專利名稱：一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板式換熱器的抑制和清除污垢裝置和方法，特別是一種利用超聲波作用、實(shí)現(xiàn)對(duì)以城鎮(zhèn)再生水為換熱介質(zhì)的板式換熱器抑制和清除污垢的裝置及方法。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)的日益加劇促使人們不斷加快對(duì)于可再生能源開發(fā)利用。城鎮(zhèn)再生水水體中蘊(yùn)含著大量的低位熱能，以其作為冷、熱源的熱泵技術(shù)具有顯著的節(jié)能環(huán)保效益，已被公認(rèn)為一項(xiàng)具有很大應(yīng)用潛力的可再生能源技術(shù)。雖然城鎮(zhèn)再生水經(jīng)過污水處理廠多級(jí)處理，并達(dá)到國(guó)標(biāo)GB18918-2002規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但其水質(zhì)仍然比較復(fù)雜，溶有各種離子、懸浮物，特別是含有數(shù)量較高的產(chǎn)粘泥異氧菌。由于這些物質(zhì)的存在，使得城鎮(zhèn)再生水作為換熱介質(zhì)時(shí)必將發(fā)生結(jié)垢和腐蝕危害。板式換熱器作為一種高效換熱器，其占地面積小，傳熱系數(shù)高，單位造價(jià)低，是水體中低位熱能回收的首選高效換熱設(shè)備之一。冬季制熱工況下，利用板式換熱器從城鎮(zhèn)再生水中取熱，低位熱量經(jīng)由熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)品位提升，最終將中高品位的熱量供給熱用戶；夏季制冷工況下，熱泵系統(tǒng)將從冷用戶取來(lái)的熱量通過板式換熱器釋放到城鎮(zhèn)再生水中，此時(shí)城鎮(zhèn)再生水為載冷介質(zhì)。而由于上述城鎮(zhèn)再生水中雜質(zhì)的存在，將導(dǎo)致板式換熱器內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。再生水在板式換熱器內(nèi)形成的污垢主要是以生物污垢為主、析晶污垢、顆粒污垢和腐蝕污垢共存的混合污垢。特別是在夏季制冷工況下，板式換熱器內(nèi)溫度非常適宜微生物生長(zhǎng)繁殖 (運(yùn)行溫度在25 30°C )，因此污垢生長(zhǎng)速率較快。結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生一方面導(dǎo)致板式換熱器傳熱效果惡化(夏季制冷工況下，板式換熱器連續(xù)15天運(yùn)行，傳熱系數(shù)下降45% )，熱泵機(jī)組制熱系數(shù)下降；另一方面污垢在板片上長(zhǎng)時(shí)間附著將導(dǎo)致垢下腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，從而縮短板片壽命。因此，板式換熱器污垢抑制和清除裝置及方法的開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用意義。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于以城鎮(zhèn)再生水作為換熱介質(zhì)的板式換熱器的清洗方法報(bào)道少，對(duì)于板式換熱器常用的是停機(jī)拆開清洗及在位化學(xué)藥劑清洗。停機(jī)拆開清洗即將板式換熱器拆卸后對(duì)板片直接進(jìn)行機(jī)械或化學(xué)清洗。由于城鎮(zhèn)再生水板式換熱器結(jié)垢周期較短，如采用上述清洗方式，必將導(dǎo)致板式換熱器的反復(fù)拆卸，這種方式一方面嚴(yán)重干擾了系統(tǒng)正常換熱過程，另一方面反復(fù)拆卸將加速板式換熱器密封條失效，帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。特別是對(duì)于大型再生水源熱泵系統(tǒng)，板式換熱器體積龐大，拆卸難度大為增加，頻繁拆卸無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在線化學(xué)藥劑清洗，無(wú)需對(duì)板式換熱器進(jìn)行拆卸，但清洗藥劑造成的環(huán)境污染、對(duì)換熱器的腐蝕問題無(wú)法根本避免，同時(shí)其仍是一種離線的清洗方法，需要在清洗時(shí)停止換熱設(shè)備的運(yùn)行，造成的停用帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失。在線物理清洗是城鎮(zhèn)再生水板式換熱器清洗方式發(fā)展方向，其中超聲波清洗技術(shù)在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)良好清洗效果，但應(yīng)用于城鎮(zhèn)再生水板式換熱器污垢清洗未見報(bào)道。從換熱器結(jié)構(gòu)考慮，板式換熱器由具有波紋凹凸表面的薄金屬板疊加形成人字形、球形或斜波紋復(fù)雜流道，板片間距小、存在接觸點(diǎn)；換熱介質(zhì)在其內(nèi)流動(dòng)方向變化迅速，低流速下即可形成強(qiáng)烈湍流，強(qiáng)化傳熱同時(shí)加速污垢形成。而目前超聲波清洗的目標(biāo)大都為管殼式換熱器，以圓管內(nèi)流動(dòng)為主，流道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，湍流程度低。