本實(shí)用新型涉及一種螺旋板換熱器，尤其是涉及應(yīng)用于煤化工、高溫?zé)捊埂⑹突?、高爐除渣等行業(yè)的高溫工業(yè)廢水及城市污水熱交換場(chǎng)合，并在換熱過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)自清污的一種螺旋板換熱器。

背景技術(shù)：

螺旋板換熱器具有傳熱流道長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高、耐高溫高壓等優(yōu)勢(shì)，在高溫工業(yè)廢水余熱回收利用，以及城市污水熱交換等場(chǎng)合被普遍采用。在實(shí)際使用中，由于污水中含有大量雜質(zhì)和污物，污水在螺旋板換熱器內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中會(huì)有一部分污物粘附在換熱面上，還有的污物會(huì)沉積到換熱器底部不能隨污水一起排出，固而降低了換熱效率，影響了換熱器的使用壽命。針對(duì)所述問(wèn)題，現(xiàn)有螺旋板換熱器采取了三方面補(bǔ)救措施，但都存在嚴(yán)重缺陷。第一是，采用可拆式螺旋板換熱器，需要專業(yè)人員定期拆開(kāi)并進(jìn)行人工清洗，浪費(fèi)了大量的人力物力，在較大型設(shè)備使用的場(chǎng)合及復(fù)雜環(huán)境下無(wú)法實(shí)現(xiàn)。第二是，在普通螺旋板換熱器外側(cè)開(kāi)一個(gè)排污口，需在停產(chǎn)停泵情況下進(jìn)行反沖洗，即使頻繁沖洗，也無(wú)法徹底解決流道中污物沉積和污物結(jié)垢掛壁問(wèn)題，排污效果仍不理想。第三是，螺旋板換熱器下部增加錐形沉降斗，解決了部分污物沉淀問(wèn)題，但污水至下而上瞬間通過(guò)螺旋換熱體，換熱時(shí)間短暫，換熱效率極低，從根本上顛覆了螺旋板換熱器具有傳熱流道長(zhǎng)、換熱效率高的優(yōu)勢(shì)。此外，螺旋換熱主體與下部錐形沉降斗連接處，由于污水流速不同，存在流體伯努利效應(yīng)，當(dāng)污水流產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，會(huì)使沉積物二次泛起流出，沒(méi)有根本解決換熱板面結(jié)垢掛壁問(wèn)題。因此，解決高溫工業(yè)廢水及城市污水等惡劣水質(zhì)，對(duì)換熱設(shè)備及管路的堵塞結(jié)垢，污物沉積，延長(zhǎng)螺旋板換熱器的使用壽命，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定和高效換熱，成為制約螺旋板換熱器發(fā)展的一大技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型在于提供一種可自清污的螺旋板污水換熱器，所述污水換熱器具有自清污、排污功能，可有效防止結(jié)垢掛壁、污物沉積，有效克服現(xiàn)有螺旋板換熱器存在的技術(shù)缺陷，明顯拓展螺旋板換熱器的使用范圍，延長(zhǎng)使用壽命。

本實(shí)用新型將采取以下技術(shù)措施予以實(shí)現(xiàn)：它包括殼體、污水進(jìn)出口、清水進(jìn)出口、集污器和排污口，主要是將殼體內(nèi)污水換熱寬流道與清水換熱窄流道并行旋繞構(gòu)成螺旋換熱主體，所述螺旋換熱主體中形成污水換熱寬流道的外側(cè)螺旋板是個(gè)內(nèi)側(cè)表面上設(shè)有凸起的弧形導(dǎo)向板排列組合的多個(gè)清污單元，和所述清污單元下端均勻分布且與水平方向呈一傾角的排污板構(gòu)成。

所述清污單元的弧形導(dǎo)向板具有相同的傾斜角度，其傾斜方向與排污板相反，且按清污單元中心及該中心外部呈星形排列的方式分布。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)與積極效果：

