一种自清洗的冷却结晶换热装置及其防结垢方法与流程

本发明涉及化工冷却结晶设备，尤其涉及一种自清洗的冷却结晶换热装置及其防结垢方法。

背景技术：

1、换热器是冷却结晶工艺中十分重要的一种设备，其通过调节冷却介质的流量和温度，实现对结晶温度的精确控制，有利于保证结晶过程的稳定性和提高结晶物的品质，如列管换热器，在连续冷却结晶工艺中大量使用。但由于结晶溶液中的杂质、颗粒物、盐类以及微生物的沉积，列管内壁往往会出现结垢现象，这些垢层不仅降低了换热器的传热性能，导致能源利用效率下降，还加速了设备的腐蚀和老化，最终影响生产过程的连续性、稳定性和安全性。

2、目前，列管换热器阻垢主要采用物理与化学手段，改变介质在列管内的流动状态、温度分布或化学反应条件，从而阻止或减缓垢层的形成。物理阻垢主要通过优化列管结构、增加流体扰动或改变流体速度等方式，提高介质的流动性能，减少垢层在管壁的沉积，但循环流量增加，结晶器上部循环液中挟带大量晶粒，这些晶粒与循环泵的高速叶轮碰撞后产生大量二次晶核，影响产品粒径。化学阻垢则通过添加阻垢剂，利用阻垢剂与介质中的结垢成分发生化学反应，形成不溶性物质或改变结垢物质的结晶形态，从而达到阻止结垢的目的，但阻垢剂的添加量不容易掌控，而且反应时间长，对生产连续化运行影响较大。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供了一种自清洗的冷却结晶换热装置及其防结垢方法。

2、一种自清洗的冷却结晶换热装置，包括：换热器、结晶器、外循环泵、内循环泵以及用于冲洗换热器的清洗组件；

3、换热器的进料侧连接有进料管，出料侧连接有出料管，出料管的末端位于结晶器内部；出料管上还连接有分流支管，分流支管与回料管相连接，回料管与进料管连接并形成外循环回路；

4、外循环泵设置在换热器的进料侧，内循环泵通过内循环管与结晶器的内部相连通并形成内循环回路。

5、进一步地，上述内循环管上设置有第八阀门与第九阀门，第八阀门位于内循环泵的进料侧，第九阀门位于内循环泵的出料侧。

6、进一步地，上述清洗组件包括冲洗水循环池、冲洗水泵、进水管与回水管，进水管的两端分别与冲洗水循环池和换热器的进料侧连通，回水管的两端分别与冲洗水循环池和换热器的出料侧连通；

7、冲洗水泵设置在进水管上，进水管上靠近冲洗水泵进水侧设置有第四阀门，进水管上靠近冲洗水泵出水侧设置有第五阀门，回水管上设置有第六阀门。

8、进一步地，上述进料管上设置有第一阀门和进料阀门，进料阀门靠近回料管一侧，第一阀门靠近外循环泵一侧；

9、出料管上设置有第二阀门，分流支管的入口处于第二阀门的前侧。

10、进一步地，上述第一阀门与换热器之间的进料管上连接有排污管，排污管上设置有第三阀门与第一流量计；

11、靠近换热器出料侧的出料管上连接有溢流管，溢流管上设置有第七阀门与第二流量计，且溢流管的高度高于回水管。

12、进一步地，上述结晶器的顶部设置有三通管，通过三通管分别与分流支管及回料管相连通。

13、进一步地，上述外循环泵与内循环泵均为变频泵。

14、一种冷却结晶换热装置的防结垢方法，利用上述的冷却结晶换热装置，包括以下步骤：

15、步骤一：当外循环泵的电流达到预警值后，逐渐减少冷却水的流量，直至关闭，外循环泵逐渐降频至停机，关闭第一阀门与第二阀门；

16、步骤二：打开第八阀门，关闭第九阀门，启动内循环泵，当内循环泵的出口压力达到预定值后开启第九阀门；

17、步骤三：开启第三阀门将换热器内部的物料全部排尽；

18、步骤四：关闭第三阀门与第五阀门，打开第七阀门，启动冲洗水泵，当冲洗水泵的泵口压力达到预定值后打开第五阀门；当第二流量计有读数显示后关闭第七阀门并打开第六阀门，开始冲洗换热器；