鑒于流道結(jié)構(gòu)和流動(dòng)形式差異大，超聲波在板式換熱器中傳播方式、強(qiáng)度、距離等需要專門研究。從污垢成分考慮，城鎮(zhèn)再生水板式換熱器的運(yùn)行溫度適中，有利于微生物的在換熱壁面附著、生長(zhǎng)、繁殖，因此城鎮(zhèn)再生水板式換熱器內(nèi)污垢為以生物污垢為主的混合污垢，此類污垢與換熱器壁面附著力強(qiáng)。而目前超聲波清洗的目標(biāo)大都為析晶污垢和顆粒污垢。鑒于污垢種類差異較大，相關(guān)清洗經(jīng)驗(yàn)可參考性不強(qiáng)。總而言之，鑒于換熱器形式、污垢成分和附著狀況的特殊性，急需研發(fā)針對(duì)城鎮(zhèn)再生水板式換熱器的超聲波在線清洗裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的裝置及方法，利用該裝置及方法可便捷去除板式換熱器表面的污垢，同時(shí)無(wú)需板式換熱器停止運(yùn)行、無(wú)污染， 實(shí)現(xiàn)在線式清洗，確保城鎮(zhèn)再生水板式換熱器經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于該裝置包含超聲波發(fā)生器、與超聲波發(fā)生器電連接的超聲波換能器、超聲波變幅桿和水處理外套管；所述的水處理外套管設(shè)有進(jìn)水口和出水口，水處理外套管進(jìn)水口與板式換熱器再生水進(jìn)水管連接，出水口通過換熱器端口法蘭與板式換熱器的再生水進(jìn)水端口連接；所述的超聲波變幅桿設(shè)置在水處理外套管內(nèi)，超聲波變幅桿一端與超聲波換能器連接，另一端插入板式換熱器再生水進(jìn)水端口內(nèi)。本發(fā)明所述的水處理外套管的進(jìn)水口通過活接頭與再生水進(jìn)水管連接。水處理外套管通過套管法蘭與超聲波換能器連接。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于所述的超聲波換能器的外部設(shè)有散熱器及護(hù)罩。所述的超聲波變幅桿插入板式換熱器內(nèi)，且超聲波變幅桿末端距板式換熱器封口板片的長(zhǎng)度為 2mm 5mm0本發(fā)明提供的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)再生水經(jīng)再生水進(jìn)水管進(jìn)入水處理外套管內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為15 30kHz，優(yōu)選頻率為15 20kHz，單位換熱面積超聲功率密度為2 10kW/m2，優(yōu)選功率密度為5 10kW/m2，流入水處理外套管內(nèi)的再生水在流經(jīng)超聲波變幅桿的過程中，在超聲波的作用下得到預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理后的再生水流入板式換熱器，伸入板式換熱器內(nèi)部的超聲波變幅桿發(fā)出的超聲波沿再生水流動(dòng)方向傳播至整個(gè)換熱面，超聲空化作用引發(fā)沖擊效應(yīng)、剪切效應(yīng)和聲流效應(yīng)，對(duì)換熱器表面形成的污垢進(jìn)行擠壓、剪切和沖刷，破壞垢層結(jié)構(gòu)，使垢層破碎并脫落，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)，完成第一步清洗；3)第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率至20 40kHz，優(yōu)選頻率為30 40kHz ； 單位換熱面積超聲功率密度設(shè)定為0. 5 5kW/m2，優(yōu)選功率密度為2 5kW/m2 ；再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，對(duì)換熱器壁面上污垢的底層物質(zhì)及殘余微生物膜進(jìn)行清除，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)；
4)第二步清洗結(jié)束后，超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同；在位清洗周期為4 20天。本發(fā)明與現(xiàn)有以再生水為換熱介質(zhì)的板式換熱器清洗技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)①本發(fā)明可應(yīng)用于城鎮(zhèn)再生水板式換熱器在線清洗過程，在不拆卸、不挪動(dòng)設(shè)備、 管線的情況下完成對(duì)板式換熱器的除垢、除銹清洗，可達(dá)到恢復(fù)板式換熱器流動(dòng)換熱性能的目的，且無(wú)污染、環(huán)境友好；②本發(fā)明結(jié)合了抑垢與除垢兩種不同的作用再生水流經(jīng)超聲波變幅桿得到超聲處理后，流經(jīng)板式換熱器引起板式換熱器結(jié)垢的可能性大幅度下降，對(duì)污垢的產(chǎn)生起到了抑制作用；超聲波變幅桿伸入板式換熱器內(nèi)部，所產(chǎn)生的超聲波可以直接作用至板式換熱器的板片上，可以使已經(jīng)在板片上附著的污垢脫離剝落，起到了除垢的作用。本發(fā)明彌補(bǔ)了傳統(tǒng)污垢處理方法僅除垢或者僅抑垢的不足。③本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝于板式換熱器時(shí)只需將裝置中超聲波變幅桿插入板式換熱器進(jìn)水口，并將相應(yīng)的連接固定好即可，安裝方便易行，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便。


