自動清洗節能系列專利產品

長沙博能科技股份有限公司的研發團隊，是開創傳熱流體動力自動清洗防垢技術領域研究的我國第一團隊，分別在五個中試研發基地建立了不同技術特色（熱功率240KW、高15米）的大型中試研究裝置，擁有三十年創新研究、中試試驗和工業應用的累累成果和世界領先優勢：論文三百多篇、專利百多項、世界先進水平的省部級鑒定成果四項、國家重點推廣計劃項目和國家火炬計劃項目各一個。研發成功的自動清洗式的立管蒸發器/再沸器換熱器和水平管蒸發器換熱器，形成多品種的《自動清洗式蒸發器換熱器節能產品系列》，分別適用于不同物料的各種工況條件。其中往復噴動螺旋、兩相流轉振、2/3維螺旋、沖浪螺旋、自然調控自然循環流態化、離壓螺翅等自動清洗技術，均為國內外獨家擁有的獨創技術。其產品已經在石化等大工業生產成功應用多年，節能節水效果顯著。

?    中國石化和中國石油物資裝備公司的資源市場成員

?    美國UOP公司在中國大陸加工塔盤及內件的重要戰略合作伙伴

?    與全國多所高等院?？蒲袡C構和石油化工設計院科研技術合作

?    三類壓力容器A1、A2制造證

長沙博能科技股份有限公司

自動清洗式傳熱節能設備產品分類目錄

一、    自動清洗式蒸發器（再沸器）成套裝置

二、    2/3維螺旋自動清洗式汽機冷凝器

三、    自動清洗式水冷設備

四、    自動清洗式換熱器節能裝置

五、    自動清洗式連續結晶器

六、    清潔流體新型換熱器

一  自動清洗式蒸發熱泵（再沸器）成套裝置

【蒸發器再沸器結垢專治】

蒸發器和再沸器都屬于高能耗裝備，又都是關鍵性的工藝設備。不同點只是加熱汽化的料液是水溶液還是有機物，加熱管管內結垢組分，前者為無機鹽結晶垢；后者為有機垢。結垢難以機械清洗，嚴重影響產能，又顯著增大單位產能的蒸汽能耗。

制約國內外蒸發器再沸器節能的瓶頸在于加熱面快速生長的結晶鹽垢和有機垢。傳統辦法就是周期性的停車清洗。即使國內造紙行業大規模引進的蒸發器也只不過將其整個加熱面一分為三，兩開一洗，自動切換不需要人工操作而已，在實質上每個加熱面都是每天工作16小時，清洗8小時。蒸發器污垢危害最大的是熱泵蒸發器。因此，國內外熱泵蒸發節能技術，若無自動清洗防垢技術保障就寸步難行，自動清洗屬于最核心技術。

研發團隊歷經二十多年探索研究，發明了針對多種用戶條件蒸發熱泵結晶鹽垢/再沸器有機垢（其它類型污垢）的自動清洗防垢技術，保障蒸發器/再沸器加熱面長期保持高清潔度的高效運行。

【類型選用】

【產品技術】

■  國家火炬計劃項目

■  國家重點推廣計劃項目

■  省部級鑒定世界先進水平成果

■  專利

■  大型中試優化保障：采用（240KW熱功率、15高）大型中試裝置，和比用戶合同工程條件（蒸發母液成分和蒸發壓力）更苛刻工況參數下，進行充分的中試優化和考核評價（合同用戶可派專家代表直接參與數據測試），再進行專業化工程設計。以此確?？煽啃愿?、工程最優化和用戶效益最大化。

【節能原理】

常壓下水的比汽化熱為2477(KJ/Kg)?；どa比較常用的三效蒸發，最低的能耗理論值為其1/3即826（KJ/Kg）。制糖制鹽中的四效五效蒸發，最低的能耗理論值分別為其1/4和1/5,即分別為613（KJ/Kg）和495（KJ/Kg）。常壓條件下，即使15℃溫升的熱泵蒸發，水蒸汽壓縮機的有效能耗是飽和蒸汽的焓差，理論值只有2701.3-2677.0=24.3（KJ/Kg）。

離心壓縮機式的熱泵需要消耗的實際電耗，一般為熱泵出口蒸汽焓值增量的5倍 。按此，計算的結果為：15℃溫升的熱泵蒸發的能耗是121.5（KJ/Kg），分別比三、四、五效蒸發節能85%、80%、75%。所以，熱泵蒸發工藝是非常節能的蒸發工藝。

