核废水浓缩换热器在线清洗装置及在线清洗方法

摘要

核废水浓缩换热器在线清洗装置及在线清洗方法，涉及换热器技术领域，其装置包括刷杆，用于伸入核废水浓缩换热器的换热板之间的涡卷形通道中以清除存在于涡卷形通道中的污垢；导轨，被配置为能够以与所述刷杆平行的一旋转轴心为中心转动，所述刷杆的一端活动连接导轨并能够沿导轨移动；驱动机构，用以驱动所述导轨以旋转轴心为中心转动并使得导轨带动刷杆转动，使得所述刷杆在导轨的带动以及换热板的约束下沿涡卷形通道移动。本发明可便于对含有放射性污垢的换热器进行有效清理。

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其指一种核废水浓缩换热器在线清洗装置及在线清洗方法。

背景技术

随着能源危机的到来，各国都极其重视能源的开发和利用，核电因其能源利用率高、不产生温室气体、生产成本稳定、原料运输方便等特点广受各国青睐。核电利用中核废水的处理是一大难题，现有的技术中蒸发浓缩法被广泛应用，蒸发浓缩法又常常需使用到换热器对核废水进行浓缩，螺旋板式换热器是一种由两张板卷制形成的两个均匀的涡卷形通道，两种传热介质分别在其中流动，其传热效率好，运行稳定性高。

但在上述的板式换热器设备中，其涡卷形通道内容易存在大量的污垢，并且这些污垢内含有大量的辐射物质，导致难以用传统的清洗方法对涡卷形通道内部残余的污垢进行有效清理，影响了后续工作介质的换热效果。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种核废水浓缩换热器在线清洗装置，以便于对含有放射性污垢的换热器进行有效清理。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核废水浓缩换热器清洗装置，包括刷杆，用于伸入核废水浓缩换热器的换热板之间的涡卷形通道中以清除存在于涡卷形通道中的污垢；导轨，被配置为能够以与所述刷杆平行的一旋转轴心为中心转动，所述刷杆的一端活动连接导轨并能够沿导轨移动；驱动机构，用以驱动所述导轨以旋转轴心为中心转动并使得导轨带动刷杆转动，使得所述刷杆在导轨的带动以及换热板的约束下沿涡卷形通道移动。

进一步地，所述刷杆与导轨间设有运动转换机构，所述运动转换机构用以使刷杆在沿导轨移动时产生自转。

优选地，所述导轨的两侧沿其长度方向对称设置有滑槽，所述导轨滑动连接有滑块且滑块与两个滑槽相配合，所述滑块的底部开设有用于供刷杆穿过的通孔，所述刷杆通过轴承与通孔可转动连接。

更优选地，还包括用于沿换热板的上沿安装在换热板上的导向条，所述导向条的横截面呈“土”字形，相邻导向条之间形成导向槽，所述刷杆上可转动地连接有导向块，所述导向块的底端抵靠在导向槽上并可沿导向槽移动。

