阅读说明：本技术 一种列片式换热器及其使用方法和清洗维护方法 (Column-plate heat exchanger and using method and cleaning and maintaining method thereof ) 是由 王树众 张熠姝 宋文瀚 李建娜 杨健乔 蒋卓航 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种列片式换热器及其使用方法和清洗维护方法,属于化工能源领域,包括内直管与内垂直弯管连接,外直管和外管连通管连接组成单一列片式套管换热器,相邻两个单一列片式换热器通过内管连接管和外管连接管连接组成换热器主体,其中内、外管三通分别连接于内、外连接管中间,用于连接截止阀、排污管和清洗管等,肋片安装于内直管两侧用于支撑,波纹管膨胀节安装于外直管中间用于吸收管道热膨胀。该列片式换热器结构设计合理,能够有效解决传统套管式换热器易结垢、易堵塞且不易于拆卸清洗维护的技术难题。(The invention discloses a row-sheet type heat exchanger, a using method and a cleaning and maintaining method thereof, belonging to the field of chemical energy. The column plate type heat exchanger is reasonable in structural design, and can effectively solve the technical problems that a traditional sleeve type heat exchanger is easy to scale and block and is not easy to disassemble, clean and maintain.)

一种列片式换热器及其使用方法和清洗维护方法

技术领域

本发明属于化工能源领域，涉及一种列片式换热器及其使用方法和清洗维护方法。

背景技术

在能源、化工、环保等行业中，换热器是重要的设备之一，很多生产过程中的物料成分复杂、多样，例如污水处理中的污水、废料等含有大量有机物、无机盐和固体颗粒等容易在换热器的受热壁面上结垢，从而堵塞换热器，影响设备运行的效率和安全性。作为化工、环保生产领域的主要设备，换热器运行效率的高低直接影响系统的运行，甚至影响到系统的稳定和生产效率，而换热流体的性质和换热器的结构是造成设备堵塞的主要因素，如何解决换热器堵塞或降低换热器因堵塞而停机、维修的频率是目前化工、环保行业的一个重要难题。

由于化工、环保领域的生产系统经常处于高温高压条件下，故主要考虑对于两侧都是高温、高压的冷/热换热流体，对容器和管道的耐压要求较高，对换热效率的要求也较高，因此宜选用套管式换热器进行化工、环保领域常见物料的换热。但常见物料总含有大量有机物、无机盐、固体颗粒等易结垢、易沉积的成分，从而造成换热器管道的淤积、堵塞，特别是内管弯管和外管连通管等流速降低的区域。传统套管式换热器以水平弯管为主，且总是一个整体，不利于弯管处的清洗和排污，操作不彻底、效果不佳，也不利于局部区域的拆除和维修。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种列片式换热器及其使用方法和清洗维护方法，该列片式换热器结构设计合理，能够有效解决传统套管式换热器易结垢、易堵塞且不易于拆卸清洗维护的技术难题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种列片式换热器，包括若干个平行设置的列片式换热器单元，每个列片式换热器单元均包括垂直方向上相邻的两个内直管和两个外直管，垂直方向相邻的两个内直管的两端由内垂直弯管相连，垂直方向相邻的两个外直管的两端由外管连接管相连，形成垂直套管层；相邻的两个列片式换热器单元中，内直管由内管连接管连接，外直管由外管连接管连接，在内管连接管上设有内管三通，在外管连接管上设有外管三通，内管三通和外管三通用于外接截止阀和外支管；

所述每个列片式换热器单元中，内直管和外直管同轴套设，在二者构成的同轴套管上套设有支撑环肋，在外直管上还套设有用于吸收外直管受热发生膨胀形变的波纹管补偿器。

优选地，在每个内直管和外直管构成的同轴套管上设有若干个支撑环肋，支撑环肋的数量由换热管的长度，需进行应力计算而确定，支撑位置也需通过应力计算而进行设计。

进一步优选地，设置两个支撑环肋，两个支撑环肋分别位于同轴套管管程的1/3处和2/3处。

优选地，波纹管补偿器设置于外直管的中部。

优选地，还包括固定支架和底座，固定支架固连于底座上，固定支架上连接有三角钢，U型螺栓通过三角钢与固定支架连接，用于将外直管固定于U型螺栓与三角钢之间。

优选地，在相邻列片式换热器单元安装有用于实时监控工况的温度仪或压力表。

本发明还公开了上述的列片式换热器的使用方法，内直管上连接有内管入口接管和内管出口接管，外直管上连接有外管入口接管和外管出口接管；

热流体通过内管入口接管进入换热内管进行放热，然后通过内管出口接管流出换热内管；冷流体通过外管入口接管进入换热外管进行吸热，然后通过外管出口接管流出换热外管。

本发明还公开了上述的列片式换热器的清洗维护方法，当发现某个列片式换热器单元出现故障需要维护时，将内管连接管和外管连接管切断，拆除出现故障的列片式换热单元进行维修。

