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CN1697959A - 带有清洗设备的废热换热器 - Google Patents

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CN1697959A
CN1697959A CNA2004800002340A CN200480000234A CN1697959A CN 1697959 A CN1697959 A CN 1697959A CN A2004800002340 A CNA2004800002340 A CN A2004800002340A CN 200480000234 A CN200480000234 A CN 200480000234A CN 1697959 A CN1697959 A CN 1697959A
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郑安来
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Abstract

本发明公开一种带有清洗设备的废热回收系统，能够有效地回收废热和方便地清洗系统，从而能增加换热效率和方便维护。该废热回收系统包括：箱体；在该箱体内彼此连接成多级的‘S’形的换热管，该换热管具有多个包装成一组的居民用水供水管；安装在换热管之间，用于引入废水的循环导流板；安装在循环导流板上的活动喷嘴，该活动喷嘴与高压水管连接用于将高压水喷射到换热管表面上，或者具有毛刷用来清洗换热管的表面；借助驱动电机驱动活动喷嘴的喷嘴驱动部分；以及用于使热废水从箱体的上部流到下部的废水入口和出口，和用于使居民用水从箱体的下部流到上部的居民用水入口和出口。

Description

带有清洗设备的废热换热器
技术领域
本发明涉及带有清洗设备的废热回收系统，用于回收来自公共浴池、工厂或游泳池的废水中的热量。更具体地，本发明涉及一种带有清洗设备的废热回收系统，能有效地回收废热和方便地清洗废热回收系统，从而增加了换热效率且便于维护。
背景技术
通常，废热回收系统用于重新使用废水中的热量，废水来自要使用大量热水的地方如公共浴池、游泳馆、养渔场、或其他地方，通过下面的方式来加热换热管中的冷水，即在水箱中安装装有冷水的换热管，将公共浴池排放的高温废水引入到水箱中，以便在换热管与废水之间进行传热。但是，在传统的废热回收系统中，废水在流入到水箱之前需要通过过滤器进行过滤，以防止废水中的杂质或垃圾进入水箱而阻塞水箱或流路。然而，传统的废热回收系统的问题在于，尽管安装有过滤装置，但废热回收系统长期使用之后，会有杂质附着到换热管的外表面上，或者在换热管的外表面上形成有淤泥，所以很难平稳传热。因此，水箱具有清洗用的盖子或孔，这样使用者可以使用刷子来清除杂质。但是，为了增加传热表面积，管道和换热管为螺旋形或其他复杂的形状，所以很难清洗管道和换热管。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种带有清洗设备的废热回收系统，能容易地清洗换热管且便于维护。本发明的另一目的是提供一种带有清洗设备能增加废热的热回收效率的废热回收系统。
为了实现上述目的，本发明所提供的带有清洗设备的废热回收系统包括：箱体；在箱体内彼此连接成多级的‘S’形的换热管，该换热管具有多个包装成一组的居民用水供水管；安装在换热管之间用于引入废水的循环导流板；分别安装在循环导流板上的活动喷嘴，该活动喷嘴与高压水管连接用于将高压水喷射到换热管的表面上，或者具有用于清洗换热管表面的毛刷；借助驱动电机驱动活动喷嘴的喷嘴驱动部分；以及用于使热废水从箱体的上部流到下部的废水入口和出口，和用于使居民用水从箱体的下部流到上部的居民用水入口和出口。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，将更加全面地理解本发明的其他目的和优点。附图中：
图1是表示根据本发明第一种优选实施方式的废热回收系统的外部结构视图；
图2是根据本发明第一种优选实施方式的废热回收系统的分解图；
