用于空气预热器中换热模块的清洗系统及清洗工艺的制作方法

1.本发明涉及用于空气预热器中换热模块的清洗系统及清洗工艺。


背景技术：

2.一般地，空气预热器包括多个换热模块，换热模块常由的褶皱钢板整齐布置于固定钢架中形成，具体参见图1。以600mw机组单侧回转式空气预热器为例，其包含上、中、下三层换热层，其中下层冷端换热层包含288个、高1000mm左右的换热模块，单个换热模块由厚度为0.75
‑
1.05mm的褶皱钢板整齐布置于固定钢架中，相互间隔为0
‑
10mm。
3.一般地，300mw以上机组普遍采用回转式空气预热器对烟气余热进行回收利用，但布置在scr脱硝系统出口的空气预热器的工作环境是高浓度的烟尘与so2以及超低排放要求下scr脱硝系统的逃逸氨，空气预热器使烟气温度从320
‑
380℃降至120
‑
140℃，在与烟气进行热交换过程中，由烟气中so3、nh3以及h2o生成的nh4hso4会在空气预热器的低温段（150
‑
180℃）区域由气态转变成粘性的液态，能粘附在空气预热器的换热板上，再粘附烟气中的尘使空气预热器发生堵塞，导致空气预热器烟气侧阻力增大，一次、二次风压产生周期性摆动现象，使锅炉燃烧不稳定，送风量不能满足锅炉高负荷出力。
4.堵塞发生后，采取的运行措施包括：增加空气预热器冷端蒸汽吹灰次数、投用在线高压水冲洗，以及采用空气预热器高温熔盐措施。当堵塞较为严重时，运行措施不足以产生明显的清堵效果，更多的是被迫停炉进行人工高压水冲洗。人工高压水冲洗包括：在线冲洗，即人进入空气预热器装置密闭空间利用高压水对空气预热器模块进行冲洗，该种冲洗方式具有时间快，人力少的优点，但是其冲洗效果难以保证，且干燥费时；离线冲洗，即将换热模块运出来后，将换热模块拆开对其换热板进行逐一水冲洗，该种冲洗方式冲洗效果较为干净彻底，不影响烟道环境，但是费时，费人力、干燥费时。
5.在上述故障情况与处理工艺的背景下，空气预热器堵塞后的清堵处理如果不能完全彻底，干燥不能完全彻底，将会加快后期堵塞的循环往复发生，针对停炉后的空气预热器模块的离线清洗缺乏一种能对其快速清洗并干燥的工艺技术，本发明可提供一种用于空气预热器中换热模块的清洗系统及清洗工艺，可实现离线大批量换热模块的快速清洗、干燥，又具备便于运输与现场组装的灵活性，工艺操作过程能节约水资源、人力资源以及时间成本。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供用于空气预热器中换热模块的清洗系统及清洗工艺，以提高空气预热器的清洗效率。
7.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：用于空气预热器中换热模块的清洗系统，包括吊架、中心支座、软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元，所述软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元围绕中心支座依次设置；
所述吊架包括依次固定连接的行走机构、第一支座、横梁和第二支座，所述第二支座的下端与中心支座可转动连接，使得吊架可绕中心支座的中心轴线在水平面内做圆周运动；将行走机构做圆周运动的轨迹记为轨迹a，所述软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元均位于轨迹a与中心支座之间；所述横梁上设有升降机构，用于抓取换热模块并将换热模块吊起或放下。
8.如此，实际上，软化工位、一段超声清洗工位、二段超声清洗工位、吹扫工位和烘干工位依次围绕中心支座设置，仅需较小的占地面积，即可完成清洗系统的布置；吊架可绕中心支座做圆周运动，可通过升降机构将换热模块吊起或放下，吊架、升降机构一起形成单侧活动式提升装置，用于完成换热模块的起吊、放下和转运，结合吊架的运动，即可实现换热模块在上述各工位之间快速依次转运，从而有效提高换热模块的清洗效率。