圖1為本發(fā)明提出的板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.散熱器及護(hù)罩；2.超聲波換能器；3.水處理外套管；4.超聲波變幅桿； 5.套管法蘭；6.活接頭；7.換熱器端口法蘭；8.超聲波發(fā)生器；9.再生水進(jìn)水管；10.板式換熱器；11.再生水進(jìn)水端口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明提出的板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包含超聲波發(fā)生器8、與超聲波發(fā)生器電連接的超聲波換能器2、超聲波變幅桿4和水處理外套管3。所述的水處理外套管3設(shè)有進(jìn)水口和出水口，水處理外套管的進(jìn)水口與再生水進(jìn)水管9通過活接頭6連接，水處理外套管的出水口通過換熱器端口法蘭7與板式換熱器10 的再生水進(jìn)水端口 11連接；水處理外套管3通過套管法蘭5與超聲波換能器2連接。所述的超聲波變幅桿4設(shè)置在水處理外套管3內(nèi)，超聲波變幅桿4 一端與超聲波換能器2連接， 另一端插入板式換熱器10的再生水進(jìn)水端口 11內(nèi)，超聲波變幅桿4的末端距板式換熱器 4的封口板片長(zhǎng)度為2mm 5mm。所述的超聲波換能器外設(shè)有散熱器及護(hù)罩1。利用如圖1所述裝置的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的方法，包括如下步驟1)再生水經(jīng)再生水進(jìn)水管9進(jìn)入水處理外套管3內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同。開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為15 30kHz，優(yōu)化頻率為15 20kHz ；單位換熱面積超聲功率密度為2 10kW/m2，優(yōu)化功率密度為5 10kW/m2。流入水處理外套管3內(nèi)的再生水在流經(jīng)超聲波變幅桿4的過程中，在超聲波的作用下得到預(yù)處理 超聲空化作用帶來(lái)局部高溫高壓、產(chǎn)生自由基(· H和· 0H)造成細(xì)胞破碎、酶變性，再生水內(nèi)致垢微生物數(shù)量減少，并且活性降低。
2)經(jīng)預(yù)處理后的再生水流入板式換熱器10，伸入板式換熱器內(nèi)部的超聲波變幅桿4發(fā)出的超聲波沿再生水流動(dòng)方向傳播至整個(gè)換熱面，超聲空化作用引發(fā)沖擊效應(yīng)、剪切效應(yīng)和聲流效應(yīng)，對(duì)換熱器表面形成的污垢進(jìn)行擠壓、剪切和沖刷，破壞垢層結(jié)構(gòu)，使垢層破碎并脫落，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)，完成第一步清洗；3)第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率為20 40kHz，優(yōu)化頻率為30 40kHz ； 單位換熱面積超聲功率密度設(shè)定為0. 5 5kW/m2，優(yōu)化功率密度為2 5kW/m2 ；再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，對(duì)換熱器壁面上污垢的底層物質(zhì)及殘余微生物膜進(jìn)行清除，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)；4)第二步清洗結(jié)束后，超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同；在位清洗周期為4 20天。實(shí)施例一夏季制冷工況下結(jié)垢嚴(yán)重的城鎮(zhèn)再生水板式換熱器在線清洗實(shí)例一個(gè)以城鎮(zhèn)二級(jí)出水為冷熱源的水源熱泵系統(tǒng)，利用板式換熱器回收城鎮(zhèn)二級(jí)出水中的低位熱能。夏季，熱泵系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行20天，制冷效率下降非常明顯，經(jīng)分析得知是二級(jí)出水在板式換熱器內(nèi)結(jié)垢所致。板式換熱器材質(zhì)為不銹鋼316，板片表面污垢層較厚，且粘性較大、附著力較強(qiáng)，結(jié)垢程度非常嚴(yán)重。采用本發(fā)明對(duì)板式換熱器進(jìn)行在線清洗。1.清洗方法按下述步驟進(jìn)行清洗①再生水經(jīng)板式換熱器再生水進(jìn)水管進(jìn)入水處理外套管內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為15kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為10kW/m2，開始第一步清洗，超聲作用時(shí)間為3小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的表層物質(zhì)，主要功效為殺滅污垢中的微生物并剝離污垢。