道和上层冷流通道；所述热管换热组件包括中间隔板，所述中间隔板上开设有非均布阵列结构排布的通孔，所述的非均布阵列结构排布的通孔上竖直插入安装有非均布阵列结构排布的热管，且被所述中间隔板分隔成位于下层热流通道内的蒸发段和位于上层冷流通道的冷凝段；

所述的位于下层热流通道位置的换热器壳体的两侧壁上分别开设有热定型废气进口和热定型废气出口，且所述的热定型废气进口和热定型废气出口同轴心开设；所述的位于上层冷流通道位置的换热器壳体的两侧壁上分别开设有新风进口和新风出口，且所述的新风进口和新风出口同轴心开设；所述热定型废气进口、新风进口位于换热器壳体的同侧，所述热定型废气出口、新风出口位于换热器壳体的同侧；所述的换热器壳体内底面中心位置开设有圆形凹槽，所述的圆形凹槽的中心位置开设有中心圆形通孔；所述的中心圆形通孔外侧的圆形凹槽上均布开设有第一周向圆形通孔；

所述的换热器壳体内底面的圆形凹槽上安装有自动清洗组件；所述的自动清洗组件包括活动清洗件，密封垫和固定螺母；所述的活动清洗件包括装配在圆形凹槽上的圆盘，所述的圆盘上均布开设有与第一周向圆形通孔位置对应的第二周向圆形通孔；所述的圆盘18中心位置安装有与第一步进电机输出轴柔性相连且能穿过中心圆形通孔的圆柱体，圆柱体外表面加工有螺纹,所述的固定螺母与圆柱体外表面加工有螺纹螺合相连，所述的固定螺母还与第二步进电机输出轴连接；所述的圆形凹槽与圆盘之间安装有密封垫，所述的密封垫中心位置开设有供圆柱体穿过用的通孔；所述的密封垫上均布开设有与第一周向圆形通孔位置对应的第三周向圆形通孔。

所述的换热器壳体底面中心位置的中心圆形通孔的直径大于第一周向圆形通孔的直径。

所述的活动清洗件的圆盘的直径小于换热器壳体底面圆形凹槽的直径，所述圆盘的高度小于换热器壳体底面圆形凹槽的深度；所述的圆柱体直径小于换热器壳体底面中心圆形通孔的直径，所述的圆柱体长度大于换热器壳体底面圆形凹槽上的中心圆形通孔的深度。

所述的换热器壳体底面中心位置的圆形凹槽上的第一周向圆形通孔的孔径与活动清洗件的圆盘上第二周向圆形通孔的孔径、密封垫上的第三周向圆形通孔的孔径均相同。

所述的换热器壳体与中间隔板采用焊接方式相连；且所述的换热器壳体为铝合金换热器壳体。

所述的热定型废气进口、新风进口、热定型废气出口、新风出口处分别安装有热电偶和压力传感器；所述的压力传感器和热电偶分别与信号处理装置相连，所述的信号处理装置与微处理器相连，所述的微处理器通过信号处理装置分别与第一步进电机、第二步进电机和液压泵相连；所述第一步进电机与活动清洗件的圆柱体相连；所述的第二步进电机与固定螺母相连；所述液压泵26与清洗液瓶相连。

一种废气余热回收自动清洗非均布热管换热器的自动清洗方法，包括如下步骤：当换热器开始工作前，所述活动清洗件的圆盘上的第二周向圆形通孔与换热器壳体底面上的第一周向圆形通孔的位置错开而不能形成流道；所述固定螺母初始时与圆柱体外表面的螺纹相配合，拧紧在换热器壳体的底面上，将活动清洗件的圆盘与换热器壳体的底面压紧，在不要求清洗的工作状态下实现密封；