更优选地，所述驱动机构包括电机，所述电机的输出轴通过减速器传动连接有一根竖直的转轴，所述转轴的底端与导轨的中部固定连接。

更优选地，还包括一个用于检测刷杆移动到换热板的涡卷形通道两端时的传感器。

更优选地，所述刷杆的外壁设置有钢刷。

另外，本发明还提供一种核废水浓缩换热器清洗装置的在线清洗方法，其包括以下步骤：

步骤一、将驱动装置设置在一个上封头的顶端，并将导轨和刷杆设置在上封头内，同时在上封头设置供介质流出的出口。

步骤二、将上封头通过法兰与核废水浓缩换热器固定连接，并使刷杆的底端向下伸入到换热板的涡卷形通道中，完成清洗装置的装配。

步骤三、启动核废水浓缩换热器进行换热工作，并启动驱动机构使其带动导轨旋转，进而带动刷杆在换热板的涡卷形通道中移动，从而实现在线清洗。

另外，本发明还提供一种包含上述核废水浓缩换热器清洗装置的换热器，其包括上下两端敞开的筒形的壳体，所述换热板设置在壳体中，所述壳体的顶端可拆卸连接有上封头且导轨设置在上封头内，所述刷杆的下端伸入到位于壳体内的换热板的涡卷形通道中，所述壳体的底端可拆卸连接有下封头且下封头的底端中心设置有低温介质入口，所述换热板的中央设置有中心隔板，位于中心隔板的一侧为换热板内部的流体通道，位于中心隔板的另一侧为换热板的涡卷形通道，所述中心隔板的底端固定连接有支撑板，所述低温介质入口连通换热板的涡卷形通道，所述上封头的侧壁设置有低温介质出口，所述下封头设置有高温介质出口，所述高温介质出口通过管道连通换热板内部的流体通道，所述壳体的侧壁设置有连通换热板内部的流体通道的高温介质入口，所述上封头与壳体之间、所述下封头与壳体之间均设置有密封结构。

进一步地，所述换热板内部的流体通道中间隔布置有用于抵靠流体通道两侧内壁的定距柱。

其中，所述下封头为锥形封头。所述驱动机构设置在上封头的顶端。

本发明的有益效果在于：通过将刷杆伸入换热板的涡卷形通道中，在驱动机构带动导轨旋转时，刷杆能够沿着导轨移动并且受到换热板的约束在涡卷形通道内实现移动，从而使得刷杆能够轻松对换热板的涡卷形通道内的板面上的放射性污垢进行清洗，该清洗装置结构简单，清洗效率高；在将该装置直接设置到换热器中使用时，可换热器工作过程中也能进行清洗，实现即开即停的在线清洗效果，避免了需要在换热器停机时才能通过人力对其清洗的弊端。

附图说明

图1为本发明实施例1中的整体结构剖视示意图；

图2为实施例1中导轨与刷杆的结构示意图；

图3为实施例1中导轨与刷杆的剖视结构示意图；

图4为实施例1中的整体结构俯视示意图；

图5为图1中B处结构的放大示意图；

图6为图1中A-A向的剖视结构示意图；

图7为图6中C处结构的侧视示意图；

图8为图6中D处结构的侧视示意图。

附图标记为：

1——换热板 2——导轨 3——刷杆

4——齿轮 5——卡槽 6——齿条

7——滑槽 8——滑块 9——导向条

10——导向块 11——电机 12——转轴

13——控制器 14——壳体 15——上封头

16——下封头 17——低温介质入口 18——中心隔板

19——低温介质出口 20——高温介质出口

21——高温介质入口 22——密封结构 23——支撑板

24——定距柱。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

实施例1

如图1所示，核废水浓缩换热器在线清洗装置，包括刷杆3，用于伸入核废水浓缩换热器的换热板1之间的涡卷形通道中以清除存在于涡卷形通道中的污垢；导轨2，被配置为能够以与刷杆3平行的一旋转轴心为中心转动，刷杆3的一端活动连接导轨2并能够沿导轨2移动；驱动机构，用以驱动导轨2以旋转轴心为中心转动并使得导轨2带动刷杆3转动，使得刷杆3在导轨2的带动以及换热板1的约束下沿涡卷形通道移动。

进一步，刷杆3与导轨2间设有运动转换机构，运动转换机构用以使刷杆3在沿导轨2移动时产生自转。具体来说，如图2-3所示，运动转换机构可包括刷杆3的顶部外周设置的齿轮4，导轨2的底端面沿其长度方向开设有卡槽5，卡槽5的内壁沿卡槽5长度方向设置有齿条6，刷杆3的上端伸入到卡槽5中并使得齿轮4与齿条6形成配合，从而使得刷杆3在沿导轨2移动时可进行自转，进一步提高刷杆3对换热板1的涡卷形通道内的板面上的放射性污垢的清洗效果。当然，除了上述运动转换机构的结构方式之外，也可通过在卡槽5的内壁设置具备一定摩擦阻力的接触面与刷杆3接触，同样也可使得刷杆3在沿导轨2移动的过程当中发生自转。