9.进一步地，所述行走机构包括行走基座，所述行走基座的上端与第一支座可拆卸连接，所述行走基座的底部设有1个驱动轮和2个导向轮，所述驱动轮位于2个导向轮之间，驱动轮的中心轴线、导向轮的中心轴线与中心支座的中心轴线相交于同一点，所述中心支座的中心轴线与驱动轮之间的距离和所述中心支座的中心轴线与导向轮之间的距离相等；所述行走基座上设有与驱动轮传动连接的驱动电机。如此，1个驱动轮和2个导向轮的运行轨迹为同一个圆，2个导向轮起到导向，使得吊架能较好地饶中心支座做圆周运动；同时，2个导向轮起到辅助支撑作用，与驱动轮一起对行走基座形成稳定的三角支撑，从而提升吊架的支撑、运动稳定性。
10.可选地，驱动电机与驱动轮之间通过齿轮或皮带传动进一步地，还包括控制单元，所述行走基座上设有光信号源，所述软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元的外侧壁上分别设有用于与光信号源配合以形成感应信号的感应部件，所述驱动电机的控制部分、光信号源和各感应部件均与控制单元电连接。如此，当行走基座运动至与某一作业单元相对应的位置时，相应感应部件与光信号源配合，感应部件内形成感应信号并将感应信号传递给控制单元，控制单元接收该感应信号后，对驱动电机的控制部分发出停止信号，驱动电机停止，使得吊架停止于相应作业单元所在位置，此时可通过升降机构吊起或放下换热模块。
11.可选地，所述光信号源为测量光幕或线性激光源。
12.进一步地，所述行走基座包括1根驱动支杆和2根导向支杆，所述2根导向支杆的上端固定于驱动支杆上，所述2个导向轮分别安装于2根导向支杆的下端，所述驱动轮安装于驱动支杆的下端，驱动支杆的上端与第一支座可拆卸连接。
13.进一步地，所述第一支座包括第一竖杆和固定于第一竖杆上端的第一空心横杆，所述第一空心横杆上设有固定孔；所述第二支座包括第二竖杆和固定于第二竖杆上端的第二空心横杆，所述第二空心横杆上设有固定孔；所述横梁的两端分别设有定位孔，所述横梁的两端分别插入第一空心横杆和第二空心横杆内，并通过紧固件实现可拆卸固定。如此，第一支座、横梁、第二支座之间互为可拆卸结构，可方便拆装、转运；也可根据需要及场地情况，调整横梁在横杆内的伸入程度，从而调整清洗系统所需占地空间。紧固件依次穿过相应固定孔、定位孔，实现空心横杆与横梁之间的相对固定。
14.可选地，所述第一空心横杆上设有多个沿其长度方向依次分布的固定孔；所述第
二空心横杆上设有多个沿其长度方向依次分布的固定孔。
15.进一步地，所述中心支座包括空心支撑立柱，所述第二竖杆的下端伸入所述空心支撑立柱内并通过若干深沟球轴承与空心支撑立柱可转动连接；所述第二竖杆上设有法兰盘，所述法兰盘的底面与空心支撑立柱的上端面抵接。如此，既可满足吊架可绕中心支座的中心轴线转动的需求，又可方便第二支座与中心支座之间的拆装。
16.进一步地，升降机构具有固定于横梁上的升降电机和与升降电机传动连接的抓手，优选地，抓手的中心轴线与软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元的中心重合。
17.可选地，所述软化缸内设有用于对清洗液进行加热的加热元件。可选地，所述清洗液为中性水。
18.优选地，行走机构的高为1.0
‑
1.5m；第一支座的高为1.5
‑
2.0m、水平宽为0.5
‑
1.0m；优选地，横梁的长为1.8
‑
2.2m，相邻固定孔之间的间隔为10
‑
15cm。
19.优选地，第二支座的高为1.0
‑
2.0m，水平宽为1.0
‑
1.5m；中心支座的高为1.0
