一种制浆漂白性滤液余热回收装置及方法

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，具体为一种制浆漂白性滤液余热回收装置及方法。

背景技术

余热是指受历史、技术、理念等的局限性，在已投运的工业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热，余热回收就是将此类热量进行回收再利用，例如制浆车间漂白工段的酸性滤液温度达到70℃而左右，按工艺流程排入污水站处理，其酸性滤液自身的热量就会造成浪费，酸性滤液余热回收装置能够对酸性滤液的余热进行回收利用：

目前纸浆厂在生产纸浆时，其制浆漂白段合计产生酸性滤液流量较大，而因酸性滤液温度偏高，既影响生化处理，又浪费余热资源。另一方面，制浆时需要用低压蒸汽(0.45Mpa、185℃)将25℃的清水加热到70℃(洗涤所需要热水)。因此实现酸性滤液和清水之间的热量传递，节约加热清水所需的低压蒸汽量及降低排污水处理的酸性滤液温度，成为了亟待解决的问题，故提出一种种制浆漂白性滤液余热回收装置及方法。

发明内容

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种制浆漂白性滤液余热回收装置，包括集液槽、增压泵组、第一列管换热器和第二列管换热器，所述集液槽用于收集排放至动力厂污水车间前的酸性滤液，所述集液槽通过酸性滤液管依次连接增压泵组、第一列管换热器、第二列管换热器，所述酸性滤液管从第二列管换热器的出液口处连接至酸性滤液溢流总管上，所述第一列管换热器上连接有清水管道，所述清水管道依次连接第一列管换热器和第二列管换热器，并从第二列管换热器的出水口处连接至多个制浆温水槽内，所述第二列管换热器出液口处的酸性滤液管上以及第一列管换热器进水口处的清水管道上均连接有清洗剂输送管道，用于反冲清洗第一列管换热器和第二列管换热器；

所述第一列管换热器和第二列管换热器的外表面均套设有清洁套环，用于自动清洁第一列管换热器和第二列管换热器内壁上的污垢，两个所述清洁套环之间通过联动升降机构实现同步升降；

所述清洁套环的内壁环形阵列设置有多个超声波振荡头，多个所述超声波振荡头与清洁套环的内壁之间均设置有联动伸缩组件，所述清洁套环的内壁还设置有移动通断电组件，所述联动伸缩组件与移动通断电组件连接，所述清洁套环移动时，超声波振荡头在移动通断电组件的作用下回缩，所述清洁套环停止时，超声波振荡头在移动通断电组件的作用下伸出。

优选的，所述第二列管换热器出液口处的酸性滤液管与酸性滤液溢流总管之间设置有气动流量调节阀，所述集液槽的内部设置有液位传感器，所述液位传感器向气动流量调节阀传递液位信号。

优选的，所述第一列管换热器的进液口与增压泵组之间的酸性滤液管表面、所述第二列管换热器的出水口与制浆温水槽之间的清水管道表面均连接有溢流管，所述溢流管接至溢流地沟。

优选的，所述联动升降机构包括固定在两个清洁套环之间的连板，所述连板的下方设置有减速器，所述减速器的两端分别连接有丝杠和驱动电机，所述连板套设在丝杠的外表面，所述减速器的一侧设置有导杆，所述导杆与连板滑动连接，所述联动升降机构外接有控制器，所述控制器与超声波振荡头连接，所述清洁套环的上下表面还设置有行程开关。

优选的，所述清洁套环的内壁开设有第一开槽，所述清洁套环包括设置在第一开槽内部的第一弹簧，所述第一弹簧的一端与第一开槽的内壁固定，且另一端与超声波振荡头的一端固定，所述超声波振荡头的外表面套设有吸附架，所述吸附架与清洁套环的内壁固定，所述超声波振荡头的表面固定有环形电磁铁，所述超声波振荡头的两侧还设置有与吸附架固定的防护杆。

