專利名稱：用于清洗空氣/水熱交換器內的滴水表面的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于清洗空氣/水熱交換器內的滴水表面的方法和裝置，所述滴 水表面諸如冷卻塔里的橫向或水平填料內的或水滴分離器內的滴水表面。
背景技術：
在某些冷卻塔里，主要是通過使待冷卻的一部分水蒸發(fā)來冷卻輔助冷凝回 路的水，這一部分水滴落在為此目的而設置的表面上，且用與滴落方形相反的 空氣流掃過那些表面，并且輔助冷凝回路的水在較少的程度上通過發(fā)生在熱交 換器表面上水自身內部的對流作用來冷卻。
這些表面由通常被稱為"填料"并且特別是由PVC薄板構成的熱交換體承 載，這些PVC薄板是被互相組裝起來而形成一個蜂窩構造。這種蜂窩構造的 每個窩格呈管狀，其長度約為1.5米(m)，斷面的平均尺寸處于幾厘米的量 級。各窩格的壁很薄(一毫米的十分之幾)并且被穿有許許多多小孔。
冷卻塔內懸掛有若干個熱交換體，它們位于用于噴淋待冷卻水的裝置和用 于回收被冷卻的水的底盆之間，冷卻塔內的較高處還安裝有水滴分離器或水滴 俘獲裝置，以便盡可能多地保持由冷卻空氣挾帶的水滴。重要的是，不要讓這 些水排出到大氣中，因為冷卻塔是工作在有利于細菌繁殖的溫度下，這些水帶 有容易在冷卻塔內繁殖的細菌。
在使用中，由于發(fā)生在滴水表面上的蒸發(fā)，熱交換體和水滴分離器變成被 礦物鹽沉積層覆蓋。這個沉積層隨時間而增厚，在某些冷卻塔里，沉積層的重 量可能達到熱交換體本身的重量的10倍。這樣的沉積層有許多缺點它對滴 水構成一種障礙而影響熱交換的效率；它為在有利于細菌繁殖的條件下存在于 水中的各種細菌構成保持溫床；它給熱交換體的支承結構造成很大的額外負 荷，因為熱交換體一般是懸掛在冷卻塔內的；以及其它缺點。
至少在理論上，有幾個可補救這些缺點的辦法。其一是對用于冷卻的水進行化學處理以除去其中的鹽分，借以避免熱交換表面上的結垢。然而，對不管 是核燃料還是礦物燃料的發(fā)電站的冷卻塔來說，那都是不可想象的。
也可以用合適的溶液來化學地溶解掉水垢。但是這種技術方法帶來廢水處 理的問題，因此將會使運行成本造成經濟上的影響。
最后，可以設想用任何合適的機械裝置來使熱交換體抖動，可是， 一經試 驗，這種方法就引起了熱交換體性能的如此惡化，以致認為這種方法實際上不 適于后續(xù)的應用。
最后，可以把熱交換體拆下來進行機械清洗，然而，假如熱交換體的體積 很大(以約21113的單元地為IO立方米(m3)至12,000 m3)，這將構成一個費 用極高的工作量
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的
本發(fā)明力圖找到一種能夠避免現(xiàn)有的或潛在的各種方案的缺點的方案，該 方案仍可清洗發(fā)電站特別是核電站的冷卻塔中所用的熱交換體。
本發(fā)明的概述
為此目的，在第一方面，本發(fā)明提供一種用于對濕式冷卻塔內的熱交換體 (該熱交換體呈水平的或橫向的填料的形式)進行現(xiàn)場除垢或對水滴分離器 (其翅片上免不了會結垢)進行現(xiàn)場除垢的方法。這種方法包括借助于發(fā)生器 來產生至少一個量大而低壓(例如2巴到12巴的量級)的空氣沖擊波，而使 壓縮氣體團向熱交換體的區(qū)域或向水滴分離器的翅片膨脹，以產生在熱交換體 內的或水滴分離器內的基本上平行于構成它的壁的表面的空氣流，發(fā)生器敞開 在離開所述區(qū)域一距離處，以及所述方法包括在沿著熱交換體移動發(fā)生器之后 或在把所述水滴分離器移動確定尺寸的步長之后重復進行所述操作。
由發(fā)生器產生的氣體沖擊波在熱交換體的窩格或通道內傳播，沖擊波通過 時引起在被除垢部件的通道內的膨脹，進而引起所述通道的壁的局部彈性變 形，這種彈性變形的幅度足以使硬或脆的結垢物從其脫落。在試驗中發(fā)現(xiàn)，在 壁旁邊形成塵埃云，仿佛結垢物的顆粒已經沿垂直于壁面的方向突然地被從壁