当换热器工作时，采用所述热电偶分别测量热定型废气进口与热定型废气出口之间的温度差，新风进口与新风出口之间的温度差；采用所述压力传感器分别测量热定型废气进口与热定型废气出口之间的压力差，新风进口与新风出口之间的压力差，并将压差信号和温差信号传递给微处理器；微处理器得到温度差和压力差信号后，进行计算处理，并与预先设定的温度差标准值与压力差标准值进行比较分析；当实际温度差值小于最小温度差标准值或实际压力差值大于最大压力差标准值时，所述微处理器向第二步进电机发出执行信号，第二步进电机转动，拧松固定螺母，带动活动清洗件的圆柱体上升；所述微处理器向第二步进电机发出执行信号，第二步进电机转动，带动活动清洗件的圆柱体转动；使活动清洗件的圆盘的第二周向圆形通孔与换热器壳体底面上的第一周向圆形通孔、密封垫上的第三周向圆形通孔的位置对齐形成流道；同时所述微处理器向液压泵发出执行命令，液压泵启动，清洗液瓶输送其内盛有的清洗液经液压泵后流经换热器壳体底面上的第一周向圆形通孔和活动清洗件的第二周向圆形通孔后对下层热流通道进行清洗，清洗下来的杂质污染物随热定型废气出口流出换热器壳体；

在清洗的同时，所述微处理器持续接受热电偶和压力传感器传递来的温度差和压力差信号，并与设定的标准值进行比较，当实际温度差值大于最大温度差标准值且实际压力差值小于最小压力差标准值时，所述微处理器对液压泵发送停止指令，液压泵停止工作；所述微处理器向第一步进电机发出执行信号，第一步进电机转动，带动活动清洗件的圆柱体转动，使活动清洗件的圆盘上的第二周向圆形通孔与换热器壳体底面上的第一周向圆形通孔位置错开不能形成流道；同时，所述微处理器向第二步进电机发出执行信号，第二步进电机转动，拧紧固定螺母，带动活动清洗件的圆柱体下降，将活动清洗件的圆盘与换热器壳体的底面压紧，实现密封。

本发明的有益效果：

首先，本发明在换热器中增加了自动清洗结构，通过对热定型废气流道进行监测和清洗，可有效提高换热器的传热效率，降低热定型废气对下层热流通道的阻塞程度。其次，本发明通过提出一种印染热定型废气余热回收自动清洗非均布热管换热器及自动清洗方法，可实现换热器的自动清洗。这就可以节省很多人工拆卸清洗作业时间。因此，自动清洗结构的设置可有效提高了换热器的工作效率，降低企业成本。而且本发明的热管采用非均布阵列结构排布。通过改善热管分布，换热流体与热管的接触更加充分均匀，进一步提高了换热效率。

具体附图说明

图1是本发明的装配示意图；

图2是图1的外部结构示意图；

图3是图1中换热器壳体内底面的结构示意图；

图4是图1中中间隔板和热管相连时的结构示意图；

图5是图1中热管换热部件和自动清洗组件的工作原理图；

图6是图5中中间隔板的结构示意图；

图7是图5中活动清洗部件、密封垫与换热器壳体之间的安装示意图；

图8是图5中活动清洗部件的结构示意图；

图9本发明硬件框图；

图10本发明中换热器控制流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，本实施例所述的一种印染热定型废气余热回收自动清洗非均布热管换热器，如图1-8所示，一种废气余热回收自动清洗非均布热管换热器，包括换热器壳体1，所述的换热器壳体1内安装有热管换热部件2和自动清洗组件3；其中：

所述的热管换热部件2安装在换热器壳体1内，并将换热器壳体1内部分隔为互不混合的下层热流通道11和上层冷流通道12；所述热管换热组件2包括中间隔板14，所述中间隔板14上开设有非均布阵列结构排布的通孔，所述的非均布阵列结构排布的通孔上竖直插入安装有非均布阵列结构排布的热管13，且被所述中间隔板14分隔成位于下层热流通道11内的蒸发段和位于上层冷流通道12的冷凝段；