‑
2.0m。
20.优选地，软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元绕中心支座的中心轴线呈圆周分布，软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元与中心支座的中心轴线之间的距离为1.0
‑
1.5m。
21.基于同一发明构思，本发明还提供用于换热模块的清洗工艺，利用如上所述的清洗系统进行；包括如下步骤：s1、将待清洗的换热模块吊运至软化缸内，使得换热模块被完全浸没于软化缸内的清洗液中，软化处理10
‑
30min，获得软化处理后的换热模块；s2、通过升降机构将所述软化处理后的换热模块吊起，再控制吊架转动至第一超声清洗单元所在工位，然后将换热模块吊运至第一超声清洗单元内，进行一段超声清洗8
‑
15min后，将换热模块吊运至第二超声清洗单元内，进行二段超声清洗；其中，一段超声清洗的时间为8
‑
15min，二段超声清洗的时间为1
‑
10min；s3、通过吊架和升降机构将超声清洗完毕的换热模块吊运至吹扫单元，利用0.1
‑
0.3mpa的压缩空气对换热模块进行吹扫，去除滞留的水渍；s4、通过吊架和升降机构将吹扫完毕的换热模块吊运至烘干单元，于30
‑
80℃条件下干燥20
‑
40min；s5、通过吊架和升降机构将干燥后的换热模块吊运至堆放工位，完成一个换热模块的清洗。
22.进一步地，在进行s1
‑
s5的同时，当将某一换热模块从软化缸吊运至第一超声清洗单元内后，即刻将后一换热模块吊运至软化缸内，进行软化处理；当将某一换热模块从第一超声清洗单元吊运至第二超声清洗单元内后，待后一换热模块软化完毕后，将后一换热模块吊运至第一超声清洗单元内，进行一段超声清洗；当将某一换热模块从第二超声清洗单元吊运至吹扫单元后，待后一换热模块超声清洗完毕后，将后一换热模块吊运至第二超声清洗单元内，进行二段超声清洗；
当将某一换热模块从吹扫单元吊运至烘干单元后，待后一换热模块超声清洗完毕后，将后一换热模块吊运至吹扫单元内，进行吹扫；当将某一换热模块从烘干单元吊运至堆放工位后，待后一换热模块吹扫完毕后，将后一换热模块吊运至烘干单元内，进行干燥。
23.可以理解，所述后一换热模块是指在所述某一换热模块的上游侧第一个功能单元内的换热模块。
24.进一步地，在s1之前，还包括对换热模块进行预处理的步骤；可选地，对换热模块内的堵块进行物理松动或疏通，即拆除换热模块的固定钢架，将内部的传热钢片进行松动或疏通。
25.可选地，进行预处理时，先根据换热模块的沾污、堵塞严重程度进行分类，对于轻微堵塞的换热模块，利用削针进行松动与疏通；对于严重堵塞的换热模块，进行拆除换热模块的固定钢架后进行松动与疏通。
26.本发明的清洗系统及清洗工艺适用于燃煤电厂空气预热器堵塞后大批量换热模块的快速清洗、干燥，可有效实现换热模块的整体洁净清洗与彻底干燥。
27.本发明的清洗系统可实现换热模块的整体快速清洗与快速干燥，并能在不同工作现场进行快速的转移与组装，具有省时省力、节水环保的技术优势，具有推广意义。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：（1）本发明的清洗系统结构紧凑，占地面积小，可有效提升空气预热器堵塞后的清洗效率。
29.（2）通过本发明的清洗系统，可运用预处理配合软化、超声波清洗、吹扫、烘干等工序实现换热模块的去污清洗与洁净净洗，使换热模块的清洗效果比直接运用压缩空气或水冲洗更洁净、彻底，尤其是针对那种直接冲洗难以达到去污或去堵效果的情况，通过本发明的清洗系统仍能完成较好的清洁清洗。