5面上分離了下來。在被除垢部件是熱交換體時，部件內用于清洗的氣體流遭受 很大的壓頭損失，以致其行進入熱交換體內部的深度對應于所述部件的總厚度 的大致一半，而這卻是有利的，因為特別是在熱交換體的這個一半處有最大量 的沉積物。發(fā)生器設置于熱交換體的對應于滴水出口的端面。在本發(fā)明的裝置 用于水滴分離器時，為了確保各薄板構成能夠有效地俘獲由冷卻空氣挾帶的水 滴的障礙，各薄板之間的通道的長度是很短的，所以氣流遭受的壓頭損失主要 是由這些通道的擋板形狀引起的。氣流容易挾帶至少某些在通道內脫落的顆粒 物，已經發(fā)現(xiàn)，這些顆粒物有一種磨粒作用，而這種作用可增強本方法的清洗 力度。根據本發(fā)明的裝置的"開炮(shot)"速率以及根據各發(fā)生器之間沿著 被清洗部件的間距，可以讓在多個相繼的氣流中的脫落顆粒物進行一種循環(huán)。
假定這樣一個熱交換體的斷面有幾千平方米之大，應能理解，要想提供一 個能夠覆蓋整個面積的沖擊波發(fā)生器是不可能的。因此，本發(fā)明的方法包括逐 個區(qū)域地處理所關注的熱交換體。這樣，本發(fā)明的方法就包括在熱交換體的下 方連續(xù)地移動發(fā)生器并在移動中連續(xù)地發(fā)出一系列沖擊波。
為了提高清洗效率，可以進行用鼓吹熱空氣的設備對所關注的區(qū)域進行加 熱的步驟。由于構成被清洗部件的通道的壁是由熱塑性材料(通常是PVC)制 成的，加熱可使那些壁變得更加柔性，所以可增大壁和沉積層之間的剛度差。 應能理解，當沖擊波在這樣的條件下通過時，結垢物更容易被從壁面上分離下 來。
在第二方面，本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)上述方法的裝置，在這種裝置中， 上述發(fā)生器包括 壓縮氣體源；
至少一個氣罐，氣罐有進口和出口，進口通過受控打開和關閉的旋塞閥 連通于所述壓縮氣體源，而出口通過受控打開和關閉的閥門構件的閥座連通于 外部大氣；以及
用于控制旋塞閥和閥門構件的控制裝置，該控制裝置使氣罐在連通于壓 縮氣體源時隔離于外部大氣，以及在使氣罐在開通于外部大氣時隔離于壓縮氣 體源。
在一個特別適用于對其中熱交換表面限定多個小斷面的通道的填料(不管是水平的還是豎直的)進行除垢的實施例中，由空氣流可在其中逐漸膨脹的噴 管來延伸氣罐的出口閥座。
本發(fā)明的裝置的構造能夠快速地建立從氣罐到外部大氣的連通，因而使氣 體得以膨脹，而導致產生強勁但低壓(2巴到12巴)的沖擊波，并且使這個沖 擊波從氣罐的出口或在設置噴管時從噴管的出口向鄰近其所開向的清洗部件 的端面?zhèn)鞑?。已經發(fā)現(xiàn)，不應把這種裝置安裝得緊接在熱交換體的下面，而應 離開它一個距離，以使構成通道的材料不會受到局部太高的氣體壓力的破壞。
這個距離需要是幾十厘米的量級，例如15cm到50cm。
還已觀察到，對于設有噴管的裝置，在噴管的自由端位于圓柱形套筒內并 且該套筒與所述自由端徑向間隔開是有利的。流出噴管的氣體可使噴管的壁和 套筒之間的空隙里產生抽吸作用，這可產生一種管狀流體屏蔽，這個屏蔽包含 基本上沿著各通道的軸線的方向的向外氣流。這個屏蔽可阻止向外氣流發(fā)散和
防止其以一個入射角沖擊窩格，因為如果有入射角，就會使氣流的動能對所述 壁施加壓力而使其變形到破壞點。對填料特別希望如此。
在本發(fā)明裝置的一個特定實施例中，閥門構件安裝成在處在氣罐內部的固 定桿上滑動并與該桿協(xié)作而限定可變容積的內室，該內室適于選擇性地連通于 壓縮氣體源和大氣，以分別關閉和打開氣罐的出口。此外，該桿是空心的，其 永久地連通于壓力氣體源，并且該桿有使其內部容積連通于氣罐的開孔，而閥 門構件的形狀構造成如套殼，在閥門構件離開其閥座時，該套殼的壁適于遮蓋 住所述開孔，因此在這一位置，氣罐被隔離于壓力氣體源。這些裝置使得很容 易借助能很快變大的流動斷面達到氣罐出口的迅速打開。這些裝置也能使各個 運動件的運動以簡單的方式機械同步，而能夠以相當高的頻率進行進氣和排 氣，如確保對熱交換體的處理可在例如匹配于對冷卻塔的工業(yè)運行要求的一段 時間內進行所需要的那樣。