图3是表示根据本发明第一种优选实施方式的循环导流板的结构视图；
图4是表示根据本发明第一种优选实施方式的活动喷嘴部分的工作状态视图；
图5是表示根据本发明第一种优选实施方式的换热管的结构视图；
图6是表示根据本发明第二种优选实施方式的废热回收系统的视图；
图7是表示根据本发明第三种优选实施方式的活动喷嘴部分的视图；
图8是表示根据本发明第四种优选实施方式的废热回收系统的视图；
图9是表示根据本发明的废水分离装置的视图。
具体实施方式
下面参照附图针对优选实施方式来详细说明本发明。
如图1和2所示，废热回收系统包括：箱体100；在箱体100内彼此连接成多级的“S”形的多个换热管500，该换热管500具有多个包装成一组的居民用水供水管；安装在换热管500之间以形成废水通路的循环导流板200；安装在循环导流板200的外表面上并与高压水进水管300连接的活动喷嘴部分；安装在循环导流板内部，用于沿着在循环导流板200上形成的导轨230驱动活动喷嘴部分的喷嘴驱动部分；安装在箱体100的装配板170的外表面上并用于驱动喷嘴驱动部分的驱动部分；以及与驱动部分连接的位置传感部分，用于使用检测活动喷嘴部分位置的位置传感器来控制驱动电机的旋转方向。
驱动部分包括：安装在驱动电机400的轴上的主动皮带轮450；多个用于传递驱动电机400的驱动功率的从动皮带轮460；和用于连接该主动皮带轮和从动皮带轮的皮带470。从动皮带轮的数量与安装在循环导流板200上的喷嘴驱动部分的数量相等，以便把驱动电机的驱动功率传递给循环导流板200的所有喷嘴驱动部分。
如图2所示，多个循环导流板200等间隔地焊接在装配板内，矩形通道310安装在装配板外表面的左右两侧并与高压水进水管300连接。装配板170螺接到在箱体100一侧形成的箱体凸缘180上，并与箱体100装配在一起。用于控制高压水的流入的电子阀340安装在高压水进水管300上。
箱体100包括：在箱体侧面形成的多个观测孔130；在箱体侧面的下部形成的居民用水进口140和废水出口120；以及在箱体侧面的上部形成的居民用水出口160和废水进口110，使得高温废水从箱体的上部流到下部而居民用水则从箱体的下部流到上部。
如图2所示，换热管500具有多个彼此焊接在一起的“S”形的居民用水供水管，并且，为了增加换热效率和便于清洗换热管500的表面，换热管500的表面具有平板型结构。换热管500可以在其表面上安装换热片(pin)，以便在容许方便清洗的限度内增加传热面积。将循环导流板200和换热管500设计成能够在距离箱体100很小的间隔内平滑地安装，并能方便地排出清洗后的污水。形成于箱体100侧面的箱体观测孔130能让使用者用肉眼查看箱体的内部，以及用高压水或其他清洗工具从外面清洗箱体。根据需要，箱体观测孔130可以形成在箱体的所有侧面或上部或下部。在居民用水入口和出口140和160以及废水入口和出口110和120上安装有温度传感器(未示出)，以检查废热回收系统的驱动条件。
如图3所示的循环导流板200安装在“S”形的平板型换热管500之间，用于曲折地循环箱体500内的废水，以便尽可能多地将热量传递给换热管内的居民用水。循环导流板200为矩形空盒型，其包括：安装在循环导流板200上部和下部的活动喷嘴部分；以等间隔安装在循环导流板200的内部并用于加强喷嘴驱动部分的加强板250，该喷嘴驱动部分用于驱动活动喷嘴210和循环导流板200；以及形成在加强板250内的通孔260，该通孔260便于安装和驱动喷嘴驱动部分和活动喷嘴部分。
活动喷嘴部分包括：活动喷嘴210，其具有形成于其上部的多个喷嘴孔220；引导突起240，其形成于活动喷嘴210的下表面上并用于将活动喷嘴引导至在循环导流板200上形成的导轨230上；柔性高压水供水管320，其用于连接活动喷嘴210和矩形通道310，以引入高压水；以及用于将高压水供水管320连接至活动喷嘴210的高压水接头330。活动喷嘴210具有与换热管500的表面相对应的多个喷嘴孔220，以便能使用高压水清洗换热管的外表面。优选地，如图3所示的活动喷嘴210的一侧具有弧形边缘，在高压水供水管320与活动喷嘴210一起移动时可以防止活动喷嘴的边缘破损。高压水供水管320的长度足以让活动喷嘴在导轨上移动。