19、步骤五：冲洗完毕后，关闭冲洗水泵，打开第三阀门，直至第一流量计的读数显示为零时关闭第三阀门、第五阀门和第六阀门；随后内循环泵停止，关闭第八阀门与第九阀门并排出内循环管内的物料。

20、进一步地，上述外循环泵的运行频率范围为35～50hz，换热器内部的物料流速范围为1.8～2.2m/s，第二阀门的开度范围为30％～60％。

21、本发明具有以下有益效果：

22、(1)本发明的冷却结晶换热装置在换热管的出料管上增设了分流支管，同时在出料管上设置了可控制开度的第二阀门，通过分流支管以及第二阀门可以精确地控制进入结晶器中的物料量，保证结晶产品的粒径，提高产品的合格率。

23、(2)本发明的冷却结晶换热装置采用变频循环泵泵送物料，通过精确调节物料的流速，打破管内温度分层，降低流体边界滞留层厚度，不仅可以提高换热效率，还有助于减少垢层的形成，极大地降低物料在换热器中结垢的几率。

24、(3)本发明的冷却结晶换热装置在换热器上设置了清洗组件，根据不同物料的特性进行不同时间和频次的冲洗，避免了物料在换热器中结垢，而且整个清洗过程可以全自动完成，不需要人工操作。

技术特征：

1.一种自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，包括：换热器(1)、结晶器(3)、外循环泵(5)、内循环泵(8)以及用于冲洗所述换热器(1)的清洗组件；

2.根据权利要求1所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述内循环管上设置有第八阀门(18)与第九阀门(19)，所述第八阀门(18)位于内循环泵(8)的进料侧，所述第九阀门(19)位于内循环泵(8)的出料侧。

3.根据权利要求2所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述清洗组件包括冲洗水循环池(6)、冲洗水泵(7)、进水管与回水管，所述进水管的两端分别与所述冲洗水循环池(6)和换热器(1)的进料侧连通，所述回水管的两端分别与冲洗水循环池(6)和换热器(1)的出料侧连通；

4.根据权利要求3所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述进料管上设置有第一阀门(11)和进料阀门(20)，所述进料阀门(20)靠近回料管(4)一侧，所述第一阀门(11)靠近外循环泵(5)一侧；

5.根据权利要求4所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述第一阀门(11)与换热器(1)之间的进料管上连接有排污管，所述排污管上设置有第三阀门(13)与第一流量计(9)；

6.根据权利要求1所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述结晶器(3)的顶部设置有三通管，通过三通管分别与所述分流支管(2)及回料管(4)相连通。

7.根据权利要求1至6任一项所述的自清洗的冷却结晶换热装置，其特征在于，所述外循环泵(5)与内循环泵(8)均为变频泵。

8.一种冷却结晶换热装置的防结垢方法，利用权利要求5所述的冷却结晶换热装置，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的防结垢方法，其特征在于，所述外循环泵(5)的运行频率范围为35～50hz，所述换热器(1)内部的物料流速范围为1.8～2.2m/s，所述第二阀门(12)的开度范围为30％～60％。

技术总结
本发明涉及化工冷却结晶设备技术领域，公开了一种自清洗的冷却结晶换热装置及其防结垢方法，该装置包括：换热器、结晶器、外循环泵、内循环泵以及清洗组件。本发明的装置在换热管的出料管上增设了分流支管，同时在出料管上设置了可控制开度的第二阀门，通过分流支管以及第二阀门可以精确地控制进入结晶器中的物料量，同时采用变频泵泵送物料，可以精确调节物料的流速，打破管内温度分层，降低流体边界滞留层厚度，不仅可以提高换热效率，还有助于减少垢层的形成；此外，本发明还设置了清洗组件，根据不同物料的特性进行不同时间和频次的冲洗，避免了物料在换热器中结垢，而且整个清洗过程可以全自动完成，不需要人工操作。

技术研发人员：王丹,冯浩,席向峰
受保护的技术使用者：四川博菲硕科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4