30.（3）本发明的清洗系统的软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、吹扫单元和烘干单元，使其各作业单元具有分离性与可同时开展性，可以满足大批量大型换热模块的清洗与干燥的需求，使单个换热模块的平均清洗时间缩短为20
‑
30分钟，能节约大大施工的时间成本，可将空气预热器堵塞后20
‑
30天的清堵过程，缩短至5
‑
7天。
31.（4）本发明的清洗系统兼具清洗和干燥效果，可直接使得清洗后的空气预热器在再次运用时能满足运用环境对其清洁与干燥要求的需求。
32.（5）本发明的清洗系统可制作成可拆卸式结构，能在多个施工现场快速进行拆、装与转移，由于拆分后部件尺寸的小型化，使其实现运输的便利性；也可在不需要使用时，拆卸，收纳，从而无需长时间占用较大空间。
附图说明
33.图1是一种空气预热器中换热模块的整体结构示意图（左）和局部结构示意图（右）。
34.图2是本发明第一种实施方式的清洗系统的结构简图。
35.图3是本发明第一种实施方式的吊架及中心支座的结构示意图。
36.图4是本发明第一种实施方式的行走机构部分的放大图。
37.图5是本发明第一种实施方式的第一支座、横梁、第二支座组装状态下的放大图。
38.图6是本发明第一种实施方式的中心支座部分的放大图。
39.图7是本发明第一种实施方式的驱动轮、导向轮与中心支座的位置关系示意图（俯视图）。
40.图8是本发明第一种实施方式的控制逻辑图。
具体实施方式
41.以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
42.参见图2至图7，用于空气预热器的清洗系统，包括吊架、中心支座9、软化缸23、第一超声清洗单元24、第二超声清洗单元25、吹扫单元26和烘干单元27，所述软化缸23、第一超声清洗单元24、第二超声清洗单元25、吹扫单元26和烘干单元27围绕中心支座9依次设置；所述吊架包括依次固定连接的行走机构2、第一支座4、横梁7和第二支座8，所述第二支座8的下端与中心支座9可转动连接，使得吊架可绕中心支座9的中心轴线在水平面内做圆周运动；将行走机构2做圆周运动的轨迹记为轨迹a15，所述软化缸23、第一超声清洗单元24、第二超声清洗单元25、吹扫单元26和烘干单元27均位于轨迹a15与中心支座9之间；所述横梁7上设有升降机构16。所述软化缸23与烘干单元27之间留有间隙，用作待处理堆放工位28；所述吹扫单元26和烘干单元27之间留有间隙，用作完成处理堆放工位29。
43.所述行走机构2包括行走基座，所述行走基座的上端与第一支座4可拆卸连接，所述行走基座的底部设有1个驱动轮18和2个导向轮1，所述驱动轮18位于2个导向轮1之间，驱动轮18的中心轴线、导向轮1的中心轴线与中心支座9的中心轴线相交于同一点，所述中心支座9的中心轴线与驱动轮18之间的距离和所述中心支座9的中心轴线与导向轮1之间的距离相等；所述行走基座上设有与驱动轮18传动连接的驱动电机14。可选地，驱动电机与驱动轮之间通过齿轮19传动。
44.还包括控制单元30，所述行走基座上设有光信号源21，所述软化缸23、第一超声清洗单元24、第二超声清洗单元25、吹扫单元26和烘干单元27的外侧壁上分别设有用于与光信号源21配合以形成感应信号的感应部件22，所述驱动电机14的控制部分、光信号源21和各感应部件22均与控制单元30电连接，参见图8。
45.所述行走基座包括1根驱动支杆201和2根导向支杆202，所述2根导向支杆202的上端固定于驱动支杆201上，所述2个导向轮1分别安装于其中1根导向支杆202的下端，所述驱动轮18安装于驱动支杆201的下端，驱动支杆201的上端与第一支座4可拆卸连接。可选地，导向支杆202上固定有固定板20，驱动电机14安装于固定板20上。