如图4所示，喷嘴驱动部分包括与驱动电机400相连的驱动轴410，以及在驱动轴上缠绕一圈并由支撑辊420支撑的驱动钢丝430。当驱动轴转动时，缠绕在驱动轴上的驱动钢丝430通过驱动钢丝430与驱动轴之间的摩擦力而被驱动，由此，与驱动钢丝连接的活动喷嘴210也被驱动。一个驱动轴具有驱动钢丝和用于支撑驱动钢丝的支撑辊，用以驱动安装在循环导流板200的上部和下部的两个活动喷嘴210。在此情况下，驱动钢丝420可以安装在驱动轴的左右两侧以防止驱动钢丝420之间的干扰。活动喷嘴210沿着导轨230从循环导流板200的一侧移动到另一侧，当活动喷嘴210抵达循环导流板200的另一侧时，通过传感部分而改变电机的转向，使活动喷嘴返回到原始位置。
安装在装配板170外表面上的位置传感部分包括：如喷嘴驱动部分那样在驱动轴410上缠绕一圈并由支撑辊600支撑的传感钢丝610；安装在传感钢丝610上的活动主体620；和用于传感活动主体移动位置的限位开关630。当驱动轴转动时，缠绕在驱动轴上的传感钢丝610也被移动，由此，与传感钢丝610连接的活动主体620也被移动。活动主体和限位开关630的安装使得，当喷嘴驱动部分到达循环导流板200的左右端时活动主体620与限位开关630接触。
图5表示换热板500的结构。将具有多个包装成一组的居民用水供水管的换热管500连接到居民用水入口和出口140和160以及空盒型居民用水连接部分510。居民用水入口140侧的居民用水连接部分510的内部安装有流量控制装置520，用于在整个换热管500内分配居民用水。流量控制装置520借助平板型部件530铰接到居民用水连接部分的上板540上，所述平板型部件530的下部比上部重，并通过自重从铰轴550向下安装。流量控制装置520的平板型部件530高于居民用水连接部分510且稍微逆着垂线倾斜。
接下来，将详细说明本发明的驱动过程。如图2所示，在箱体的上部，通过废水进水管110将废水引入到箱体100中，并在沿着由循环导流板200形成的废水通路流到箱体下部的过程中将废水的热量传递给换热管500。居民用水通过居民用水入口140从箱体的下部流入，并沿着S-形换热管500流动。被废水的热量加热的居民用水通过箱体上部的居民用水出口160排出。排出的居民用水若不需要补充加热则储存在临时储水箱(未示出)中，若需要补充加热则输送到热水锅炉中。引入的居民用水借助居民用水入口140一侧的流量控制装置520在整个换热管500内均匀分配。流量控制装置520通过用作阀的平板型部件530的重量关闭居民用水连接部分510的水流通路，当平板型部件530在居民用水的水压作用下通过铰链550转动时打开水流通路。在此过程中，平板型部件530用于在居民用水连接部分510的宽度方向上均匀地分配居民用水。
本发明借助于安装在居民用水入口和出口处的温度传感器，在驱动废热回收系统的过程中检测居民用水的进水量和出水量，以便确定热量回收是否正确进行。如果热回收效率低于最佳值，则废热回收系统将确定有杂质聚集在换热管的表面上并清洗换热管的表面。通常，公共浴池的锅炉系统及其他锅炉系统由于使用高压水而不需要额外的泵来产生高压，但对于不使用高压水的锅炉系统来说，需要在现有的锅炉系统与本发明的废热回收系统之间安装额外的泵。当通过控制器打开电子阀340以将高压水引入到循环导流板200内时，高压水通过高压水进水管300流入到矩形通路310，并且高压水通过高压水供水管320流入到每个活动喷嘴210内并喷向换热管的表面。高压水除去换热管500表面上沉积的和排到换热管500与箱体之间的空间内的污物。高压水与废水一起排到箱体之外。如果需要，可以在箱体内设置排污孔以将污物排到箱体之外。
参照图3和图4，将详细说明活动喷嘴部分的操作。每个活动喷嘴210通过驱动电机400驱动并沿着循环导流板200的轨道230移动，同时，位置传感部分的活动主体620也被以与活动喷嘴210相同的方式驱动。当活动喷嘴210到达循环导流板一侧的端部时，活动主体与活动主体一侧的限位开关630接触，然后控制器通过限位开关630的信号使驱动电机反转。结果，活动喷嘴返回其初始位置，以与活动喷嘴210相同的方式移动的活动主体与活动主体另一侧的限位开关630接触并将信号传递给控制器。由此，驱动电机停止，电子阀340关闭。