优选的，所述清洁套环的内壁开设有第二开槽，所述移动通断电组件包括设置在第二开槽内部的第二弹簧，所述第二弹簧的一端与第二开槽的内壁固定，且第二弹簧的另一端固定有导电块，所述第二开槽的内壁固定有导电槽，所述导电块与环形电磁铁电连接，所述导电槽与外部电源连接，所述导电块的一端通过绝缘板固定有伸缩柱。

优选的，所述第一列管换热器和第二列管换热器的表面均竖向等距排列有多个凸块，所述伸缩柱与凸块接触时，所述导电块与导电槽接触，所述移动通断电组件的一侧通过连接板安装有光电传感器，所述连接板与清洁套环的内壁固定。

一种制浆漂白性滤液余热回收方法，包括以下余热回收操作步骤：

S1、将漂白酸性滤液输送至集液槽内部，通过增压泵组将高温的酸性滤液依次泵送至第一列管换热器和第二列管换热器内；

S2、将低温的清水依次输送至第一列管换热器和第二列管换热器内部，使清水和酸性滤液进行换热，使酸性滤液温度升高，清水温度降低；

S3、将降温的酸性滤液输送至酸性滤液溢流总管中，用于统一排出至污水处理厂，将降温清水的输送至制浆温水槽内，用于制浆洗涤。

S4、每次换热之后，将清洗剂依次输送至第一列管换热器和第二列管换热器内进行冲洗，并从溢流管处排出。

一种制浆漂白性滤液余热回收方法，还包括以下第一列管换热器和第二列管换热器的自动清洁除垢步骤：

a、控制器控制联动升降机构启动，联动升降机构带动清洁套环移动，当移动至移动通断电组件中的伸缩柱与凸块相接触时，导电槽和导电块接触，同时光电传感器检测到凸块将信号反馈给控制器；

b、导电槽和导电块接触，联动伸缩组件通电带动超声波振荡头伸出与第一列管换热器、第二列管换热器的外壁接触，光电传感器将信号反馈给控制器后，控制打开超声波振荡头并停止联动升降机构移动，从而进行清洁除垢；

c、当到达控制器设定的除垢时间之后，控制器控制超声波振荡头停止，并控制联动升降机构移动，使移动通断电组件中的伸缩柱与凸块脱离，使得联动伸缩组件带动超声波震荡头缩回，并再次移动至下一个凸块处，重复上述动作，实现全面清洗。

本发明提供了一种制浆漂白性滤液余热回收装置及方法。具备以下有益效果：

1、本发明在动力厂污水车间前增加一套余热回收装置，所有酸性滤液收集到一个集液槽内用增压泵打到列管换热器内，同时将洗涤所需要的清水一同导入余热回收装置内部，使漂白酸性滤液和清水进行换热，漂白酸性滤液的余热得到回收，酸性滤液经过余热回收装置后酸性滤液温度从70℃降到50℃，清水经过余热回收装置后水温度从25温度提高60℃，减少后续为清水升温的低压蒸汽的使用量，更为节能降耗。

2、本发明通过联动升降机构超声波振荡头和清洁套环的设置，联动升降机构能够联动带动两个列管换热器上的超声波振荡头和清洁套环移动对列管换热器的内部进行振荡除垢，可实现对列管换热器的自动清洁，使用方便，同时通过移动通断电组件和联动伸缩组件的设置，在联动升降机构带动超声波振荡头移动调整位置时，可自动将超声波振荡头缩回，避免超声波振荡头磨损，在停止移动时，自动伸出进行清洁除垢，使用方便。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明中两个列管换热器的整体结构图；

