热交换装置及清除热交换装置内结块的方法与流程

本发明属于热交换装置清灰技术领域，具体涉及一种热交换装置及清除热交换装置内结块的方法。

背景技术：

热交换装置是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。热交换装置在化工、石油、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和烟气余热回收设备等，应用广泛。水或烟气常作为热流体，其极易在热交换装置中结块，并影响热交换装置的换热效果。

现有技术为了对热交换装置进行清灰处理，常常为热交换装置配备至少一个震动机构，并利用该震动机构驱动热交换设备中换热管并使其相对于热交换设备的壳体产生震动，并促使附着在热管上的结块发生裂变并使之脱落，由此达到清灰的目的。然而，现有的热交换装置虽然可以借助震动机构来实现对其自身的清灰，但其存在清灰效率低，清灰效果较差的缺陷。

技术实现要素：

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种热交换装置及清除热交换装置内结块的方法，用以解决热交换装置的清灰效率低、清灰效果较差的问题，由此可以提高热交换装置的换热效率及其使用寿命。

根据本发明的第一方面，其提供了一种热交换装置，其包括：壳体，具有能够引入热流体的进口和能够释放所述热流体的出口；换热管，包括设在所述壳体内的换热段、与所述换热段的一端相连并从所述壳体内穿出的进口段及与所述换热段的另一端相连并从所述壳体内穿出的出口段；调节组件，与所述换热管的进口段和/或出口段相连，其能够反复调整冷流体在所述换热管内的流动速度并使所述换热管在所述热流体的加热作用下做胀缩运动，以引发附着在所述换热管上的结块发生裂变；震动机构，与所述换热管的进口段和/或出口段相连，其能够驱动所述换热管并使其相对于所述壳体产生震动，以使裂开的所述结块从所述换热管上脱落。

进一步地，所述震动机构包括固定设在所述壳体的选定表面上的震动器及用于将所述震动器与所述换热管的进口段和/或出口段相连的传动构件，其中所述换热管的进口段和出口段从所述选定表面上穿出，使得所述震动器通过所述传动构件驱动所述换热管沿着所述选定表面的法线方向做震动。

进一步地，所述热交换装置还包括设在所述壳体与换热管的进口段之间且允许所述换热管的进口段沿着所述选定表面的法线方向运动的第一密封结构，以及设在所述壳体与换热管的出口段之间且允许所述换热管的出口段沿着所述选定表面的法线方向运动的第二密封结构。

进一步地，所述调节组件还包括第一柔性管接头、第二柔性管接头及通过所述第一柔性管接头与所述换热管的进口段的第一管路，以及通过所述第二柔性管接头与所述换热管的出口段的第二管路，其中所述第一管路和第二管路中的至少一个包括流量调节阀。

进一步地，所述第二管路包括温度传感器、压力传感器和流量传感器。

进一步地，所述第一管路和第二管路中的至少一个还包括关断阀。

进一步地，所述热流体为烧结烟气，所述冷流体为水或油。

进一步地，所述换热管由线性膨胀系数为12*10-6m/℃～14*10-6m/℃的材料制成。

进一步地，所述换热管的制作材料为不锈钢。

根据本发明的第二方面，其提供了一种清除热交换装置内结块的方法，其步骤包括：反复调整冷流体在所述热交换装置的换热管内的流动速度并使所述换热管被途经所述热交换装置的壳体的热流体加热而做胀缩运动，以引发附着在所述换热管上的结块发生裂变；驱动所述换热管并使其相对于所述热交换装置的壳体产生震动，以使裂开的所述结块从所述换热管上脱落。

根据本发明各个方面所述的热交换装置及清除热交换装置内结块的方法，其能够反复调整冷流体在换热管内的流动速度并使换热管在热流体的加热作用下做胀缩运动，以引发附着在换热管上的结块发生裂变，然后驱动换热管并使其相对于壳体产生震动，以使裂开的结块从换热管上脱落，由此达到清灰的目的。由于本发明在震动清灰的基础上又利用热胀冷缩原理促进结块开裂，所以与传统单一的震动清灰相比，本发明各个方面所述的热交换装置及清除热交换装置内结块的方法均具有更高的清灰效率和更好的清灰效果，进而可以有效提高热交换装置的换热效率及其使用寿命。其中，该热交换装置的结构简单、装配容易、使用安全可靠，便于实施推广应用。

附图说明

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例的热交换装置的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例的热交换装置的结构示意图，如图1所示，热交换装置是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。其中，热流体优选为烧结烟气，冷流体则优选为水或油。烧结烟气由于含水和灰尘，所以极易在热交换装置中产生结块。热交换装置包括壳体1、换热管2、调节组件(至少包括流量调节阀414)和震动机构(至少包括震动器3)。其中，壳体1具有能够引入热流体的进口和能够释放热流体的出口。换热管2包括设在壳体1内的换热段21、与换热段21的一端相连并从壳体1内穿出的进口段22及与换热段21的另一端相连并从壳体1内穿出的出口段23。调节组件与换热管2的进口段22和/或出口段23相连，其能够反复调整冷流体在换热管2内的流动速度并使换热管2在热流体的加热作用下做胀缩运动，以引发附着在换热管2上的结块发生裂变。震动机构与换热管2的进口段22和/或出口段23相连，并能够驱动所述换热管2使其相对于壳体1产生震动，以使裂开的结块从换热管2上脱落。由于热交换装置在震动清灰的基础上又利用热胀冷缩原理促进结块开裂，所以与传统单一的震动清灰相比，其具有更高的清灰效率和更好的清灰效果，进而可以提高了热交换装置的换热效率及其使用寿命。此外，该热交换装置的结构简单、装配容易、使用安全可靠，便于实施推广应用。