如果活动喷嘴部分的一次驱动不能提供足够的清洗和热回收效率，则活动喷嘴部分重复清洗换热管多次。如果通过上述方法仍然不足以清洗换热管，作为辅助方法，使用者通过将高压水软管或其他清洗工具插入到在箱体侧面上形成的箱体观测孔130内而直接向换热管的表面喷射高压水。
如果在废热回收系统长期使用之后需要更换内部构件或者清洗废热回收系统的内部，则可以拧开装配板170与箱体凸缘180之间的螺纹连接以将装配板170从箱体100上拆下，因此使用者能容易地更换内部构件或清洗箱体的内部。
图6说明本发明的第二种优选实施方式。在第二种优选实施方式中，废热回收系统采用电机驱动型喷嘴驱动部分，这不同于第一优选实施方式中具有驱动电机、驱动钢丝和皮带轮的钢丝驱动型喷嘴驱动部分。如图6所示的电机驱动型驱动部分包括驱动电机700、与驱动电机700连接的减速齿轮710、用于感应驱动电机700转动频率的转动传感器720和用于将减速齿轮的驱动功率传递给每个驱动轴740的传动部分800。传动部分800包括皮带轮810，该皮带轮810安装在驱动轴740上并通过皮带与减速齿轮710连接。皮带轮810反向地安装以便以相反的方向转动相邻的驱动轴。
喷嘴驱动部分具有驱动轴740，该驱动轴740的一端与皮带轮810连接而另一端与驱动轴支撑件750连接，并且具有用于使引导突起240滑移的螺纹。引导突起240与安装在循环导流板200上下部的两个活动喷嘴210连接。
如图6所示的驱动部分安装在箱体100的外表面上，用于沿着循环导流板200的轴向驱动活动喷嘴210。驱动电机700、减速齿轮710和传动部分800的安装可以考虑与其他构件的关系。另外，安装在相邻循环导流板上的驱动轴740由于反向安装的皮带轮而具有相反的转动方向。因此，相邻驱动轴中的一个具有右手螺纹，另一个具有左手螺纹，以便在相同方向驱动在不同循环导流板200上安装的活动喷嘴210。可以改变加强板250的形状或安装有喷嘴驱动部分的循环导流板200的内部结构以便能沿着驱动轴740容易地操作引导突起240。
下面将详细说明如图6所示的电机驱动型废热回收系统的驱动过程。当驱动电机700启动时，驱动功率通过减速齿轮710传递给每个皮带轮810，然后，与各个皮带轮连接的驱动轴740开始转动。由此，与活动喷嘴210啮合的引导突起240在驱动轴740上滑动。当驱动电机启动时，电子阀330借助控制器而打开，高压水流入到活动喷嘴210内并喷向换热管的表面。控制器通过转动传感器720辨别活动喷嘴210是否抵达循环导流板200侧面的端部，并改变驱动电机700的旋转方向。当活动喷嘴返回到初始位置时，驱动电机700停止工作，电子阀关闭。分别安装在循环导流板200上的驱动电机700通过同样的方式由一个控制器驱动，并控制循环导流板200的活动喷嘴210。
图7说明本发明的第三种优选实施方式，其中采用毛刷清洗型废热回收系统，用于在每个活动喷嘴上安装一个毛刷直接清洗换热管的表面。
如图7所示，毛刷280安装在活动喷嘴210的上表面上但不会阻挡喷嘴孔220。毛刷280与换热管500的表面直接接触并沿着换热管500的轴向工作以便除去换热管表面上沾染的杂质。具有毛刷280的活动喷嘴既可以设置在如图4所示的钢丝驱动型废热回收系统上，也可以设置在如图6所示的电机驱动型废热回收系统上。该实施方式既可以采用使用高压水清洗换热管表面的高压水清洗方法，也可以采用使用安装在活动喷嘴上的毛刷清洗换热管表面的毛刷清洗方法。
图8说明本发明的第四种优选实施方式，其中采用的毛刷清洗型废热回收系统仅使用安装在活动喷嘴上的毛刷清洗换热管表面，而除去了根据第一至第三种优选实施方式在沸热回收系统上安装的与高压水相关的所有构件。
在如图8所示的废热回收系统中，除去了安装在废热回收系统外表面上的高压水进水管300、矩形通路310和电子阀340，活动喷嘴部分的活动喷嘴210上没有喷嘴孔220，同时也除去了用于引入高压水的柔性高压水供水管320和用于将高压水供水管320连接到活动喷嘴210上的高压水接头330。