1、由于設(shè)置了弧形導(dǎo)向板構(gòu)成的清污單元，可有效地清除粘附在污水寬流道換熱面上的污物，阻止結(jié)垢的發(fā)生。在螺旋污水寬流道中，當(dāng)高溫高壓污水流遇弧形導(dǎo)向板時(shí)，部分污水瞬間改變流向，與主水流共同作用，形成了慣性沖擊較強(qiáng)的湍流，產(chǎn)生的湍流以一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)，帶旋轉(zhuǎn)的不規(guī)則流動(dòng)，連續(xù)不斷沖擊污水寬流道兩側(cè)的換熱板面，消除了換熱板面污物粘附和結(jié)垢的可能。另外，污水中部分較大的固體顆粒，在高速運(yùn)動(dòng)中撞擊清污單元的導(dǎo)向板，產(chǎn)生慣性分力而逐漸下沉，同時(shí)還將相當(dāng)部分的動(dòng)能傳遞給了湍流，固而加強(qiáng)了湍流對(duì)換熱面的沖擊強(qiáng)度，形成自清污趨勢(shì)。而弧形導(dǎo)向板的排列組合，可使湍流沖擊力對(duì)整個(gè)污水流道的各個(gè)換熱板面進(jìn)行全覆蓋，無(wú)死角沖刷，有效實(shí)現(xiàn)自清污效果。

2、由于設(shè)置了排污板構(gòu)成的排污結(jié)構(gòu)，不僅能實(shí)現(xiàn)連續(xù)排污，而且能防止污物的泛起。由于污水寬流道中的污水呈高速流動(dòng)狀態(tài)，而錐形集污倉(cāng)中污水呈低速流動(dòng)狀態(tài)，在兩者連接處污水的流速出現(xiàn)差別，導(dǎo)致物體與流體接觸的界面，呈現(xiàn)伯努利效應(yīng)。根據(jù)伯努利方程得知，在同一介質(zhì)中，流速高處壓力低，流速低處壓力高，這樣就影響了污水中固體顆粒向錐形集污倉(cāng)的流動(dòng)與下沉，同時(shí)當(dāng)污水流產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，可能造成固體沉淀物二次泛起。針對(duì)這一問(wèn)題，反向排污板的巧妙設(shè)置，使問(wèn)題迎刃而解。當(dāng)高溫高壓污水流經(jīng)排污板時(shí)，水流發(fā)生了變化，局部產(chǎn)生了湍流，高度復(fù)雜湍流場(chǎng)平衡了伯努利效應(yīng)，有效遏制了固體沉淀物二次泛起。在此過(guò)程還產(chǎn)生沖擊擠壓力，迫使污水中部分固體顆粒碰撞集約，快速螺旋滑入集污倉(cāng)。從而加快污物的排放。

3、由于采取了污水寬流道、清污單元和排污板的技術(shù)措施，使本實(shí)用新型更加適應(yīng)高溫工業(yè)廢水及城市污水等惡劣水質(zhì)環(huán)境下的集熱、換熱和熱能回收，其自清污功能，從根本上解決了螺旋板換熱器及管路的人工拆卸清污，有效防止污物堵塞、固體沉積、結(jié)垢掛壁等技術(shù)難題，在不停產(chǎn)、不停泵情況下可連續(xù)排放集污倉(cāng)中的固體污物，節(jié)省了大量的人力物力，拓展了螺旋板換熱器的使用范圍，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，進(jìn)而使換熱效果與效率得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

4、該實(shí)用新型還具有發(fā)明構(gòu)思新穎獨(dú)特、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理、工作性能穩(wěn)定可靠、防結(jié)垢效果卓越、換熱效率顯著提高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的螺旋板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