作为优选地，如图2所示，导轨2的两侧沿其长度方向对称设置有滑槽7，导轨2滑动连接有滑块8且滑块8与两个滑槽7相配合，滑块8的底部开设有用于供刷杆3穿过的通孔，刷杆3通过轴承与通孔可转动连接。

在本实施例中，如图5所示，还包括用于沿换热板1的上沿安装在换热板1上的导向条9，导向条9的横截面呈“土”字形，相邻导向条9之间形成导向槽，刷杆3上可转动地连接有导向块10，导向块10的底端抵靠在导向槽上并可沿导向槽移动，并且导向块10的两侧设置为弧面结构，以防止其与导向槽之间发生干涉，通过导向块10的导向作用，使得刷杆3的移动能够更加稳定可靠。

作为优选地，驱动机构包括电机11，电机11的输出轴通过减速器传动连接有一根竖直的转轴12，转轴12的底端与导轨2的中部固定连接。

当然，为了实现更自动化的清洗效果，该装置还可包括用于检测刷杆3移动到换热板1的涡卷形通道两端时的传感器。具体来说，传感器可连接一控制器13，使控制器13连接电机11，在换热板1的涡卷形通道的前后两端或者需要被清洗的范围区域的两头设置两组定距柱24，如图6-7所示，每组定距柱24都是呈竖直安装用于阻挡刷杆3，那么涡卷形通道中相邻两个定距柱24之间即形成清洗通道，定距柱24上设置传感器，当刷杆3移动到触碰传感器时，控制器便获得信号以使得电机切换转动方向，从而使得刷杆3能够在换热板1的涡卷形通道中来回移动。

在上述基础上，由于每两个定距柱之间的涡卷形通道形成一个清洗通道，那么当具备多个清洗通道时，则可每个清洗通道都设置一根刷杆3，所有的刷杆3都可与导轨2之间连接，这样一来的清洗效率就能得到大大提升。在实际安排布置中，本领域技术人员可根据各刷杆3的行程来设计，使得多根刷杆3都能在同一时间点移动到自身所处的清洗通道的一端。

作为优选地，刷杆3采用耐磨的材料制成，其硬度小于换热板1的材料刚度，直径则略小于涡卷形通道的宽度，而刷杆3的外壁可设置多个长短不一的钢刷，并且钢刷也采用耐磨的合成材料制成，以便于提高清洗效果。

另外，本实施例还提供一种核废水浓缩换热器清洗装置的在线清洗方法，其包括以下步骤：

步骤一、将驱动装置设置在一个上封头15的顶端，并将导轨2和刷杆3设置在上封头15内，同时在上封头15设置供介质流出的出口。

步骤二、将上封头15通过法兰与核废水浓缩换热器固定连接，并使刷杆3的底端向下伸入到换热板1的涡卷形通道中，完成清洗装置的装配。

步骤三、启动核废水浓缩换热器进行换热工作，并启动驱动机构使其带动导轨2旋转，进而带动刷杆3在换热板1的涡卷形通道中移动，从而实现在线清洗。

通过该方法，在清洗过程中核废水浓缩换热器无需停机，可实现对核废水浓缩换热器的在线清洗，值得一提的是，当多台核废水浓缩换热器工作时，只需要配备少数的若干台清洗装置即可，对于需要进行清洗的核废水浓缩换热器，单独将其临时停机，再将清洗装置装配到其顶部即可继续进行工作并同步进行清洗，避免了在清洗过程中造成核废水浓缩换热器怠机空置而浪费设备资源，保证了生产效率的同时实现了对换热器内部核污垢的清洗，也节省了清洗装置的设备投资成本，使得该清洗装置能够轻松适配核废水浓缩换热器，实用性非常高。