因此，如图8所示的废热回收系统包括：箱体100；在箱体100内彼此连接成多级的“S”形并具有多个包装成一组的居民用水供水管的多个换热管500；安装在换热管500之间，形成废水通路的循环导流板200；安装在循环导流板200的外表面上并具有毛刷280的活动喷嘴部分；安装在循环导流板内，用于沿着循环导流板200上形成的轨道230驱动活动喷嘴部分的喷嘴驱动部分；安装在箱体100的外表面上，用于驱动喷嘴驱动部分的驱动部分；和连接到驱动部分的位置传感部分，其用于使用检测活动喷嘴部分的位置的位置传感器控制驱动电机的旋转方向。
喷嘴驱动部分可以是第一种优选实施方式的钢丝驱动型，或者第二种优选实施方式的电机驱动型。
仅使用毛刷清洗换热管表面的毛刷清洗型废热回收系统由于不需要与高压水相关的构件，所以结构简单、维护方便。
下面将说明毛刷清洗型废热回收系统的操作过程。在该废热回收系统中，安装在居民用水入口和出口处的温度传感器在废热回收系统的工作过程中检测流入和流出的居民用水的温度，以便确定废热回收是否正确运行。如果废热回收效率低于最佳值，则回收系统可以确定换热管表面上沉积有杂质，并操作控制器来清洗换热管。控制器控制驱动电机400，并控制具有毛刷的活动喷嘴210来清洗换热管的表面。转动传感器720辨别活动喷嘴210是否抵达循环导流板的端部并改变驱动电机的旋转方向。控制器控制驱动电机重复上述动作多次直到换热管500表面上的杂质被除去，然后，通过检测流入和流出的居民用水的温度确定热回收效率是否上升。
图9说明用于改善废水水流的废水分配装置。该废水分配装置900用于将从废热回收系统的上部流入的废水均匀分配给整个换热管500。因此，如图9所示，将废水分配装置安装在换热管的弯曲部分。废水分配装置900包括平板型部件910，该平板型部件910通过铰轴920连接到废热回收系统，用于在换热管的宽度方向分配废水。在铰轴920上安装钮簧，或者在平板型部件910的底面上安装卷簧，以防止平板型部件910由于其自重而下垂。具有上述结构的废水分配装置在正常时间内关闭废水流路，当流入废水时，则通过旋转铰轴920上的平板型部件910来打开流路。
在本发明中，废热回收系统具有安装在循环导流板200的导轨230上的密封件(packing)，活动喷嘴210在该密封件上移动，以防止废水中的污水流入循环导流板。该密封件可以安装在导轨上，在引导突起与导轨之间有一定间隔，所述引导突起与活动喷嘴连接并在导轨上移动。此时，优选使用中间分开的密封件，以为引导突起的移动提供间隙。
此外，在本发明中，也可以使用热容量高、能减轻管路腐蚀的其他传热流体或传热油来代替居民用水。另外，可以使用制冷剂来代替居民用水。通过制冷系统的蒸发器的制冷剂在进入压缩机之前经过废热回收系统被预热，从而能减少压缩机的能量消耗。作为选择，通过将本发明的废热回收系统用作制冷系统的蒸发器，本发明能够不需要消耗能量便可蒸发制冷剂。
工业实用性
如上所述，用于回收公共浴池、工厂或游泳池的废水热量的换热方法中的该废热回收系统能够容易地清洗换热管，所以换热效率高且维护方便。因此，本发明能解决现有换热系统的问题，例如由于长期使用而引起的换热效率的降低以及维护不方便等。
虽然已经针对具体的实施方式描述了本发明，但本发明并不是由这些实施方式来限定的，而是通过附属的权利要求进行限定。本领域的技术人员在不背离本发明的范围和精神的前提下可以对这些实施方式进行改变或修改。

Claims (13)

1、一种具有清洗设备的废热回收系统，包括：
箱体(100)；
在所述箱体(100)内彼此连接成多级的‘S’形的换热管(500)，其具有多个包装成一组的居民用水供水管；
安装在所述换热管(500)之间以形成废水通路的循环导流板(200)；
安装在所述循环导流板(200)外表面上的活动喷嘴部分；
安装在所述循环导流板(200)内的喷嘴驱动部分，用于沿着循环导流板(200)上形成的导轨(230)驱动所述活动喷嘴部分；
安装在所述箱体(100)的外表面上，用于驱动所述喷嘴驱动部分的驱动部分；
与所述驱动部分连接并用于检测所述活动喷嘴部分的位置的位置传感部分；和
在所述箱体(100)侧面的下部形成的居民用水入口(140)和废水出口(120)，以及在所述箱体(100)侧面的上部形成的居民用水出口(160)和废水入口(110)。