有利的是，本發(fā)明的裝置可包括用于向被處理部件鼓吹熱空氣的熱空氣源。 該熱空氣源可以僅由鼓風機構成，例如在被除垢熱交換體連續(xù)地受到開炮的 "戰(zhàn)役"之前，用這臺鼓風機對構成熱交換體的塑料進行加熱。
最后，本發(fā)明的裝置可設置用于收集通過處理而脫落并在重力作用下下落 的結垢物顆粒的集垢斗，尤其是在水平填料下方工作時。也可以將其它的收集
7裝置，例如抽吸收集裝置，配用于本發(fā)明的裝置。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在下文的一個實施例的說明中顯現(xiàn)出來。


現(xiàn)在來看附圖，其中
圖l是本發(fā)明中實施的沖擊波發(fā)生器的示意圖；以及 圖2是表示用本發(fā)明的方法對水平填料進行處理。
具體實施例方式
圖1表示出氣罐1，其出口的形狀制作成構成適于由閥門構件3關閉或打開 的閥座2。氣罐是大致圓柱形的，有一縱向軸線，閥座2以這個軸線為中心。 氣罐沿著這個軸線包括管子形式的固定內桿4，該桿在其位于氣罐內部的那一 端是封閉的，并穿過氣罐的與閥座2相反的壁。閥門構件3由管狀套殼3b和 在套殼3b頂部的頭部3a構成，頭部3a的型面適于以密封的方式關閉閥座2， 同時形成在閥座周圍的環(huán)形推力表面，存在于氣罐內的壓力可作用在這個環(huán)形 推力表面上。
閥門構件3可滑動地安裝在桿4上并與其封閉端協(xié)作而限定可變容積的內 室5，桿4內的管道6開通于內室5并與桿4的內部容積隔離。
桿4的側壁上設有多個開孔7，它們的設置高度使得它們在閥門構件3壓靠 在閥座上時完全不被套殼3b遮蓋，而在閥門構件3離開閥座2時，它們被套 殼3b遮蓋。
在氣罐1外面，桿4的內部容積通過管道8連接于壓力源9，其可以是由壓 縮機供給的總管或一個或更多個壓縮氣體(空氣)缸。管道6是通過管道10 和有圖中標示為12的驅動軸的旋塞閥11連接于同一個壓縮氣體源9。在該圖 所示的位置，旋塞閥11建立壓力源9和管道6進而和內室5之間的連通。在 相反的位置，即在旋塞閥11的旋塞轉過半轉之后，它將內室5隔離于壓力源9 并使其通過在管道IO對面的排氣孔13連通于大氣。旋塞閥的旋塞通過它的驅 動軸12連接于齒輪14，該齒輪是用于從馬達進行傳動的轉動驅動系統(tǒng)的一部 分，圖中未表示該系統(tǒng)，但它可包括例如用于驅動齒輪14的有齒皮帶15。在
8一個未圖示的例子中，可以用適當的電磁閥來取代旋塞閥。
最后，在該圖中可以看到從氣罐1的出口孔向外擴張的噴管16。噴管16
的外面套著圓柱形套筒17，其圍繞著氣罐出口并使其從噴管延伸入大氣。 上述裝置的工作如下。
假定該裝置的第一工作狀態(tài)是圖1所示的狀態(tài)。在這一狀態(tài)，內室5里充 滿壓力氣體，因而趨向于把閥門構件3壓靠于在氣罐1出口的閥座2。在這一 位置，閥門構件3的裙部3b處于各開孔7上方，因而氣罐1的內室5是與壓 力源9連通。
轉動旋塞11，例如驅動其使其連續(xù)轉動。在該轉動的第一部分中，內室5 被隔離于壓力氣體源9，然后穿過旋塞的通道到達排氣孔13。于是，內室5被 放氣，從而氣罐l內的作用在閥門構件的圍繞著閥座2的環(huán)形表面上的壓力不 再被內室5里的壓力對抗。于是閥門構件運動而離開闊座2。這樣，氣罐l內 的容積通過閥座2圍繞著的出口孔連通于大氣壓力，而這時閥門構件3的套殼 3b遮蓋各孔。氣體在從出口孔延伸的噴管16里的膨脹使得形成一個氣流沖擊 波，這個沖擊波沿著該裝置的軸線X向噴管16的出口傳播。
在噴管內部，氣流引起壓力降，并且在噴管16的出口處，由套筒17引導 氣流，從而由于文托利效應而在其內建立起圓周管狀流，這個管狀流構成限制 流出噴管16的氣流的發(fā)散的措施。因此，從噴管16流出的氣流被保持為基本 上平行于該裝置的軸線X。