图3为本发明中列管换热器的主剖图；

图4为本发明中列管换热器的俯剖图；

图5为本发明中A的放大图；

图6为本发明中B的放大图。

其中，1、第一列管换热器；2、第二列管换热器；3、清洁套环；4、连板；5、驱动电机；6、减速器；7、丝杠；8、导杆；9、超声波振荡头；10、联动伸缩组件；1001、第一弹簧；1002、防护杆；1003、环形电磁铁；1004、吸附架；11、移动通断电组件；1101、导电槽；1102、第二弹簧；1103、光电传感器；1104、凸块；1105、伸缩柱；1106、导电块；12、行程开关；13、增压泵组；14、集液槽；15、酸性滤液管；16、酸性滤液溢流总管；17、清水管道；18、清洗剂输送管道；19、气动流量调节阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例提供一种制浆漂白性滤液余热回收装置，包括集液槽14、增压泵组13、第一列管换热器1和第二列管换热器2，集液槽14用于收集排放至动力厂污水车间前的酸性滤液，集液槽14通过酸性滤液管15依次连接增压泵组13、第一列管换热器1、第二列管换热器2，酸性滤液管15从第二列管换热器2的出液口处连接至酸性滤液溢流总管16上，第一列管换热器1上连接有清水管道17，清水管道17依次连接第一列管换热器1和第二列管换热器2，并从第二列管换热器2的出水口处连接至多个制浆温水槽内，第二列管换热器2出液口处的酸性滤液管15上以及第一列管换热器1进水口处的清水管道17上均连接有清洗剂输送管道18，用于反冲清洗第一列管换热器1和第二列管换热器2；

其中，第一列管换热器1和第二列管换热器2的内部结构相同，且均为现有技术，包括有外壳，以及上下两端的断开，外壳和端盖通过法兰盘连接，在外壳的内部焊接有多根换热细管，其顶端和底端分别设置出液口和进液口，顶部侧壁和底部侧壁分别设置进水口和出水口，其主要换热原理为，酸性滤液经过进入多根换热细管，清水进入外壳与多根换热细管之间，与酸性滤液形成换热，使清水变热进行预热回收，其第一列管换热器1和第二列管换热器2的外壳均为304不锈钢材质，防锈蚀，而酸性滤液管15为钛管，更为防腐。

第二列管换热器2出液口处的酸性滤液管15与酸性滤液溢流总管16之间设置有气动流量调节阀19，集液槽14的内部设置有液位传感器，液位传感器向气动流量调节阀19传递液位信号，以便根据集液槽14内部液位的多少来调整气动流量调节阀19的大小。

第一列管换热器1的进液口与增压泵组13之间的酸性滤液管15表面、第二列管换热器2的出水口与制浆温水槽之间的清水管道17表面均连接有溢流管，溢流管接至溢流地沟，在清洗时，一支清洗剂经过酸性滤液管15以及换热细管内部，另一支的清洗剂从清水管道17以及换热器外壳的内壁与换热细管之间，并分别从各自的溢流管排出。

以云南云景林纸股份有限公司纸浆厂为例，据悉，其制浆漂白段合计产生酸性滤液(流量220m3/h，温度为70℃)，需要用到的清水为(150m3/h)，

换热器参数为

蒸汽节约量(t/h，扣除由25℃加热至40℃的部分)预计为：

清水实际流量(m3/h)×1000×(T2-T1-15)÷蒸汽焓值(kca l/t)

＝150(m3/h)×1000×(59.76-25-15)÷671120(kca l/t)

≈4.4(t/h)

使用所达到的效果：

1、热平衡分析

2、节能量估算

节能量以清水温度为40℃为基准计算。0.45Mpa、185℃蒸汽的焓值为671.12kcal/kg。节能量为：

(57-40)×150×1000÷671.12÷1000≈3.5(t/h)

3、年节能效益估算

蒸汽单价80元/t、年运行时间330天(生产本色浆的两个月，不产生酸性滤液，系统停运)，年总节能效益为：

3.5×80×24×280÷10000≈221(万元)

4、实际运行情况

1)经现场开启排污阀检测，酸性滤液温度为69℃。

2)酸性滤液进口温度69℃、酸性滤液出口温度37℃；清水流量137m3/h、进口温度24℃、出口温度64.2℃。计算出对数传热温差8.23℃。假设酸性滤液的流量为Q1(m3/h)，则根据热平衡有：