除此之外，本实施例还提供一种换热器，其包含了上述的核废水浓缩换热器清洗装置，该换热器主要包括上下两端敞开的筒形的壳体14，其结构为中心隔板18、呈螺旋形（涡卷形）焊接在中心隔板18两侧的换热板以及两端的螺旋端板（即上述的导向条9），换热板1设置在壳体14中，壳体14的顶端可拆卸连接有上封头15且导轨2设置在上封头15内，刷杆3的下端伸入到位于壳体14内的换热板1的涡卷形通道中，壳体14的底端可拆卸连接有下封头16且下封头16的底端中心设置有低温介质入口17，换热板1的中央设置有中心隔板18，位于中心隔板18的一侧为换热板1内部的流体通道，位于中心隔板18的另一侧为换热板1的涡卷形通道，中心隔板18的底端固定连接有支撑板23，低温介质入口17连通换热板1的涡卷形通道，上封头15的侧壁设置有低温介质出口19，下封头16设置有高温介质出口20，高温介质出口20通过管道连通换热板1内部的流体通道，壳体14的侧壁设置有连通换热板1内部的流体通道的高温介质入口21，上封头15与壳体14之间、下封头16与壳体14之间均设置有密封结构22，例如可以是密封条。

进一步，如图6和图8所示，换热板1内部的流体通道中间隔布置有用于抵靠流体通道两侧内壁的定距柱24，并且定距柱24为多个，呈矩阵式排列，通过设置定距柱24，使得换热板1的流体通道以及涡卷形通道的宽度都能各自保持较好的一致性，从而使得清洗工作更加可靠，同时也保证了换热介质的流动效率。

其中，下封头16为锥形封头，驱动机构则设置在上封头15的顶端，上封头15、下封头16均可通过法兰与壳体14连接，而上封头15可选用厚度较厚的钢板制成，在其中心位置可开孔并设置滚珠轴承，以供转轴12穿过并连接，滚珠轴承采用过盈配合连接，使整体结构简单紧凑，同轴性较好，且能承受较大的轴向力、扭矩和动载荷。转轴12上端穿过滚珠轴承后可通过联轴器与减速器连接，减速器选择高减速比的减速器，可采用齿轮减速，采用齿轮减速的转动方式是为了使传动具有较大的扭矩，且方便传感器和控制器对电机进行精准的控制，电机则可选用高扭矩的步进电机，稳定性更好。

上述实施方式提供的核废水浓缩换热器清洗装置在应用到换热器中时，可在换热器工作过程中也能即开即停式地开展清洗工作，具体来说，换热器工作时，低温介质通道为轴向方向，低温介质从低温介质入口17入口进入后通过换热板1的涡卷形通道往上流动并与换热板1内部的高温介质进行热交换，完成浓缩后从低温介质出口19排出，而高温介质通道则为周向方向，即换热板1内的流体通道，高温介质从高温介质出口20进入到换热板1内部的流体通道之后，经过流体通道流动到换热板1末端后从高温介质入口21排出，在这个过程中与低温介质实现热交换以进行换热，在该过程中，蒸发的水汽则通过排汽管22排出。而驱动机构可根据需要启动，使得导轨2旋转，进而带动刷杆3移动，刷杆3能够沿着导轨2移动并且在换热板1的涡卷形通道内实现移动，从而使得刷杆3能够轻松对换热板1的涡卷形通道内的板面上的放射性污垢进行清洗，而这个清洗过程不会对换热器的工作造成干涉和影响，换热器无需停机，随时能够对换热板1进行清洗，效率非常高，避免了需要在换热器停机时才能通过人力对其清洗的弊端，而且清洗装置的结构和工作原理也非常简单。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于驱动机构的结构和工作原理不同，具体来说，在本实施例中，驱动机构可包括高压泵和螺旋叶片，螺旋叶片固定在转轴的上端，高压泵连接两个出口用于对螺旋叶片喷射出高速的高温蒸汽来带动螺旋叶片旋转，清洗过程中，其中一个出口喷射蒸汽，螺旋叶片带动转轴转动，当刷杆移动到清洗通道一端时，传感器感应到位，则另一个出口喷射蒸汽使得螺旋叶片反向转动，从而带动刷杆往回移动。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。