隨著旋塞繼續(xù)轉動，它使該裝置回到所示的狀態(tài)。在此刻，內室5不再連 通于大氣，但又一次連通于氣體源9。于是閥門構件3又一次被壓靠在閥座2 上，從而首先把氣罐l的內室隔離于大氣，其次一旦放開各開孔7，而將內室 連通于壓力氣體源9。只要齒輪14被驅動而轉動，就這樣再次開始循環(huán)。
圖2是表示用一排上述這種裝置進行工作來清洗懸掛在例如發(fā)電站的冷卻 塔里的熱交換體20的示意圖。托架21支承著多個沖擊波發(fā)生器22，它們的噴 管朝上位于熱交換體20之下。各噴管的出口到懸掛的熱交換體的底端之間的 距離H約為15cm到30cm。托架也支承著在這一例子中由壓縮機23和總管24 構成的壓力氣體(空氣)源。每個發(fā)生器22有一個聯(lián)接于由馬達26驅動的傳 動系統(tǒng)25的旋塞閥。這一傳動系統(tǒng)由同步地驅動閥的所有控制齒輪的皮帶構
9成。通過使每個旋塞相對于所有其它的旋塞錯開一個角度，可將各發(fā)生器組織成隨時間的過去依次地相繼"開炮"，例如，如果托架支承著六個發(fā)生器，則將各旋塞互相錯開60°的角度，就可以在旋塞轉動一周的時間內相繼開炮6次。如果采用電磁閥，可以用控制器來觸發(fā)各電磁閥以執(zhí)行該工作序列。
托架21圖示為安裝在能夠自行驅動的升降平臺27 (或升降機)上，以便能夠調整熱交換體20和各噴管之間的距離H。在熱交換體20下方的平臺的行進速度應是可調整的，例如可約為幾厘米每秒。
在工作中，每個閥門構件出口處的壓力氣體釋放都產生一個沖擊波，其傳播進由PVC薄板制成的穿過熱交換體形成的通道，使熱交換體的各部件變形而破壞這些部件表面上的沉積層。已經均勻地沉積在PVC薄板上的水垢是硬且脆的，而它的如由PVC薄板構成的支承物是很柔軟的，因此，水垢在它的支承物在沖擊波作用下變形時就破碎成塊。水垢一旦裂開或破碎，它就更容易脫離其支承物。
此外，隨著空氣流流過各通道，它同時地強烈吹掃各通道里所包含的揮發(fā)性物質。被沖擊波從PVC薄板上最初松脫下來的水垢小塊被空氣流沖走，這些水垢小塊還有助于通過打磨作用而對通道進行清洗。
圖2所示的裝置包括用于加熱熱交換體20的裝置，這個裝置被示意地表示為熱空氣鼓風機28的形式。與頂上的裝置相配，還可圍繞托架21設置分離的例如漏斗形式的水垢收集器，但未將其表示出來，以保證該圖的清楚。漏斗的底出口可連接于抽吸源。
在不同于附圖所示實施例的變型實施例中的本發(fā)明的方法和實現(xiàn)其的裝置可用于處理其它結垢部件，諸如某些型式的空氣冷卻塔里的橫向填料或也是布置在那些塔里的水滴分離器，以使被離開塔的空氣挾帶到大氣之中的水滴數量為最少。那樣的水滴分離器不是熱交換體，而是，它們對空氣流中所含的水滴形成物理障礙(擋板)，這類擋板也免不了結垢，盡管其結垢程度比熱交換體
的小，但在長期運行中，結垢也會達到為了恢復初始性能而需要處理的程度。
權利要求
1. 一種用于對在濕式冷卻塔中被沉積層覆蓋的部件體(20)進行現(xiàn)場除垢的方法，其特征在于，它包括借助于發(fā)生器(22)來產生至少一個量大而低壓的空氣沖擊波，而使壓縮空氣團向所述部件的區(qū)域膨脹，從而產生在所述部件內的基本上平行于構成所述部件的壁的表面的空氣流，所述發(fā)生器敞開在離開所述區(qū)域一距離(H)處，并且在沿著所述部件移動所述發(fā)生器之后重復進行所述操作。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在所述熱交換部件體 下方連續(xù)地移動所述發(fā)生器，并在所述移動過程中發(fā)出一系列沖擊波。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，它包括用熱空氣流加熱 與所述部件體相關的區(qū)域。