【技術關鍵】

蒸發器加熱管內的鹽垢（其它污垢），對熱泵蒸發的節能效率的影響特別嚴重。鹽垢（污垢）的導熱性只有加熱管金屬材料的幾十分之一，往往會使熱泵降膜式蒸發器的傳熱系數K值下降2/3左右。穩定產能的蒸發器就必須維持加熱負荷不變，依據傳熱學基本方程式Q=KAΔT可知，就只有將加熱的溫差⊿T提高到未結垢時的3倍。因此，就只有使熱泵出口的飽和蒸汽溫度上升值增大2倍，熱泵的水蒸氣壓縮功耗隨之近似的成比例增大到300%，使得熱泵蒸發工藝的節能優勢喪失殆盡。

即使熱泵降膜式蒸發器的傳熱系數K值只下降1/3左右，就要求加熱溫差⊿T增大50%、熱泵出口的飽和蒸汽溫度上升值增大50%、熱泵的水蒸氣壓縮功耗隨之近似的成比例增加50%，嚴重影響熱泵蒸發的節能效率。這就是至今國內外熱泵蒸發節能裝備不能推廣應用到會結垢的蒸發生產的根本原因。

本公司二十多年研究成功自動清洗式蒸發器，為國內外獨家擁有的技術。終于使熱泵蒸發節能裝備可以大規模的推廣到會結鹽垢（污垢）的蒸發生產工藝中應用。

【技術優勢】

本公司的蒸發熱泵成套裝置，比無連續自動清洗技術的國內外熱泵蒸發設備，具有如下顯著優勢：

（1）自動清洗強化節能；機組運行電耗能夠多節省30%--60%；

（2）長期高效生產運行，不需要停車清洗，質量更穩定，產能高20％--40%；

（3）高可靠性，保證系統管線暢通，不會發生堵塞事故，操作更簡便，勞動強度更低。

（4）不應用電的、磁的、超聲波的，無需外加動力的能量消耗。

（5）不需要添加任何化學藥品或添加劑，保證不會影響蒸發結晶所得的有價值的副產品的純度。

（6）純機械方法的連續自動清洗，不存在任何次生的環境污染問題。

二   自動清洗式汽機高真空凝汽器

【汽機凝汽器水垢專治】

汽機凝汽器管內的水垢表明屬于沉積性的軟軟污垢，但是實際調查表明普遍存在或多或少的硬垢—高壓水槍打出來的污垢中，不同程度地存在一些大小不一、厚度不等的“片狀”的硬垢。因此，無論國內外大量使用的膠球、尼龍刷清洗技術，還是仿制俞教授發明的塑料扭帶類清洗技術，效果都不理想，而表現為真空度的緩慢下降。

俞教授為首的研發團隊，又經過十多年的持續研究，終于攻克了硬水垢自動清洗這一難題，發明了2/3維振動螺旋自動清洗式汽機高真空凝汽器裝置，使冷卻面長期保持高清潔度，為凝汽器高真空運行的高效益節能提供強有力的新技術支持。

【節能增效原理】

 “在汽輪機進汽溫度不變的條件下，排汽溫度每降低10 ℃，裝置效率可提高3.5％左右；真空凝汽器壓力每改變1％，中壓汽輪機輸出功率將改變1％，高壓汽輪機輸出功率將改變0.8％”（中國動力工程學會編寫，火力發電設備技術手冊  第四卷  機械工業出版社1998.12:p94）。

【產品技術】

■   國家火炬計劃項目

■   世界先進的省部級鑒定成果

■   發明專利

■   專有技術

【世界首臺成功應用實例】

原輕工部某集團公司熱電廠的6MW汽輪機真空冷凝器，采用該技術進行改造，改前需要兩臺功率分別為130KW、75KW的冷卻水泵供水，技改后不僅真空度有所提高，而且只需開一臺130KW的冷卻水泵。按電價每度0.750元、每年8000小時計算，僅冷卻水泵每年冷卻水的節水電費就是45萬元；真空度提高3%的多發電增產效益每年112萬元。

【增產節能效益巨大】

（1） 真空度可以平均提高1.3％（大型機組）～2.0%（中型機組）～2.8％（小型機組）。 對于余熱利用的自備電廠的凝汽機效益巨大。以12Mpa機組凝汽機為例，每年8000小時。按電價每度0.75元（自己多發一度電就是少買電網一度電），每年多發電的增產效益就是252萬元。

（2） 節水10％～20％。以12Mpa機組凝汽機為例，每年8000小時。循環冷卻水消耗量3280 T/h，按最低節省10%、循環冷卻水每噸0.15元計算，每年的節水費用就是39.36萬元。