2、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述驱动部分包括：安装在驱动电机(400)的轴上的主动皮带轮(450)；用于传递该驱动电机(400)的驱动功率的多个从动皮带轮(460)；以及用于连接主动皮带轮(450)与从动皮带轮(460)的皮带(470)；并且安装的从动皮带轮的数量与安装在所述循环导流板(200)上的所述喷嘴驱动部分的数量相等。
3、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述活动喷嘴部分包括：活动喷嘴(210)，其上部形成有多个喷嘴孔(220)；在该活动喷嘴(210)的下表面上形成的引导突起(240)，其用于在所述循环导流板(200)上形成的所述导轨(230)上引导该活动喷嘴(210)；与该活动喷嘴(210)连接并用于引入高压水的柔软的高压水供水管(320)；以及用于将该高压水供水管(320)连接至活动喷嘴(210)的高压水接头(330)。
4、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述喷嘴驱动部分包括：驱动轴(410)；以及在该驱动轴(410)上缠绕一圈并由支撑辊(420)支撑的驱动钢丝(430)。
5、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述位置传感部分包括：在所述驱动轴(410)上缠绕一圈并由驱动辊(600)支撑的传感钢丝(610)；安装在该传感钢丝(610)上的活动体(620)；以及用于检测活动体的移动位置的限位开关(630)。
6、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述循环导流板(200)具有矩形空盒形状，并包括：安装在该循环导流板(200)的上部和下部的活动喷嘴部分；等间隔地安装在循环导流板(200)内的加强板(250)，其用于加强驱动活动喷嘴(210)用喷嘴驱动部分和循环导流板(200)；以及在该加强板(250)内形成的通孔(260)。
7、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述换热管(500)与居民用水入口和出口(140和160)以及空盒状居民用水连接部分(510)连接，并且所述居民用水入口(140)一侧的居民用水连接部分(510)内安装有流量控制装置(520)。
8、如权利要求7所述的废热回收系统，其中所述流量控制装置(520)借助平板型部件(530)铰接到居民用水连接部分(510)的上板(540)上；并且该平板型部件(530)的下部比上部重。
9、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述驱动部分包括；驱动电机(700)；与驱动电机(700)连接的减速齿轮(710)；用于检测驱动电机(700)旋转频率的旋转传感器(720)；以及用于将减速齿轮(710)的驱动功率传递给每个驱动轴(740)的传动部分(800)。
10、如权利要求9所述的废热回收系统，其中所述传动部分(800)具有安装在所述驱动轴(740)上的皮带轮(810)，该皮带轮(810)通过皮带与减速齿轮(710)连接，并反向地安装以便以相反的方向旋转相邻的驱动轴。
11、如权利要求9所述的废热回收系统，其中所述喷嘴驱动部分具有驱动轴(740)，该驱动轴(740)的一端与皮带轮(810)连接，另一端与驱动轴支撑件(750)连接，并且具有用于使所述引导突起(240)产生滑移的螺纹。
12、如权利要求10所述的废热回收系统，其中所述引导突起(240)与安装在所述循环导流板(200)上部和下部的两个活动喷嘴(210)连接。
13、如权利要求1所述的废热回收系统，其中所述循环导流板(200)的活动喷嘴部分具有活动喷嘴(210)，并且每个活动喷嘴(210)都具有毛刷(280)。
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