137×1000×(64.2-24)＝Q1×1000×(69-37)

Q1＝137×1000×(64.2-24)÷(69-37)≈172(m3/h)

对应的换热器总传热系数为：

137×1000×(64.2-24)÷(370×2)÷8.23

≈904【kca l/(h·m2)】＝904÷1.16【W/(m2)】＝779【W/(m2)】

超过了设计值700【W/(m2)】

蒸汽节约量(t/h，扣除由25℃加热至40℃的部分)为：

清水实际流量(m3/h)×1000×(T2-T1-15)÷蒸汽焓值(kca l/t)

＝137(m3/h)×1000×(64.2-24-15)÷671120(kca l/t)

≈5.14(t/h)，余热回收量为5.14t/h。

实施例2：

如图2-图6所示，对实施例1进行进一步的改进，单靠清洗剂的冲洗，在长时间的使用下，仍然会残留污垢，还是需要定期人工清洗，而人工清洗，对于换热器的换热细管来说，可以通过高压水管来冲洗内壁，高压的冲洗能够将污垢快速清除，但是换热细管的外壁以及换热器壳体的内壁则不容易被冲洗到，因此进行进一步改进：

第一列管换热器1和第二列管换热器2的外表面均套设有清洁套环3，用于自动清洁第一列管换热器1和第二列管换热器2内壁上的污垢，两个清洁套环3之间通过联动升降机构实现同步升降；

清洁套环3的内壁环形阵列设置有多个超声波振荡头9，能够通过发出高频脉冲振荡对内壁上的污垢进行清除，超声波振荡头9的多少根据实际换热器直径的大小来确定，全方位的超声波振荡能够直接传递至换热细管的表面实现其表面的清洁，避免附着的污垢过多影响导热效果；

多个超声波振荡头9与清洁套环3的内壁之间均设置有联动伸缩组件10，清洁套环3的内壁还设置有移动通断电组件11，联动伸缩组件10与移动通断电组件11连接，清洁套环3移动时，超声波振荡头9在移动通断电组件11的作用下回缩，清洁套环3停止时，超声波振荡头9在移动通断电组件11的作用下伸出，在清洁套环3移动时，如果超声波振荡头9紧贴住第一列管换热器1和第二列管换热器2的外壁进行移动时，长时间会对超声波振荡头9的表面造成磨损，因此在清洁套环3移动调节清洁位置时，超声波振荡头9处于缩回的状态，移动至确定位置时，超声波振荡头9自动伸出。

具体的，联动升降机构包括固定在两个清洁套环3之间的连板4，连板4的下方设置有减速器6，减速器6的两端分别连接有丝杠7和驱动电机5，连板4套设在丝杠7的外表面，减速器6的一侧设置有导杆8，导杆8与连板4滑动连接，在驱动电机5转动时，通过减速器6减速后能够带动丝杠7转动，丝杠7带动清洁套环3实现移动的效果，联动升降机构外接有控制器，控制器与超声波振荡头9连接，清洁套环3的上下表面还设置有行程开关12，行程开关12与换热器的进水口和出水口相对应，目的是使行程开关12能够触碰到进水口和出水口，得到反馈，以便控制驱动电机5的正反转，实现往返清洁的运动。

具体的，清洁套环3的内壁开设有第一开槽，清洁套环3包括设置在第一开槽内部的第一弹簧1001，第一弹簧1001的一端与第一开槽的内壁固定，且另一端与超声波振荡头9的一端固定，超声波振荡头9的外表面套设有吸附架1004，吸附架1004与清洁套环3的内壁固定，超声波振荡头9的表面固定有环形电磁铁1003，超声波振荡头9的两侧还设置有与吸附架1004固定的防护杆1002，其防护杆1002的目的是，降低超声波振荡头9伸出贴在换热器外壳上的冲击力。