优选地，当列片式换热器出现堵塞时，打开底部的内管三通和底部的外管三通上的截止阀进行泄压处理，使换热流体通过底部的内管三通和底部的外管三通流出列片式换热器。

优选地，当列片式换热器需要清洗时，打开顶部的内管三通和顶部的外管三通上的截止阀通入清洗水，打开底部的内管三通和底部的外管三通上的截止阀使清洗水流出，完成正清洗操作，然后切换，打开底部的内管三通和底部的外管三通上的截止阀通入清洗水，打开顶部的内管三通和顶部的外管三通(8)上的截止阀使清洗水流出，完成反清洗操作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的列片式换热器，通过将换热管道设计为由垂直弯管连接的垂直盘绕单一列片式换热器，相比于水平方向盘绕的水平套管层，此垂直列片结构全部由垂直弯管连接，有利于换热流体在底部排污口的彻底排出。然后由内、外连接管将相邻两个单一列片换热器单元连接、组合为换热器整体，由多个小型的列片换热器单元连接组成的换热器，易于实时监测各单一列片换热器的温度，从而可以评估换热器的换热效率及过程温度等功能参数，同时监测压力变化以判断换热器管道的堵塞程度，为停机、清洗、维护等操作提供信号。具体结构设计优势体现在：首先，在每个单一列片换热器单元的连接处设置三通管件，可用于连接截止阀和外支管等。此结构可用于脏污流体或易结垢、易堵塞流体换热，相比于传统的水平盘绕换热器能够实现排污和清洗操作更加彻底、可维护性更强；其次，通过在内、外直管套管的两端内设置了支撑环肋，不仅对内直管起到支撑的作用、避免了管道因较长而产生挠性变形，同时也避免了含固、易堵等流体由于换热管道受热膨胀在弯管处贴靠而造成淤积、堵塞的可能；最后，通过在外直管的中间设置波纹管补偿器对套管的热膨胀进行吸收，避免因受热而产生管道变形。

进一步地，采用三通管件和连接管对多个列片换热器的底部进行连接，可通过三通管件与截止阀、排污管组合在一起，若出现堵塞等事故情况时可通过三通、截止阀和排污管对单个换热器进行紧急泄压操作，此结构的泄压反馈快、泄压彻底、效率高。

进一步地，采用三通管件和连接管对多个列片换热器的顶部进行连接，可通过三通管件与截止阀、清洗管组合在一起，可通过此清洗管和截止阀对每个单一列片换热器进行正反清洗，而后通过截止阀和排污管排出，此结构可实现正反清洗，且清洗反馈快、清洗彻底、效率高。

本发明公开的上述列片式换热器的清洗维护操作方法，包括可在每个单一列片换热器连接处设置温度仪表和压力仪表监测点，以监测、评估换热器的工作能力和效率与堵塞情况，同时利于查找设备事故点，可对换热器进行针对性的优化和维护等；若某一列片换热器出现问题需要维修，即可将内管连接管与外管连接管切断，将该单一列片换热器拆除、维修即可；当换热器出现一定程度的堵塞时，打开底部截止阀进行泄压操作，使换热流体通过底部内管三通和外管三通流出换热器；当换热器需要清洗时，打开顶部截止阀通入清洗水，打开底部截止阀使清洗水流出，完成正清洗清洗操作，随后打开底部截止阀通入清水，打开顶部截止阀使亲吸水流出，完成反清洗操作。该方法有效解决了套管式换热器难以清洗、维修的问题，可以实现换热器的彻底泄压和在线正反冲洗，可使换热器的拆卸、维修变得更容易，又可实时监控每个换热器的温度、压力参数用于预防换热器出现严重的安全事故或者损坏等，从而保证换热器的长期、稳定、安全性运行。

附图说明

图1为本发明的一种列片式换热器结构主视图；

图2为图1所示的列片式换热器结构的左视图；

图3为图1所示的列片式换热器结构的俯视图；

图4为环肋结构示意图。

其中：1为内直管；2为外直管；3为内垂直弯管；4为外管连接管；5为内管连接管；6为外管连接管；7为内管三通；8为外管三通；9为内管入口接管；10为内管出口接管；11为外管入口接管；12为外管出口接管；13为支撑环肋；14为波纹管补偿器；15为固定支架；16为底座；17为三角钢；18为U型螺栓。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明的一种列片式换热器，包括内直管1、外直管2、内垂直弯管3、外管连接管4、内管连接管5、外管连接管6等换热管道；内管三通7、外管三通8、内管入口接管9、内管入口接管10、外管入口接管11、外管出口接管12、支撑环肋13、波纹管补偿器14等管件结构；固定支架15、底座16、三角钢17、U型螺栓18等支撑结构。