（3） 經過有效的過濾設備，去除纖維狀、條帶狀和大塊粒狀的雜物，還可以直接利用河水、湖水、地下水，無需高額投資建設循環水處理設施。

（4） 各類水垢的汽機冷凝器，不需要改變主機結構，都可以該新技術進行改造獲得高效益。一般小型機組停車技改的工期很短（一般分別為：3天/12MW、5天/25MW、7天/50MW……）。與技改前相比，改造后操作更簡便，運行更穩定。

三  自動清洗式水冷設備

【水垢之害】

據原機械部蘭州石油機械研究所一專題報告稱，污垢使我國換熱器的運行效率下降的平均幅度為50％。廣州石化總廠一專家的論文中說，“以工業循環水作為冷卻介質，污垢從開始沉積到達到積垢熱阻平衡的時間只有25天左右，傳熱系數約為原來的1/2～1/3，即冷卻器長期工作的傳熱效率是很低的?！?/span>

【技術支持】

■   國家重點推廣計劃項目

■   世界先進的省部級鑒定成果

■   每種水冷式換熱器都有對應的專利技術和專有技術

【自潔式水冷器類型】

注：可應用于各種工業廢水污水，只要求去除纖維狀、條帶狀和8mm以上的大塊粒狀雜物

【用戶實例】

例如，中石化鷹山石油化工廠引進的年產5萬噸己內酰胺裝置，加拿大制造的不銹鋼水冷設備E7202( 面積491M2，4管程，1000根傳熱管的尺寸Φ25.4/Φ22.2×6000，殼程溫度65℃，臺價390萬元 。)原先每年清洗兩次，循環水硬垢厚度3mm左右，溫度降不下來。改擴7萬噸工程中繼續引進需要設備費230萬元。采用俞教授的自動清洗技術，不添加任何新設備，技改后開車一次成功。設備費節省200多萬元。并且，冷卻水流速由原設計需要2.00 m/s下降到0.69m/s，每年節省循環冷卻水380萬噸。使用十年來自動清洗元件仍然完好，繼續應用。

例如，湖南金信化工集團公司(合成氨能力18萬噸/年,尿素26萬噸/年)的套管水冷器采用自動清洗技術后,使一臺Ⅱ22Ⅲ型的高壓機每年節約清洗費用4.5萬元、節電0.66萬元、增產效益57萬元。

四 自動清洗式（換熱器）節能裝置

【高效長壽】

生產工藝過程中的兩種料液，一種需要加熱，另外一種需要冷卻，但是溫差不大，能夠利用的余熱屬于低品位，并且兩種料液都會在傳熱面產生污垢。由于污垢問題難以解決，余熱利用換熱器的傳熱系數很低，加上低品位余熱的傳熱溫差有很低，單位余熱利用需要的換熱器面積大，設備投資大，運行過程中還需要頻繁的停車清洗，以前往往是棄之不用。針對這種冷媒熱媒都容易產生污垢的低品位余熱利用換熱器問題，本公司研發團隊開發成功的周波雙旋自動清洗式余熱換熱器，能夠換熱管內外兩側都在線連續自動清洗防垢、還兩側都對流傳熱強化，達到高可靠的防堵塞、不需要頻繁停車清洗、長周期連續運行、高效率利用余熱的節能目的。

對于火焰直接加熱、高溫煙氣（水冷器、加熱爐）余熱利用換熱器，一般水流的流道結構又相當復雜，無法采用傳統的機械清洗方法，本公司研發團隊開發成功的自動清洗防垢技術，能夠實現高效節能和設備使用壽命成倍延長的雙重目標，還可以采用鋼鐵替代昂貴的銅材制造，并且性能一點也不遜色。

【產品技術】

■   國家重點推廣計劃項目

■   世界先進的省部級鑒定成果

■   發明專利項

■   配套的專有技術

【自潔式換熱器類型】

【用戶效益】

（1）可靠性高，不會發生堵管塞管事故，可以確保節能裝置換熱器長期安全運行；

（2）不需要周期性的拆卸清洗；

（3）傳熱系數可以比常規的普通換熱器高25％～55％。

（4）可利用的余熱功率愈大、品位愈高，單位余熱利用的設備費愈低。余熱利用的這種換熱器的設備費投資，一般可以一年左右全部回收；可利用的余熱功率愈大、品位愈高，余熱利用換熱器設備費回收的時間愈短。