②第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率至30kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為5kW/m2，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，超聲作用時(shí)間為3小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的底層物質(zhì)，主要功效為清除無(wú)機(jī)污垢及殘余微生物膜。③第二步清洗結(jié)束后，為超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同。2.清洗效果經(jīng)測(cè)定，板式換熱器經(jīng)清洗后傳熱系數(shù)恢復(fù)至清潔狀態(tài)下傳熱系數(shù)的95%。將板式換熱器拆開觀察發(fā)現(xiàn)板片表面沒有明顯的污垢附著和腐蝕痕跡，局部零星可見淡黃色粘膜附著。實(shí)施例二 夏季制冷工況下城鎮(zhèn)再生水板式換熱器在線清洗實(shí)例一個(gè)以城鎮(zhèn)二級(jí)出水為冷熱源的水源熱泵系統(tǒng)，利用板式換熱器回收城鎮(zhèn)二級(jí)出水中的低位熱能。夏季，熱泵系統(tǒng)制冷效率快速下降，經(jīng)分析得知是二級(jí)出水在板式換熱器內(nèi)結(jié)垢所致，板式換熱器材質(zhì)為不銹鋼304，板片表面自下而上均附著有以微生物污垢為主的混合污垢，結(jié)垢程度較重。采用本發(fā)明對(duì)板式換熱器進(jìn)行在線清洗。1.清洗方法按下述步驟進(jìn)行清洗①再生水經(jīng)板式換熱器再生水進(jìn)水管進(jìn)入水處理外套管內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為20kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為5kW/m2，開始第一步清洗，超聲作用時(shí)間為4小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的表層物質(zhì)，主要功效為殺滅污垢中的微生物并剝離污垢。②第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率至40kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為2kW/m2，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，超聲作用時(shí)間為3小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的底層物質(zhì)，主要功效為清除無(wú)機(jī)污垢及殘余微生物膜。③第二步清洗結(jié)束后，為超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同。2.清洗效果板式換熱器連續(xù)運(yùn)行20天，其間以4天為清洗周期共進(jìn)行了 5次在線清洗。板式換熱器經(jīng)清洗后傳熱系數(shù)均可恢復(fù)至清潔狀態(tài)下傳熱系數(shù)的97%以上，并可長(zhǎng)期維持較高水平。將板式換熱器拆開觀察發(fā)現(xiàn)板片表面較為清潔，沒有明顯的污垢附著和腐蝕痕跡。實(shí)施例三冬季制熱工況下城鎮(zhèn)再生水板式換熱器在線清洗實(shí)例一個(gè)以城鎮(zhèn)二級(jí)出水為冷熱源的水源熱泵系統(tǒng)，利用板式換熱器回收城鎮(zhèn)二級(jí)出水中的低位熱能。冬季，熱泵系統(tǒng)制熱效率下降，經(jīng)分析得知是二級(jí)出水在板式換熱器內(nèi)結(jié)垢所致。板式換熱器材質(zhì)為不銹鋼304，板片表面高溫側(cè)污垢層較厚，低溫側(cè)污垢層較薄，結(jié)垢程度相對(duì)較輕。采用本發(fā)明對(duì)板式換熱器進(jìn)行在線清洗。1.清洗方法按下述步驟進(jìn)行清洗①再生水經(jīng)板式換熱器再生水進(jìn)水管進(jìn)入水處理外套管內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為30kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為2kW/m2，開始第一步清洗，超聲作用時(shí)間為8小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的表層物質(zhì)，主要功效為殺滅污垢中的微生物并剝離污垢。②第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率至20kHz，作用于換熱面超聲功率密度設(shè)定為0. 5kW/m2，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，超聲作用時(shí)間為8 小時(shí)。清洗目標(biāo)為換熱壁面上污垢的底層物質(zhì)，主要功效為清除無(wú)機(jī)污垢及殘余微生物膜。③第二步清洗結(jié)束后，為超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同。2.清洗效果板式換熱器連續(xù)運(yùn)行21天，其間以7天為清洗周期共進(jìn)行了 3次CIP在位清洗。 板式換熱器經(jīng)清洗后傳熱系數(shù)均可恢復(fù)至清潔狀態(tài)下傳熱系數(shù)的97%以上，并可長(zhǎng)期維持較高水平。將板式換熱器拆開觀察發(fā)現(xiàn)板片表面較為清潔，沒有明顯的污垢附著和腐蝕痕跡。表1給出了本發(fā)明中提出的清洗方法的除垢效果。表1本發(fā)明中提出的清洗裝置及方法的除垢率