内直管1和外直管2是同轴套管，垂直方向相邻的两个内直管1的两端和内垂直弯管3连接，垂直方向相邻的两个外直管2的两端与外管连接管4连接，形成垂直套管层，即为单一列片式换热器；相邻的两个单一列片式换热器中，内直管1由内管连接管5连接，外直管2由外管连接管6连接，而形成整体的列片式换热器；内管三通7连接于内管连接管5中间，外管三通8连接于外管连接管6中间，可连接截止阀和外支管，进行泄压排污或清洗操作；热流体通过内管入口接管9与内直管1连接而进入换热内管进行放热，后通过内管出口接管10与内直管1连接而流出换热内管；冷流体通过外管入口接管11与外直管2连接而进入换热外管进行吸热，后通过外管出口接管12与外直管2连接而流出换热外管；支撑环肋13位于内直管1和外直管2形成的同轴套管之间，与内直管1的外壁面连接于但不限于管程的1/3处和2/3处，这与管道的挠性变形有关，保证支撑环肋13的强度能支撑内直管1，减缓挠性变形即可；波纹管补偿器14连接于外直管2中间，可吸收两端外直管2受热膨胀发生的变形，保证换热器的安全性；底座16与固定支架15连接对换热器主体起支撑作用，三角钢17与固定支架15连接，U型螺栓18通过与三角钢17的连接将换热器主体的外直管2固定在固定支架15上。

本发明的列片式换热器包括：内直管与内垂直弯管连接，外直管和外管连通管连接组成单一列片式套管换热器，相邻两个单一列片式换热器通过内管连接管和外管连接管连接组成换热器主体，其中内、外管三通分别连接于内、外连接管中间，用于连接截止阀、排污管和清洗管等，肋片安装于内直管两侧用于支撑，波纹管膨胀节安装于外直管中间用于吸收管道热膨胀。

通过将换热管道设计为由垂直弯管连接的垂直盘绕单一列片式换热器，然后由内、外连接管将相邻两个单一列片换热器连接、组合为换热器整体，在每个单一列片换热器连接处设置三通管件，可连接截止阀和外支管等。此结构可用于脏污流体或易结垢、易堵塞流体换热，相比于传统的水平盘绕换热器能够实现排污和清洗操作更加彻底、可维护性更强；通过在直管套管的两端内设置了支撑环肋，不仅对内直管起到支撑的作用、避免了管道因较长而产生挠性变形，同时也避免了含固、易堵等流体由于换热管道受热膨胀在弯管处贴靠而造成淤积、堵塞的可能；通过在外直管的中间设置波纹管补偿器对套管的热膨胀进行吸收，避免因受热而产生管道变形。

本发明一种新型列片式换热器的清洗维护操作方法包括可在每个单一列片换热器连接处设置温度仪表和压力仪表监测点，以监测、评估换热器的工作能力和效率与堵塞情况，同时利于查找设备事故点，可对换热器进行针对性的优化和维护等；若某一列片换热器出现问题需要维修，即可将内管连接管与外管连接管切断，将该单一列片换热器拆除、维修即可；当换热器出现一定程度的堵塞时，打开底部截止阀进行泄压操作，使换热流体通过底部内管三通和外管三通流出换热器；当换热器需要清洗时，打开顶部截止阀通入清洗水，打开底部截止阀使清洗水流出，完成正清洗清洗操作，随后打开底部截止阀通入清水，打开顶部截止阀使亲吸水流出，完成反清洗操作。

本实施例中，结合这种新型列片式换热器的结构特征，提出一种清洗维护操作方法，解决了套管式换热器难以清洗、维修的问题，可以实现换热器的彻底泄压和在线正反冲洗，可使换热器的拆卸、维修变得更容易，又可实时监控每个换热器的温度、压力参数用于预防换热器出现严重的安全事故或者损坏等，从而保证换热器的长期、稳定、安全性运行。

综上所述，本发明提出的一种新型列片式换热器实现对脏污流体或易结垢、易堵塞流体换热的功能性、安全性提升，同时针对装置结构提出相应的清洗维护操作方法，使换热器可清洗、维护，降低了换热器停机和损坏的可能性，使换热器运行更加稳定，提高了设备及系统运行的安全性和经济性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。