46.所述第一支座4包括第一竖杆401、固定于第一竖杆上端的第一空心横杆403和第一斜杆402，第一斜杆402的两端分别与第一竖杆和第一空心横杆固定连接，形成三角架结构，所述第一空心横杆403上设有多个沿其长度方向依次分布的固定孔5，第一竖杆401的下端插入驱动支杆201内，并通过对接扣件3与驱动支杆201可拆卸地固定连接；所述第二支座
8包括第二竖杆801、固定于第二竖杆上端的第二空心横杆803和第二斜杆802，第二斜杆802的两端分别与第二竖杆和第二空心横杆固定连接，形成三角架结构，所述第二空心横杆803上设有多个沿其长度方向依次分布的固定孔5；所述横梁7的两端分别设有定位孔，所述横梁7的两端分别插入第一空心横杆403和第二空心横杆803内，并通过紧固件6实现可拆卸固定。
47.所述中心支座9包括空心支撑立柱和若干斜柱10，所述第二竖杆801的下端伸入所述空心支撑立柱内并通过若干深沟球轴承11与空心支撑立柱可转动连接；所述第二竖杆801上设有法兰盘13，所述法兰盘13的底面与空心支撑立柱的上端面抵接。所述空心支撑立柱上固定有若干向下倾斜的支腿，所述斜柱10的上端与支腿的下端通过对接扣件3可拆卸固定。
48.由此，可将运至现场的行走机构、第一支座、横梁、第二支座与中心支座组装成单侧活动式提升装置。依据现场条件将软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、烘干单元以中心支座为中心进行圆形布置，将从设备中运出、编序、架空放置的空气预热器31采用水或压缩空气进行冲洗，对其表面污渍与积灰进行预清理，同时，依据空气预热器的沾污、堵塞情况进行分类。严重沾污、堵塞的模块利用削针或拆开的方式对其沾污、堵塞区域进行松动与疏通，并用压缩空气进行预冲洗后，运至待处理堆放工位28。
49.升降机构16具有固定于横梁7上的升降电机和与升降电机传动连接的抓手17。可选地，烘干单元为低温烘干器。
50.用于空气预热器的清洗工艺，利用如上所述的清洗系统进行；包括如下步骤：s1、将待清洗的换热模块31吊运至软化缸23内，使得换热模块被完全浸没于软化缸23内的清洗液中，软化处理10
‑
30min，使沾污、堵塞物质吸水、松软、溶解，获得软化处理后的换热模块；其中，控制清洗液的温度为50
‑
80℃；s2、通过升降机构16将所述软化处理后的换热模块吊起，再控制吊架转动至第一超声清洗单元24所在工位，然后将换热模块吊运至第一超声清洗单元24内，进行一段超声清洗8
‑
15min后，将换热模块吊运至第二超声清洗单元25内，进行二段超声清洗；其中，一段超声清洗的时间为8
‑
15min，二段超声清洗的时间为1
‑
10min；可选地，进行一段超声清洗时，每隔5
‑
15分钟将换热模块吊起，对换热模块的清洗效果进行检查确认，优选地，控制一段超声清洗中清洗液的温度为50
‑
80℃，二段超声清洗中清洗液的温度为50
‑
80℃；可选地，一段超声清洗中清洗液为清水；二段超声清洗中清洗液是清水；s3、通过吊架和升降机构16将超声清洗完毕的换热模块吊运至吹扫单元26，利用压缩空气对换热模块进行吹扫；可选地，可自然晾干20
‑
60min，同时利用0.1
‑
0.3mpa的压缩空气进行吹扫；s4、通过吊架和升降机构16将吹扫完毕的换热模块吊运至烘干单元27，于30
‑
80℃条件下干燥20
‑
40min；一般地，可根据换热模块出口段的气温和湿度判断烘干程度，烘干结束时空气预热器的出口端气温达到30
‑
50℃，相对湿度为50%
‑
80%。
51.s5、通过吊架和升降机构16将干燥后的换热模块吊运至完成处理堆放工位29，完成一个换热模块的清洗。
52.在进行s1
‑
s5的同时，
