一种循环水换热器复合垢智能清除系统及工艺的制作方法

本发明涉及换热设备清洗，具体而言，涉及一种循环水换热器复合垢智能清除系统及工艺。

背景技术：

1、在醋酸乙烯及其他连续化工生产装置中，反应撤热、塔顶冷凝、工艺物料冷却以及设备冷却等环节通常采用循环水作为换热介质。循环水在系统内连续循环并反复受热后，水分蒸发会导致水体浓缩，水中的钙离子、镁离子等成垢离子容易在换热表面析出并形成无机水垢；与此同时，循环水中的微生物及其代谢产物易形成生物黏泥，并与无机水垢、悬浮杂质相互结合，逐渐形成结构较为致密的复合垢。

2、复合垢附着于换热器体循环水侧的换热表面后，会形成额外的传热热阻，使换热器体传热性能下降。随着垢层厚度持续增加，还可能造成循环水通道有效流通面积减小、流动阻力增加，并增加垢下腐蚀风险，影响换热设备长期稳定运行。

3、现有循环水处理方式主要包括投加阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学处理措施。上述措施能够在一定程度上抑制新的水垢或微生物黏泥形成，但对于已经附着于换热器体换热表面和连接管路内壁的既有复合垢，清除能力受到限制。发生较严重结垢后，通常还需要停机拆检或者采用专门清洗操作，不仅影响生产连续性，而且会增加维护工作量和循环水消耗。

4、此外，现有部分在线清洗结构存在阀门布置分散、管路连接复杂以及流路切换操作繁琐的问题，难以根据运行状态及时建立稳定、定向的反向冲洗水流。若另行配置反冲洗泵等动力设备，还会增加设备投资、能耗和维护成本，因此，亟需设计一种循环水换热器复合垢智能清除系统及工艺来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有循环水换热器体运行过程中复合垢持续沉积而导致换热效率降低，以及现有清洗方式需要停机拆洗且反冲洗流路难以快速切换的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供一种循环水换热器复合垢智能清除系统，包括循环水供水泵、供水流量调节阀、流路切换机构、换热器体、回水流量调节阀、反冲洗机构、第一压差检测组件和控制器；所述循环水供水泵、供水流量调节阀、流路切换机构及换热器体沿循环水正常供水方向依次连通，所述换热器体的循环水出口经所述回水流量调节阀与循环水回水管路连通；所述流路切换机构与所述反冲洗机构连接，用于在正常换热状态和反冲洗状态之间切换循环水流路；所述第一压差检测组件用于检测所述换热器体循环水侧进出口之间的压差；所述控制器分别与所述第一压差检测组件、供水流量调节阀、流路切换机构及反冲洗机构信号连接；当所述第一压差检测组件检测到的压差达到预设触发条件时，所述控制器控制供水流量调节阀关闭，并控制流路切换机构切换至反冲洗状态以及控制所述反冲洗机构导通，以使所述循环水回水管路中的带压循环水经回水流量调节阀反向流经所述换热器体，并经所述流路切换机构和反冲洗机构排出。

3、本发明提供的一种循环水换热器复合垢智能清除系统，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

4、针对现有循环水换热器体运行过程中复合垢持续沉积而导致换热效率降低，以及现有清洗方式需要停机拆洗且反冲洗流路难以快速切换的问题，该系统由循环水供水部分、正常换热部分、反冲洗部分、压差检测部分和控制部分组成。循环水由循环水供水管路进入循环水供水泵，经循环水供水泵增压后向下游输送，再经过供水流量调节阀进入流路切换机构。在正常换热状态下，流路切换机构使供水流路与换热器体循环水进口连通，循环水进入换热器体完成热交换，随后由循环水出口流出，经回水流量调节阀进入循环水回水管路。第一压差检测组件的两个检测端分别采集换热器体循环水进口侧和出口侧的压力，使控制器能够获得换热器体循环水侧实际压差。换热器体处于清洁状态时，其循环水侧流动阻力相对稳定；随着水垢、微生物黏泥及悬浮杂质形成的复合垢逐渐附着于换热表面，循环水有效流通截面和局部流动状态发生变化，进出口压差随之改变。控制器将第一压差检测组件输出的检测结果与预先设定的触发条件进行比较。当检测结果达到触发条件后，控制器先控制供水流量调节阀关闭，以隔离正常供水压力，再控制流路切换机构由正常换热状态转换至反冲洗状态，并控制反冲洗机构导通。反冲洗状态建立后，循环水回水管路中原有的带压循环水经回水流量调节阀从换热器体正常出水侧反向进入换热器体。反向水流沿与正常换热时相反的方向冲刷循环水侧换热表面及相关连接管路，将附着的复合垢冲松并带离壁面，之后经流路切换机构进入反冲洗机构并排出。该结构利用原循环水系统回水压力建立反向水流，不需要通过专用反冲洗泵额外产生清洗压力，可在不拆卸换热器体的情况下完成在线清洗，并通过控制器实现检测、判断、切换和排污动作之间的联动，从而降低系统改造复杂度和反冲洗附加能耗，且整个清洗过程可在既有循环水管网基础上通过管路布置和阀门状态切换实现，无需拆开换热器体即可完成在线冲洗，有利于提高连续生产装置的运行稳定性，并减少停机清洗造成的生产影响。