五  自動清洗式連續結晶裝置

【結晶鹽垢危害性最大】

在無機鹽工業和濕法冶金的冷卻（或加熱）結晶設備中，結晶鹽垢的生長速度一般都是很快，達到每小時數毫米的水平，生產能力下降一半以上，繼續生產冷卻冷凍或加熱的運行能耗大幅度提升，達到20%-35%的不經濟；更嚴重的是發生嚴重的堵塞換熱管，被迫頻繁停車清洗，成了行業的老、大、難問題。

國內外結晶器的現有生產技術是，在每根冷卻冷凍管內或加熱管內，安裝一根有旋轉刮刀的轉軸，通過外部的電機驅動，需要兩端軸承、減速機構和轉軸密封，結構復雜，單位傳熱面積的造價很高；能耗高，一般在每平米0.5KW左右；并且難以大型化，單臺設備的傳熱面積小，20平米就是超大型的。

本公司研發成功的高新技術，利用換熱管內溶液自身的流動能，帶動不同類型（ZDLXWF/GDLX/XYFB）的自動清洗元件，對換熱管內不同類型的結晶鹽垢進行自動清洗和防垢，并且還強化管內的對流傳熱強化過程，保障列管式結晶換熱器連續生產，并且長期保持高效節能運行，技術經濟指標全面超越國內外的外部電機驅動的刮刀式單管結晶器。

【產品技術】

■  發明專利項

■  與專利技術配套的秘密技術項

【自潔式結晶器類型】

【用戶效益】

（1）原先要短周期性頻繁停車清洗的加熱（或冷卻冷凍）的結晶器，能夠自動清洗連續高效生產；

（2）生產能力一般可以提高30%—100％，甚至更高；

（3）明顯降低能耗，節能幅度為10%-25%；

（4）非常適用于溶解度隨溫度變化明顯的各種無機鹽溶液結晶器；與蒸發生產相比能夠非常高效的節能，比單效蒸發器節能85%以上，比三效蒸發器節能50%以上；不僅比熱泵蒸發更節能，而且裝置費還不到熱泵蒸發裝置的一半。

六 清潔流體新型換熱器

《渦流列管換熱器》

列管換熱器的管間設置有渦流發生元件。管外傳熱流體在渦流發生器的作用下，管間流體不但呈螺旋流動，而且由于兩相鄰螺旋流交界處的周向速度都恰好相反，自然誘發產生二次螺旋渦流。因此，整個殼程空間處處充滿大大小小的螺旋渦流，對流傳熱得到非常有效的強化；還由于渦流發生器替代了傳熱管間傳統的折流板，殼程傳熱流體為軸向流，流體阻力反而顯著低于傳統的折流板。新結構還消除了列管管束外非布管區的旁路流。

傳熱強化幅度比國內外著名的折流桿換熱器高10％～25％，流體阻力又比折流桿換熱器低15％～30％；管間傳熱介質氣體液體均可，尤其是氣體介質更好；對管外的沉積性污垢兼有良好的防治功能；適用范圍不受殼程雷諾數高低的限制，而折流桿換熱器只適合于高雷諾數的工況；

已經在氮肥工業成功應用多年。原先傳熱面積195 M²的折流桿－螺紋管換熱器的傳熱面積，用190M²的二次渦流換熱器代替以后，使用效果相當滿意：半水煤氣的預熱溫度提高10℃，變換氣出口溫度下降13℃，系統的阻力由原來的0.08Mpa下降到0.05Mpa。

《125Y波型蒸汽加熱熱水器》

這種新結構熱水器的理論原理新穎，綜合性能優勢顯著：  

1. 對加熱蒸汽的壓力無限制，尤其適合升級替代高壓蒸汽加熱的熱水器，不再需要列管式加熱器，并且加熱蒸汽的壓力愈大，這種新型熱水加熱器的產能也愈高。

特別適用于鍋爐蒸汽壓力（溫度）較高的北方采暖加熱器。

2.無噪聲--消除蒸汽直接加熱的大噪聲，在加熱間門外的噪聲85分貝以下。

3.節能—蒸汽零排放。

4.環保-車間內不再霧氣騰騰，無蒸汽冷凝水。

5.隨開隨用，快速加熱器，不必預熱較長的時間，可以省去傳統的熱水儲槽。

6. 新結構熱水器屬于無法蘭的零維修結構，操作簡單，運行管理費用低廉。

7.設備高效緊湊，體積只有原有蒸汽管直接通熱水槽加熱的熱水槽的1/5到1/10。

    已經在大型肉類加工企業成功投入工業運行，效果很好。