当将某一换热模块从软化缸23吊运至第一超声清洗单元24内后，即刻将后一换热模块吊运至软化缸23内，进行软化处理；当将某一换热模块从第一超声清洗单元24吊运至第二超声清洗单元25内后，待后一换热模块软化完毕后，将后一换热模块吊运至第一超声清洗单元24内，进行一段超声清洗；当将某一换热模块从第二超声清洗单元25吊运至吹扫单元26后，待后一换热模块超声清洗完毕后，将后一换热模块吊运至第二超声清洗单元25内，进行二段超声清洗；当将某一换热模块从吹扫单元26吊运至烘干单元27后，待后一换热模块超声清洗完毕后，将后一换热模块吊运至吹扫单元26内，进行吹扫；当将某一换热模块从烘干单元27吊运至堆放工位后，待后一换热模块吹扫完毕后，将后一换热模块吊运至烘干单元27内，进行干燥。
53.在s1之前，还包括对换热模块进行预处理的步骤；可选地，对换热模块内的堵块进行物理松动或疏通。
54.可选地，将拆分后的吊架、中心支座、软化缸、超声清洗单元、烘干单元、吹扫单元运至现场，完成设备的组装与调试后。依据现场条件将软化缸、第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、烘干单元以中心支座为中心进行圆形布置。将空气预热器进行位置编序后，从设备中运出，采用水或压缩空气冲洗的方式对其表面污渍与积灰进行预清理，同时，依据预清理后模块的沾污、堵塞情况进行轻堵模块与堵塞模块分类后，对轻堵模块利用钻孔削针对模块沾污、堵塞严重区域进行钻孔，再运用通压缩空气或高压水的空心削针沿钻孔路径对沾污、堵塞区域进行预冲洗后，移至待处理堆放工位28。运用单侧活动式提升装置将换热模块吊起，通过驱动机构驱使行走机构转动进而驱使吊架转动，将换热模块转运至软化缸正上方，缓慢降下换热模块并使其完全浸泡于清洗液中10
‑
30分钟，使沾污、堵塞物质吸水、松软、部分溶解；可选地，对于堵塞严重的换热模块，可用钢材料制成的网状篓子对其整体装载后，拆开其外固定钢架对其内部构件进行松动，不改变原有组装结构次序，并对大块的沾污、堵塞物质进行去除后，运用单侧活动式提升装置将网状篓子连同换热模块吊起，转动吊架将换热模块转运至软化缸正上方，缓慢降下模块完全浸泡于清洗液中10
‑
30分钟，使沾污、堵塞物质吸水、松软、溶解。然后运用单侧活动式提升装置将换热模块转移至第一超声清洗单元，进行10
‑
30分钟的整体模块化去污清洗，去污清洗过程中每8
‑
15分钟运用升降机构将换热模块吊起，以对模块的清洗干净度进行监视确认，针对小范围的沾污、堵塞顽固区域的换热模块，可人工辅助用钻孔与空心削针进行充分松动与疏通后，再次进行一段超声清洗，完成一段超声清洗后，运用单侧活动式提升装置将换热模块转移至第二超声清洗单元进行洁净清洗1
‑
10分钟，将残留的污浊清洗液洗掉。运用单侧活动式提升装置将换热模块转移至吹扫单元，针对被拆开的换热模块在网状篓子中按原有结构进行复原，在20
‑
60分钟自然晾干过程中用压缩空气进行全区域进行吹扫，然后运用单侧活动式提升装置将换热模块在吸水海绵上放置10
‑
30秒后移入烘干单元进行20
‑
40分钟的整体烘干，烘干过程中对换热模块出口端不同区域的气温与湿度进行监测，当全断面烘干气温与湿度同时达到30
‑
50℃与50
‑
90%时，确认烘干完成，将处理完的换热模块整齐有序放置。
55.综上可知，本发明的清洗系统能灵活拆分与组装，兼具移动、运输、组装的便利性，可满足不同生产区域现场间的运用与转移，可解决现有常规清洗工艺对大型多孔介质物件
难以彻底与快速清洗的难题，烘干单元实现对空气预热器的均匀与快速的烘干，各功能单元的布置结构紧凑，操作过程简单，可有效节省操作时间。针对大批量的大型多孔介质模块清洗时，在不同工序上同时开展的软化、清洗与烘干过程或同时开展的多条清洗过程能节约大量的时间成本。
56.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围。