4. 一種用于實現(xiàn)如上述任一權利要求所述的方法的裝置，該裝置的特征 在于，上述發(fā)生器包括 壓縮氣體源(9); 至少一個氣罐(1)，所述氣罐有進口和出口，所述進口通過受控打開和 關閉的旋塞閥(11)連通于所述壓縮氣體源(9)，而所述出口通過受控打開 和關閉的閥門構件(3)的閥座(2)連通于外部大氣；以及 控制裝置(12， 14)，其用于控制所述旋塞閥(11)和所述閥門構件(3)， 以使所述氣罐(1)在連通于所述壓縮氣體源(9)時隔離于外部大氣，以及用 于使所述氣罐(1)在開通于外部大氣時隔離于所述壓縮氣體源(9)。
5. 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，它通過噴管(16)開通于外 部大氣，所述噴管用于在所述閥門構件的閥座之外引導所述空氣流并使之膨 脹。
6. 如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述噴管(16)的自由端位 于圓柱形套筒(17)內，所述套筒與所述自由端徑向間隔。
7. 如權利要求4到6中的任一權利要求所述的裝置，其特征在于，所述 閥門構件(3)安裝成在所述氣罐(1)內的固定桿(4)上滑動并與所述桿協(xié) 作以限定可變容積的內室(5)，該內室(5)適于選擇性地連接于所述壓縮氣體源(9)和大氣，以分別關閉和打開所述氣罐的所述出口 (2)。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述桿(4)是中空的，所述 桿連續(xù)地連通于所述壓縮氣體源(9)并有在其內部容積和所述氣罐(1)之間 的連通開孔(7)，而所述閥門構件(3)的形狀構造成如套殼(3b)，該套殼 的壁適于在所述閥門構件(3)離開其閥座(2)時遮蓋住所述開孔(7)，以 這樣的方式，所述閥門構件(3)在這一位置將所述氣罐(1)隔離于所述氣體 源(9)。
9. 如權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，與所述可變容積內室(5) 的選擇性連通包括旋塞閥(11)，所述旋塞閥的軸線重合于所述桿(4)的軸 線(X)。
10. 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，它包括多個安裝在公共托架 (21)上的氣罐，該托架支承用于驅動所有所用的所述旋塞閥的單個驅動裝置 (25， 26)，每個旋塞閥的旋塞都與其它旋塞中的每一個在角度上錯開，這樣，對所有旋塞的單個驅動導致產生相繼的沖擊波。
11. 如權利要求4到10中的任一權利要求所述的裝置，其特征在于，它包 括用于向所述被處理部件鼓吹熱空氣的熱空氣源(27)。
12. 如權利要求4到11中的任一權利要求所述的裝置，其特征在于，在所 述部件是水平的冷卻體時，它包括用于回收從所述冷卻體上脫落下來的結垢物 的集垢斗。
13. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述旋塞閥是電磁閥。
全文摘要
一種用于對懸掛在濕式冷卻塔中的熱交換體(20)進行現(xiàn)場除垢的方法，這種方法的特點是，它包括借助于發(fā)生器(22)來產生至少一個空氣沖擊波，該發(fā)生器使在噴管內的壓縮氣體團通過該噴管向所述熱交換體的區(qū)域進行受控制的膨脹，所述發(fā)生器敞開在離開所述區(qū)域一個距離(H)處，以及所述方法包括在把所述發(fā)生器移動到所述區(qū)域之外的所述熱交換體(20)的下方之后重復地進行所述操作。
文檔編號F28G7/00GK101484772SQ200780025314
公開日2009年7月15日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權日2006年7月3日
發(fā)明者J-M·睦維勒, M·迪格朗格, N·勞倫特, P·布洛克柏根, R·戈麥斯 申請人:戴安訥杰公司