所述的位于下层热流通道11位置的换热器壳体1的两侧壁上分别开设有热定型废气进口4和热定型废气出口6，且所述的热定型废气进口4和热定型废气出口6同轴心开设；所述的位于上层冷流通道12位置的换热器壳体1的两侧壁上分别开设有新风进口5和新风出口7，且所述的新风进口5和新风出口7同轴心开设；所述热定型废气进口4、新风进口5位于换热器壳体1的同侧，所述热定型废气出口6、新风出口7位于换热器壳体1的同侧；所述的换热器壳体1内底面中心位置开设有圆形凹槽，所述的圆形凹槽的中心位置开设有中心圆形通孔9；所述的中心圆形通孔9外侧的圆形凹槽上均布开设有第一周向圆形通孔10；

所述的换热器壳体1内底面的圆形凹槽上安装有自动清洗组件3；所述的自动清洗组件3包括活动清洗件15，密封垫16和固定螺母17；所述的活动清洗件15包括安装在圆形凹槽上的圆盘18，所述的圆盘18上均布开设有与第一周向圆形通孔10位置对应的第二周向圆形通孔19；所述的圆盘18中心位置安装有与第一步进电机25输出轴柔性相连且能穿过中心圆形通孔9的圆柱体20，圆柱体20外表面加工有螺纹,所述的固定螺母17与圆柱体20外表面加工有螺纹螺合相连，所述的固定螺母17还与第二步进电机28输出轴连接；所述的圆形凹槽与圆盘18之间安装有密封垫16，所述的密封垫16中心位置开设有供圆柱体20穿过用的通孔；所述的密封垫16上均布开设有与第一周向圆形通孔10位置对应的第三周向圆形通孔8。所述的密封垫16厚度为2mm。

所述的换热器壳体1底面中心位置的中心圆形通孔9的直径大于第一周向圆形通孔10的直径。

所述的活动清洗件15的圆盘18的直径小于换热器壳体1底面圆形凹槽的直径，所述圆盘18的高度小于换热器壳体1底面圆形凹槽的深度；所述的圆柱体20直径小于换热器壳体1底面中心圆形通孔9的直径，所述的圆柱体20长度大于换热器壳体1底面圆形凹槽上的中心圆形通孔9的深度。

所述的换热器壳体1底面中心位置的圆形凹槽上的第一周向圆形通孔10的孔径与活动清洗件15的圆盘18上第二周向圆形通孔19的孔径、密封垫16上的第三周向圆形通孔8的孔径均相同。

所述的换热器壳体1和中间隔板14采用焊接方式相连，保证其密封性；且所述的换热器壳体1为铝合金换热器壳体。

本实施例中硬件部分为：所述的热定型废气进口4、新风进口5、热定型废气出口6、新风出口7处分别安装有热电偶21和压力传感器22；所述的压力传感器22和热电偶21分别与信号处理装置23相连，所述的信号处理装置23与微处理器24相连，所述的微处理器24通过信号处理装置23分别与第一步进电机25、第二步进电机28和液压泵26相连；所述第一步进电机25与活动清洗件15的圆柱体20相连；所述的第二步进电机28与固定螺母17相连；所述液压泵26与清洗液瓶27相连。

一种废气余热回收自动清洗非均布热管换热器的自动清洗方法，如图5、图9、图10所示，上层冷流通道12中流动的是常温新风，下层热流通道11中流动的是高温热定型废气，高温热定型废气将热量通过中间隔板14和传热效率很高的热管13传递给上层冷流通道12中的常温新风，完成换热器内高温热定型废气和常温新风的热交换，从而实现对高温热定型废气的余热回收。包括如下步骤：当换热器开始工作前，所述活动清洗件15的圆盘18上的第二周向圆形通孔19与换热器壳体1底面上的第一周向圆形通孔10的位置错开而不能形成流道；所述固定螺母17初始时与圆柱体20外表面的螺纹相配合，拧紧在换热器壳体1的底面上，将活动清洗件15的圆盘18与换热器壳体1的底面压紧，在不要求清洗的工作状态下实现密封，防止热定型废气通过活动清洗件15的第二周向圆形通孔19流到清洗液瓶所在的管道中，导致热定型废气泄漏。