權(quán)利要求
1.一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于該裝置包含超聲波發(fā)生器(8)、與超聲波發(fā)生器電連接的超聲波換能器O)、超聲波變幅桿(4)和水處理外套管⑶；所述的水處理外套管⑶設(shè)有進(jìn)水口和出水口，水處理外套管進(jìn)水口與再生水進(jìn)水管(9)連接，出水口通過換熱器端口法蘭(7)與板式換熱器(10)的再生水進(jìn)水端口(11) 連接；所述的超聲波變幅桿(4)設(shè)置在水處理外套管( 內(nèi)，超聲波變幅桿(4) 一端與超聲波換能器( 連接，另一端插入板式換熱器(10)的再生水進(jìn)水端口(11)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于水處理外套管(3)的進(jìn)水口通過活接頭(6)與板式換熱器再生水進(jìn)水管(9)連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于水處理外套管( 通過套管法蘭( 與超聲波換能器( 連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于所述的超聲波換能器O)的外部設(shè)有散熱器及護(hù)罩(1)。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢裝置，其特征在于超聲波變幅桿(4)插入板式換熱器(10)內(nèi)，且超聲波變幅桿(4)末端距板式換熱器 (10)封口板片的長(zhǎng)度為2mm 5mm。
6.采用如權(quán)利要求1所述裝置的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的方法， 其特征在于該方法包括如下步驟1)再生水經(jīng)再生水進(jìn)水管(9)進(jìn)入水處理外套管(3)內(nèi)，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開啟超聲波發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為15 30kHz，單位換熱面積超聲功率密度為2 10kW/m2，流入水處理外套管(3)內(nèi)的再生水在流經(jīng)超聲波變幅桿⑷的過程中， 在超聲波的作用下得到預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理后的再生水流入板式換熱器(10)，伸入板式換熱器內(nèi)部的超聲波變幅桿 (4)發(fā)出的超聲波沿再生水流動(dòng)方向傳播至整個(gè)換熱面，超聲空化作用引發(fā)沖擊效應(yīng)、剪切效應(yīng)和聲流效應(yīng)，對(duì)換熱器表面形成的污垢進(jìn)行擠壓、剪切和沖刷，破壞垢層結(jié)構(gòu)，使垢層破碎并脫落，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)，完成第一步清洗；3)第一步清洗結(jié)束后，調(diào)整超聲波頻率為20 40kHz，單位換熱面積超聲功率密度設(shè)定為0. 5 5kW/m2，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同，開始第二步清洗，對(duì)換熱器壁面上污垢的底層物質(zhì)及殘余微生物膜進(jìn)行清除，超聲作用時(shí)間為3 8小時(shí)；4)第二步清洗結(jié)束后，超聲波發(fā)生器斷電，再生水流量設(shè)定為與正常運(yùn)行工況相同； 在位清洗周期為4 20天。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的方法，其特征在于步驟1)中設(shè)定的超聲波頻率為15 20kHz，單位換熱面積超聲功率密度為5 IOkW/ m2 ；步驟3)中設(shè)定的超聲波頻率為30 40kHz，單位換熱面積超聲功率密度為2 5kW/m2。
全文摘要
一種再生水板式換熱器在線抑制和清除污垢的裝置及方法，其特點(diǎn)是該裝置包含超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、超聲波變幅桿和水處理外套管；所述的超聲波變幅桿設(shè)置在水處理外套管內(nèi)，超聲波變幅桿一端與超聲波換能器連接，另一端插入板式換熱器再生水進(jìn)水端口內(nèi)。采用所述裝置的在線清洗方法，其特點(diǎn)是第一步使用低頻率、高功率的超聲波，功效為殺滅污垢中的微生物并剝離污垢；第二步使用高頻率、低功率的超聲波，功效為清除無(wú)機(jī)污垢及殘余微生物膜。本發(fā)明適用于以再生水為換熱介質(zhì)的板式換熱器，可在不影響換熱器正常運(yùn)行工況下實(shí)現(xiàn)在線式清洗，無(wú)環(huán)境污染，安裝簡(jiǎn)便，可使板式換熱器長(zhǎng)周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
文檔編號(hào)F28F19/00GK102353299SQ20111022747
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者史琳, 李穹, 楊倩鵬, 田磊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)