申请日2007.05.11
公开(公告)日2008.12.31
IPC分类号F28F13/00; F28G1/12; F28D7/02
摘要
螺旋流道式污水换热器及其清洗系统，其污水换热器可以是沉浸在清水槽内的螺旋蛇管换热器，也可以是螺旋管夹套换热器。整个螺旋流道、配沙管和进水回水管线的水平段都设置有螺旋线。螺旋线在平常运行时是对流传热强化元件，在污垢清洗时是旋液流态化发生器，污水流速只需要在0.5m/s以上就可以实现流道上下半周、内外半周的污垢清洗的均匀性，更不会发生粒子沉积堵塞。夹套内壁也是传热面。流态化清洗粒子的循环槽安装有流态化清洗液粒子浓度自动控制的配沙管。因此，污水换热器的效率高，阻力不大，可靠性高，操作简便，可以广泛地应用于污水作为冷热源利用的换热器。
权利要求书
1.螺旋流道式污水换热器及其清洗系统，由污水换热器(1)、螺旋流道(2)、螺旋结 构件(3)、粒子(10)、循环槽(8)、三通阀(6、15)、进水管线(14)、回水管线(5) 螺旋线(4)组成，其特征在于：污水换热器(1)螺旋流道(2)的全部、进水管线(14) 和回水管线(5)及其配沙管(13)的水平段管内都设置有螺旋线(4);粒子(10)循环 槽(8)与污水换热器(1)之间通过配送管(13)、回水管线(5)、进水管线(14)连接; 循环槽(8)分为上室(9)与下室(11)，采用连通阀(12)连接;上室(8)为粒子沉降 分离回收空间;下室(11)安装有配制流态化清洗液的配沙管(13)，配沙管(13)由文 丘里的喉部(17)、回沙孔(16)、喷流孔(18)构成。
2.根据权利要求1的螺旋流道式污水换热器及其清洗系统，其特征在于：污水换热器 (1)的结构形式可以是沉浸在清水槽内螺旋蛇管换热器(19)，也可以是螺旋管夹套换热 器(20);螺旋结构件(3)一般是螺旋蛇管(31)，也可以是螺旋半管(32)、螺旋板(33); 螺旋流道(2)的截面形状可以是圆形、半圆形、矩形。
说明书
螺旋流道式污水换热器及其清洗系统
技术领域
本实用新型涉及螺旋流道式污水换热器及其清洗系统，涉及螺旋流道式污水换热器的 传热强化和污垢在线清洗系统。它适用于螺旋夹套污水换热器和螺旋蛇管污水换热器及其 它结构形式的螺旋流道式污水换热器的螺旋流道内的水垢自动清洗及其对流传热强化节 能。
背景技术
工业炉高温烟气、尤其是应用最广数量最多的工业锅炉烟气，采用水喷淋法消烟洗涤 得到的热污水能源的利用，考虑到热污水需要先通过澄清槽澄清，然后再与清洁的冷水进 行热交换。现有的技术(例如，自洁式高温烟气余热利用及其净化系统，专利号 ZL200520051132.3，2006年12月13日)将澄清与热交换两个过程都在一台设备中完成， 虽然结构紧凑，但是缺点显然：一是螺旋流道内污垢在线清洗系统过于复杂，运行操作也 太复杂;二是螺旋流道内污垢在线清洗系统需要两台循环泵;三是最里面的夹套壁内侧生 长污垢以后无法清洗。
利用污水冷热源的热泵系统的污水-中介水换热器采用管壳式换热器(润桂兰、唐 志伟，污水源热泵系统的工程应用，节能，2006(12)45-50)，传热管内水垢严重影 响效率;若传热列管内水垢自动清洗，成本费用高。利用污水能源的热泵系统的换热器 采用螺旋蛇管换热器(李晓明、王磊，回收污水热能中换热器污垢性能的使用研究，化 工机械，2006，33(6)325-328)，对传热面的污垢清洗问题似乎只能靠选择材料铜来 缓解，现有的污垢清洗技术几乎都部适用;若污水在管外，螺旋蛇管外壁生长污垢以后 很难清洗;若污水设计在螺旋蛇管管内，螺旋蛇管内的污垢清洗问题与螺旋夹套换热器 的螺旋流道内的污垢清洗问题相同。
实用新型内容
本实用新型针对换热器螺旋流道污垢清洗存在的上述问题，提出一种螺旋流道式污水 换热器及其清洗系统，不仅传热强化效果好，在螺旋流道内污水流速0.5m/s左右就可以 实现在线流态化自动清洗，并且流态化清洗系统大大简化，费用更低，可靠性更高，可以 广泛地应用于螺旋夹套污水换热器和螺旋蛇管污水换热器及其它结构形式的螺旋流道式 污水换热器的螺旋流道内的污垢自动清洗及其对流传热强化节能。
本实用新型的技术方案为：螺旋流道式污水换热器及其清洗系统，由污水换热器、螺 旋流道、螺旋结构件、螺旋线、粒子、循环槽、三通阀、进水管线、回水管线等组成。污 水换热器的结构形式可以是沉浸在清水槽内的螺旋蛇管换热器，也可以是螺旋管夹套换热 器。螺旋结构件可以是螺旋蛇管、螺旋半管、也可以是螺旋板。螺旋流道的横截面形状可 以是圆形、半圆形、矩形，也可以是其它复杂形状。污水换热器螺旋流道的全部、进水管 线、回水管线及其流态化清洗液配送管的水平段管内都设置有螺旋线。螺旋线螺距T一般 为流道水力直径de的(1.0～2.5)倍。螺旋线一般为金属丝，也可以是塑包金属丝结构。螺 旋线的功能，一是对流传热强化，二是清洗时形成低流速的旋液流态化，粒子不会在螺旋 流道水平段、或倾斜角不大的螺旋流道内沉积堵塞。循环槽分为上下两室，采用连通阀连 接。上室为粒子沉降分离回收空间。下室为流态化清洗液的配制室，安装有能够自动控制 流态化清洗液粒子浓度的配沙管。配沙管由文丘里的喉部、回沙孔、喷流孔构成。配沙管 的工作原理是通过文丘里的喉部减压造成喷流孔出来的水沙混合和回沙孔的吸回来实现 的。循环槽与污水换热器的进水管线、回水管线连通，清洗操作通过三通阀的切换实现。
平常运行时，螺旋流道内的螺旋线是对流传热的强化元件，可以使螺旋流道一侧的给 热系数提高25%～50%。螺旋流道内污垢需要清洗时，污水先经过循环槽下室的流态化清 洗液配沙管，自动配制成含有一定浓度粒子的流态化清洗液，再经过进水管线流入污水换 热器的螺旋流道进行热交换。虽然粒子密度比污水大，会自发地向流道横截面的下部沉降， 但是螺旋线作为旋液流态化发生器，螺旋线的导流作用使污水流动变为螺旋线流，其周向 分速度会将欲下沉的粒子推向上方，因此污水流速只需要在0.5m/s左右，就可以实现流 道上下半周、内外半周的污垢清洗的均匀性，更不会发生粒子沉积堵塞。由于对污水流速 的要求低，污水换热器的阻力也不大，对污水泵的流量与扬程无额外要求。流态化清洗使 用的粒子一般为普通河沙，也可以是瓷球、金属球、塑料球、胶球。