需要说明的是，虽然在图1所示实施例中仅显示一个换热管2、一个调节组件和一个震动机构，但事实上该实施例还可包括n个换热管2、n个调节组件和n个震动机构，使得每一个换热管2都有一个与之配合使用的调节组件和一个与之配合使用的震动机构，其中n的取值为大于等于2的正整数。

在本实施例中，震动机构包括固定设在壳体1的选定表面上的震动器3及用于将震动器3与换热管2的进口段22和/或出口段23相连的传动构件31，其中换热管2的进口段22和出口段23从选定表面上穿出，使得震动器3通过传动构件31驱动换热管2沿着选定表面的法线方向做震动，进而促使裂开的结块从换热管2上脱落。其中，震动器3可选为电磁式震动器、偏心式震动器或空气震动器。传动构件31优选为杆件，杆件的两端分别与换热管2的进口段22和出口段23固定，而中间部与震动器相连，以使其通过杆件驱动换热管2沿着选定表面的法线方向做震动。其中，选定表面不做限制，但建议优选为壳体的平坦顶面或平坦侧面。

在本实施例中，热交换装置还包括设在壳体1与换热管2的进口段22之间且允许换热管2的进口段22沿着选定表面的法线方向运动的第一密封结构24，以及设在壳体1与换热管2的出口段23之间且允许换热管2的出口段23沿着选定表面的法线方向运动的第二密封结构25。其中，第一密封结构24和第二密封结构25能够防止壳体1与换热管2的接合处出现泄漏。第一密封结构24和第二密封结构25可选为耐高温的密封圈，或者缠绕在换热管2上并固定在壳体上的耐高温的绳或布。

在本实施例中，调节组件还包括第一柔性管接头421、第二柔性管接头422及通过第一柔性管接头421与换热管2的进口段22的第一管路，以及通过第二柔性管接头422与换热管2的出口段23的第二管路，其中第一管路和第二管路中的至少一个包括流量调节阀414。流量调节阀414用于反复调整冷流体在换热管2内的流动速度。第一柔性管接头421和第二柔性管接头422可以避免第一管路和第二管路被震动器3带动而产生强烈的震动，以防止震动器3对流量调节阀414及与第一管路和第二管路相连的设备产生不利影响。第一柔性管接头421、第二柔性管接头422优选为树脂软管、橡胶软管或金属软管(例如热水器喷淋头用的管件)。

在本实施例中，第二管路包括温度传感器413、压力传感器411和/或流量传感器412。通过温度传感器413、压力传感器411和流量传感器412可以得到冷流体在换热管21内的温度、压力和流速，以此便可以评估热交换装置的换热效率，进而决定是否启动清灰。优选地，热交换装置还包括与温度传感器413、压力传感器411、流量传感器412、震动器3和开关流量调节阀414相连的控制模块，该控制模块可以根据温度传感器413、压力传感器411和流量传感器412的检测结果计算热交换装置的换热效率，然后在换热效率低于75％-85％(优选为80％)的额定换热效率时反复开关流量调节阀414并同时或滞后启动震动器3，以对热交换装置进行清灰操作。其中，该控制模块主要包括可编程逻辑控制部件(如plc或cpu)、存储器和与可编程逻辑控制部件相连的电子元件等，属于本领域技术人员熟知的，在此不再详述。

在本实施例中，第一管路和第二管路中的至少一个还包括关断阀415，以便在必要情况下对换热管2进行关闭。

在本实施例中，热流体选为烧结烟气，冷流体选为水或油，换热管2由线性膨胀系数为12*10^-6m/℃～14*10^-6m/℃的材料制成。经过大量实验验证，当热流体选为烧结烟气而冷流体选为水或油时，由该线性膨胀系数的材料所制造的换热管2可以在热流体的加热作用下做强烈的胀缩运动，促使附着在换热管2上的结块发生密集的裂变。其中，换热管的制作材料为不锈钢，以降低结块的附着力，增加清灰效果。

在一个未示出的实施例中，提供了一种清除热交换装置内结块的方法。该方法的步骤包括：可反复调整冷流体在热交换装置的换热管内的流动速度并使换热管被途经热交换装置的壳体的热流体加热而做胀缩运动，以引发附着在换热管上的结块发生裂变；驱动换热管并使其相对于热交换装置的壳体产生震动，以使裂开的结块从换热管上脱落。其中，热交换装置可选为上文实施例所提及的热交换装置。该方法在震动清灰的基础上又利用热胀冷缩原理促进结块开裂，所以与传统单一的震动清灰相比，其具有更高的清灰效率和更好的清灰效果，由此可以提高热交换装置的换热效率及其使用寿命。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。