由圖1、圖2所示本實(shí)用新型的可自清污的螺旋板污水換熱器是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種新型螺旋板換熱設(shè)備。它由圓筒狀殼體1，在殼體1內(nèi)由相鄰的兩換熱板并行旋繞多圈組成的污水寬流道3和清水窄流道4構(gòu)成的螺旋換熱器主體。所述螺旋換熱主體中形成污水換熱寬流道的外側(cè)螺旋板10是個(gè)在內(nèi)側(cè)表面上設(shè)有凸起的弧形導(dǎo)向板11排列組合而成的多個(gè)清污單元，以及在所述清污單元下端均勻分布一字形排列且與水平方向呈45-60°傾角的排污板12構(gòu)成。所述清污單元的弧形導(dǎo)向板11具有相同的傾斜角度，其傾斜方向與排污板12恰好相反，并且按清污單元中心及該中心外部呈星形排列的方式進(jìn)行分布。所述弧形導(dǎo)向板11其弧長(zhǎng)、圓弧半徑、寬度以及傾斜角度（弦的延長(zhǎng)線與水平夾角），應(yīng)根據(jù)污水的流速、渾濁程度等實(shí)際情況確定，一般情況下弧長(zhǎng)為150-200毫米，傾斜角度為30-45°，本實(shí)施方式的弧長(zhǎng)為150毫米，傾斜角度為30°。所述排污板12其長(zhǎng)度、寬度、傾斜角度、以及排列間距，應(yīng)根據(jù)污水中雜質(zhì)成分、固體顆粒大小以及流體壓力等實(shí)際情況綜合考慮加以確定，一般情況下排污板12長(zhǎng)度為100-150毫米，傾斜角度為45-60°，本實(shí)施方式的弧長(zhǎng)為100毫米，傾斜角度為45°。同時(shí)將清水窄流道4底封堵。在殼體1兩側(cè)分設(shè)污水進(jìn)口5和清水出口6，殼體1中心圓筒部分被隔成均等的兩部分，下部封堵上部開(kāi)口接污水出口2，上部封堵下部開(kāi)口接清水進(jìn)口7，殼體1下部接錐型集污倉(cāng)8，集污倉(cāng)8底部連接排污口9。

本實(shí)用新型主要適用于高爐除渣，石油化工、煤炭焦化、城市污水熱源系統(tǒng)以及高溫惡劣水質(zhì)環(huán)境下的集熱、換熱和熱能回收。使用時(shí)，將來(lái)自泵房的高溫、高壓污水管道連接到本實(shí)用新型的污水進(jìn)口5，將待加熱清水或其它液體介質(zhì)管道接至清水進(jìn)口7，寬流道中的污水和窄流道中的清水逆向流動(dòng)，始終保持一定溫差，通過(guò)間壁換熱。當(dāng)流入螺旋寬流道3中的高溫高壓污水流，遇弧形導(dǎo)向板11時(shí)，部分污水流瞬間改變流向，形成了慣性沖擊較強(qiáng)的湍流，產(chǎn)生的湍流以一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、帶旋轉(zhuǎn)的不規(guī)則性流動(dòng)，連續(xù)不斷沖擊污水寬流道兩側(cè)的換熱板面，消除了換熱板面污物粘附和結(jié)垢的可能。而污水中部分較大的固體顆粒，在高速運(yùn)動(dòng)中撞擊弧形導(dǎo)向板11，產(chǎn)生慣性分力而逐漸下沉，同時(shí)將大部分動(dòng)能傳遞給了湍流，固而加強(qiáng)了湍流對(duì)換熱面的沖擊強(qiáng)度，清污單元中弧形導(dǎo)向板11的排列組合，可使湍流沖擊力對(duì)整個(gè)污水流道的各個(gè)換熱板面進(jìn)行全覆蓋，無(wú)死角沖刷，更加充分體現(xiàn)了自清污效果。當(dāng)污水中部分較大的固體顆粒逐漸下沉，集約在排污板12處時(shí)，由于排污板12的巧妙設(shè)置，高溫高壓污水流經(jīng)排污板12后，水流將發(fā)生變化，并在局部產(chǎn)生湍流，高度復(fù)雜湍流場(chǎng)平衡了伯努利效應(yīng)，遏制固體沉淀物二次泛起，同時(shí)產(chǎn)生沖擊擠壓力，使污水中較大的固體顆?？焖俾菪爰蹅}(cāng)8，集污倉(cāng)8中的污物經(jīng)排污口9，連續(xù)排放，當(dāng)然也可定期排放。換熱后的清潔熱水適用于各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的需求。本實(shí)用新型用于城市污水熱源系統(tǒng)換熱時(shí)，應(yīng)考慮城市污水成份相對(duì)復(fù)雜，污水螺旋通道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加寬，留有充分余地，若在本裝置前加裝除污器，效果將更為理想。