5、进一步地，还包括设置于所述循环水供水泵与所述供水流量调节阀之间的双路过滤机构；所述双路过滤机构包括并联设置于循环水泵出水管路和过滤出水管路之间的第一过滤支路和第二过滤支路，所述第一过滤支路上设置有第一过滤器，所述第二过滤支路上设置有第二过滤器，以使循环水经所述第一过滤器或第二过滤器过滤后汇入所述过滤出水管路，所述过滤出水管路与所述供水流量调节阀连通。

6、进一步地，还包括第二压差检测组件，所述第二压差检测组件与所述第一过滤支路和所述第二过滤支路并联设置，用于实时检测所述第一过滤器和所述第二过滤器所在过滤管路过滤前后的压差；所述第二压差检测组件的一端通过第一闸阀与所述循环水泵出水管路连通，所述第二压差检测组件的另一端通过第二闸阀与所述过滤出水管路连通。

7、进一步地，所述第一压差检测组件的第一检测端与所述换热器体的循环水进口侧连通，所述第一压差检测组件的第二检测端与所述换热器体的循环水出口侧连通，以检测所述换热器体循环水侧进出口之间的压差。

8、进一步地，所述流路切换机构为三通阀，所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口；所述第一端口通过调节阀出水管路与所述供水流量调节阀连通，所述第二端口通过换热器进水管路与所述换热器体的循环水进口连通，所述第三端口与所述反冲洗机构连通；在正常换热状态下，所述第一端口与所述第二端口导通；在反冲洗状态下，所述第二端口与所述第三端口导通。

9、进一步地，所述反冲洗机构包括反冲洗支管、反冲洗切断阀和排污管路；所述反冲洗支管的一端与所述三通阀的第三端口连通，所述反冲洗支管的另一端通过所述反冲洗切断阀与所述排污管路连通；所述控制器与所述反冲洗切断阀信号连接，并被配置为在正常换热状态下控制所述反冲洗切断阀关闭，在反冲洗状态下控制所述反冲洗切断阀开启。

10、进一步地，所述换热器体的循环水进口与换热器进水管路连通，所述换热器体的循环水出口与换热器出水管路连通，所述换热器出水管路通过所述回水流量调节阀与所述循环水回水管路连通；在反冲洗状态下，所述循环水回水管路、回水流量调节阀、换热器出水管路、换热器体、换热器进水管路、三通阀、反冲洗支管、反冲洗切断阀和排污管路依次连通形成反向冲洗流路。

11、进一步地，所述换热器体包括相互换热的壳程和管程，所述换热器进水管路和所述换热器出水管路分别与所述壳程连通，以使循环水流经所述壳程，所述管程用于供待换热的工艺物料流过；还包括物料进料管路、物料进料泵、物料输送管路、物料出料管路和物料储罐，所述物料进料管路与所述物料进料泵的进口连通，所述物料进料泵的出口通过所述物料输送管路与所述换热器体的管程进口连通，所述换热器体的管程出口通过所述物料出料管路与所述物料储罐连通。

12、本发明还提供一种循环水换热器复合垢智能清除工艺，采用上述的循环水换热器复合垢智能清除系统进行，包括以下步骤：

13、s1、循环水经循环水供水泵加压后，经供水流量调节阀和处于正常换热状态的流路切换机构进入换热器体的循环水侧进行换热，换热后的循环水经回水流量调节阀进入循环水回水管路；

14、s2、通过第一压差检测组件检测换热器体循环水侧进出口之间的压差；

15、s3、当第一压差检测组件检测到的压差达到预设触发条件时，关闭供水流量调节阀，并将流路切换机构切换至反冲洗状态，同时导通反冲洗机构，使循环水回水管路中的带压循环水经回水流量调节阀沿与正常换热状态相反的方向流经换热器体的循环水侧，并经流路切换机构和反冲洗机构排出；

16、s4、反冲洗达到预设结束条件后，关闭反冲洗机构，将流路切换机构恢复至正常换热状态并开启供水流量调节阀，待正常换热流路运行稳定后，通过第一压差检测组件重新检测换热器体循环水侧进出口之间的压差，并根据重新检测的压差确定维持正常换热或再次执行反冲洗。

17、进一步地，所述预设触发条件包括第一压差阈值，反冲洗后的恢复条件包括低于所述第一压差阈值的第二压差阈值；当所述第一压差检测组件重新检测的压差低于或等于所述第二压差阈值时，维持正常换热；当所述第一压差检测组件重新检测的压差高于所述第二压差阈值时，再次执行反冲洗；当反冲洗次数达到预设次数且重新检测的压差仍未满足所述恢复条件时，输出报警信号。