清洁套环3的内壁开设有第二开槽，移动通断电组件11包括设置在第二开槽内部的第二弹簧1102，第二弹簧1102的一端与第二开槽的内壁固定，且第二弹簧1102的另一端固定有导电块1106，第二开槽的内壁固定有导电槽1101，导电块1106与环形电磁铁1003电连接，导电槽1101与外部电源连接，导电块1106的一端通过绝缘板固定有伸缩柱1105，第一列管换热器1和第二列管换热器2的表面均竖向等距排列有多个凸块1104，伸缩柱1105与凸块1104接触时，导电块1106与导电槽1101接触，移动通断电组件11的一侧通过连接板安装有光电传感器1103，连接板与清洁套环3的内壁固定。

具体原理如下，当需要对第一列管换热器1和第二列管换热器2进行清洁时，初始状态为超声波振荡头9与第一列管换热器1和第二列管换热器2表面的相接触，同时移动通断电组件11中的伸缩柱1105与最初的一个凸块1104相接触，启动控制器，使得超声波振荡头9振动对第一列管换热器1和第二列管换热器2的内壁以及传递至第一列管换热器1和第二列管换热器2内部的换热细管进行清洁除垢，在清洁至控制器程序设定的时间之后，控制器控制联动升降机构移动，使得清洁套环3下移，在清洁套环3下移时，移动通断电组件11的的伸缩柱1105与最初的一个凸块1104分离，使得联动伸缩组件10断电，在第一弹簧1001的作用下，将超声波振荡头9拉回，使得超声波振荡头9缩回，避免移动时对超声波振荡头9磨损，当清洁套环3移动至第二个凸块1104时，首先移动通断电组件11的的伸缩柱1105与第二个凸块1104接触，推动导电块1106和导电槽1101插合通电，超声波振荡头9在联动伸缩组件10的作用下再次伸出，同时光电传感器1103检测到凸块1104的阻挡信号，从而将信号反馈给控制器，使得控制器控制联动升降机构停止，在第二个凸块1104的位置处进行清洁除垢，之后再次循环重复上次动作，操作简单使用方便，不需要复杂的程序控制。

实施例3：

一种制浆漂白性滤液余热回收方法，包括以下余热回收操作步骤：

S1、将漂白酸性滤液输送至集液槽14内部，通过增压泵组13将高温的酸性滤液依次泵送至第一列管换热器1和第二列管换热器2内；

S2、将低温的清水依次输送至第一列管换热器1和第二列管换热器2内部，使清水和酸性滤液进行换热，使酸性滤液温度升高，清水温度降低；

S3、将降温的酸性滤液输送至酸性滤液溢流总管16中，用于统一排出至污水处理厂，将降温清水的输送至制浆温水槽内，用于制浆洗涤。

S4、每次换热之后，将清洗剂依次输送至第一列管换热器1和第二列管换热器2内进行冲洗，并从溢流管处排出。

实施例4：

一种制浆漂白性滤液余热回收方法，还包括以下第一列管换热器1和第二列管换热器2的自动清洁除垢步骤：

a、控制器控制联动升降机构启动，联动升降机构带动清洁套环3移动，当移动至移动通断电组件11中的伸缩柱1105与凸块1104相接触时，导电槽1101和导电块1106接触，同时光电传感器1103检测到凸块1104将信号反馈给控制器；

b、导电槽1101和导电块1106接触，联动伸缩组件10通电带动超声波振荡头9伸出与第一列管换热器1、第二列管换热器2的外壁接触，光电传感器1103将信号反馈给控制器后，控制打开超声波振荡头9并停止联动升降机构移动，从而进行清洁除垢；

c、当到达控制器设定的除垢时间之后，控制器控制超声波振荡头9停止，并控制联动升降机构移动，使移动通断电组件11中的伸缩柱1105与凸块1104脱离，使得联动伸缩组件10带动超声波震荡头9缩回，并再次移动至下一个凸块1104处，重复上动作，实现全面清洗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。