当换热器工作时，随着换热器的工作时间的不断增加，高温热定期废气中携带的纤维，油污等杂质污染物会不断地附着在热管13和换热器壳体1的内表面，阻塞下层热流通道11。随着杂质污染物的不断沉积，换热器传热性能下降，导致下层热流通道11的热定型废气进口4与热定型废气出口6之间的压力差升高、上层冷流通道12上新风进口5与新风出口7之间的压力差升高，下层热流通道11的热定型废气进口4与热定型废气出口6之间的温度差、上层冷流通道12上新风进口5与新风出口7之间的温差均较正常工作状态偏低。因此，本实施例采用所述热电偶21分别测量热定型废气进口4与热定型废气出口6之间的温度差，新风进口5与新风出口7之间的温度差；采用所述压力传感器22分别测量热定型废气进口4与热定型废气出口6之间的压力差，新风进口5与新风出口7之间的压力差，并将压差信号和温差信号传递给微处理器24；微处理器24得到温度差和压力差信号后，进行计算处理，并与预先设定的温度差标准值与压力差标准值进行比较分析；当实际温度差值小于最小温度差标准值或实际压力差值大于最大压力差标准值时，所述微处理器24向第二步进电机28发出执行信号，第二步进电机28转动，拧松固定螺母17，带动活动清洗件15的圆柱体20上升；所述微处理器24向第二步进电机28发出执行信号，第二步进电机28转动，带动活动清洗件15的圆柱体20转动，使活动清洗件15的圆盘18的第二周向圆形通孔19与换热器壳体1底面上的第一周向圆形通孔10、密封垫16上的第三周向圆形通孔8的位置对齐形成流道；同时所述微处理器24向液压泵26发出执行命令，液压泵26启动，清洗液瓶27输送其内盛有的清洗液经液压泵26后流经换热器壳体1底面上的第一周向圆形通孔10和活动清洗件15的第二周向圆形通孔19后对下层热流通道11进行清洗，清洗下来的杂质污染物随热定型废气出口6流出换热器壳体1；

在清洗的同时，所述微处理器24持续接受热电偶21和压力传感器22传递来的温度差和压力差信号，并与设定的标准值进行比较，当实际温度差值大于最大温度差标准值且实际压力差值小于最小压力差标准值时，所述微处理器24对液压泵26发送停止指令，液压泵26停止工作；所述微处理器24向第一步进电机25发出执行信号，第一步进电机25转动，带动活动清洗件15的圆柱体20转动，使活动清洗件15的圆盘18上的第二周向圆形通孔19与换热器壳体1底面上的第一周向圆形通孔10位置错开不能形成流道；同时，所述微处理器24向第二步进电机28发出执行信号，第二步进电机28转动，拧紧固定螺母17，带动活动清洗件15的圆柱体20下降，将活动清洗件15的圆盘18与换热器壳体1的底面压紧，实现密封。此时换热器不进行清洗作业。

首先本实施例在换热器中增加了自动清洗结构，通过对热定型废气流道进行监测和清洗，可有效提高换热器的传热效率，降低热定型废气对下层热流通道的阻塞程度。其次本实施例通过提出一种印染热定型废气余热回收自动清洗非均布热管换热器的自动清洗方法，可实现换热器的自动清洗。这就可以节省很多人工拆卸清洗作业时间。因此，自动清洗结构的设置可有效提高了换热器的工作效率，降低企业成本。而且本实施例的热管采用非均布阵列结构排布。通过改善热管分布，换热流体与热管的接触更加充分均匀，进一步提高了换热效率。