СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК F28G7/00 B08B3/10 

Изобретение относится к способам очистки поверхностей от загрязнений, преимущественно для очистки от накипных отложений соприкасающихся с водой поверхностей теплообменного оборудования типа котлов или бойлеров.

Известен способ химической очистки поверхностей теплообменного оборудования, включающий смачивание зоны загрязнений промывочной жидкостью, обычно с последующей циркуляцией этой промывочной жидкости внутри теплообменного оборудования. В качестве промывочной жидкости используют, преимущественно, кислотный раствор (МУ 34-70-113-85 Методические указания по предпусковой химической очистке теплоэнергетического оборудования. Москва. 1986).

Ближайшим аналогом изобретения является способ очистки поверхностей от загрязнений, включающий подвод в зону загрязнений промывочной жидкости и наложение механических колебаний (см. патент SU N 1060921, кл. F 28 G 7/00, 15.12.1983).

Недостатком известного способа является то, что при возбуждении механических колебаний достаточной амплитуды для получения устойчивого технологического результата в теплообменном оборудовании типа котлов или бойлеров непосредственно через промывочную жидкость приходится сталкиваться с проблемой быстрого затухания колебаний по мере удаления от источника возбуждения. В котлах это происходит из-за большой протяженности трубопроводной системы, а в бойлерах - и из-за относительно малого проходного сечения теплообменных трубок. При передаче механических колебаний через корпус теплообменного оборудования, заполненный промывочной жидкостью, для эффективной очистки уже имеющихся загрязнений не удается в большинстве практических случаев достичь достаточной амплитуды механических колебаний по всему теплоагрегату. Это происходит из-за существенного увеличения массы агрегата на величину массы заполняющей его промывочной жидкости, а также из-за поглощения возбуждаемых механических колебаний в объеме промывочной жидкости.

Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой амплитуды механических колебаний стенок теплообменного оборудования с сохранением эффекта воздействия промывочной жидкости на зону загрязнения для получения устойчивого технологического результата повышения качества и скорости очистки.

Указанный результат достигается тем, что в способе очистки поверхностей от загрязнений, преимущественно от накипи на стенках теплообменного оборудования, включающем подвод в зону загрязнения промывочной жидкости и наложение механических колебаний, подвод промывочной жидкости для смачивания осуществляют периодически путем заполнения этой жидкостью внутреннего объема и ее отвода, при этом при заполнении и при отводе промывочной жидкости по меньшей мере на части времени проведения этих операций скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнения выбирают по формуле:
V/C≅6•10^-4,
где V - скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнений,
С - скорость звука в загрязненной стенке.

Кроме того, в период отсутствия смачивания промывочной жидкостью зону загрязнений нагревают; нагрев осуществляют газообразным теплоносителем, например водяным паром, подаваемым либо со стороны загрязнений, либо с противоположной стороны загрязненной стенки. Механические колебания подводят, по меньшей мере, в двух частотных диапазонах, один из которых ультразвуковой, а другой - звуковой или инфразвуковой.

Механические колебания подводят непрерывно, а смачивание промывочной жидкостью зоны загрязнений производят периодически путем заполнения этой жидкостью внутреннего объема и ее отвода оттуда. Непрерывный подвод механических колебаний дает непрерывное разрушение слоя загрязнений. Периодическое смачивание приводит к растворению загрязнений промывочной жидкостью. Совокупная операция дает еще и дополнительный эффект, а именно - в период отсутствия смачивания обеспечивается высокая амплитуда механических колебаний загрязненной стенки, увеличивается глубина возникающих трещин и скорость их образования в обычно хрупком загрязняющем слое. Затем при последующем смачивании в эти увеличенные трещины поступает промывочная жидкость и благодаря своему расклинивающему действию эта жидкость способствует ускоренному откалыванию от стенки частиц загрязнений под действием непрерывно подводимых механических колебаний. Эти операции многократно повторяются и также многократно повторяется упомянутый дополнительный эффект ускорения очистки загрязненной поверхности. Таким образом достигается устойчивый технологический результат повышения качества и скорости - эффективности очистки от загрязнений, обусловленный, по существу, тем, что при заполнении и при отводе промывочной жидкости по меньшей мере на части времени проведения этих операций скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнения выбирают по формуле:
V/C≅6•10^-4,
где V - скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнений,
С - скорость звука в загрязненной стенке.

По мере изменения уровня промывочной жидкости в теплообменном оборудовании изменяются его частотные характеристики и в режим резонансных колебаний включаются различные его участки. Предложенный диапазон скоростей изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнений позволяет осуществлять и поддерживать в промывочной жидкости и в самом теплообменном оборудовании механические колебания достаточно большой амплитуды по разнообразным формам благодаря достаточно длительному пребыванию теплообменного оборудования в условиях резонанса по соответствующим формам, что дополнительно способствует ускорению и повышению качества процесса очистки.

В период отсутствия смачивания промывочной жидкостью зону загрязнений нагревают. Это приводит к подсушиванию и дополнительному охрупчиванию слоя загрязнений, что способствует его ускоренному растрескиванию под действием механических колебаний. Кроме того, в этом случае уменьшается демпфирование возбуждаемых механических колебаний и дополнительно возрастает их амплитуда, что, в свою очередь, повышает эффективность очистки. Упомянутый нагрев осуществляют газообразным теплоносителем, в качестве которого удобно использовать такой распространенный теплоноситель, как водяной пар. Этот теплоноситель можно подавать либо со стороны загрязнений, либо с противоположной стороны загрязненной стенки. При этом загрязняющий слой отложений подсушивается и дополнительно охрупчивается, что особенно эффективно при отложениях органического характера и способствует ускоренному разрушению загрязняющего слоя под действием механических колебаний.

Механические колебания подводят по меньшей мере в двух частотных диапазонах, один из которых ультразвуковой, а другой - звуковой или инфразвуковой. При этом ультразвуковые колебания позволяют подводить в зону загрязнения достаточно большую колебательную мощность для растрескивания слоя загрязнений, а дополнительно возбуждаемые звуковые или инфразвуковые колебания способствуют крупномасштабным перемещениям промывочной жидкости относительно зоны загрязнений, что в совокупности дает дополнительный эффект повышения эффективности очистки.

На чертеже представлено устройство, реализующее предложенный способ на примере очистки водогрейного котла КВГМ- 100.

Для очистки водяного тракта 1 котла 2, например, с целью обеспечения возможности прокачки промывочной жидкости по замкнутому и разомкнутым контурам отдельных участков тракта смонтированы временные трубопроводы 3 и насос 4 типа МСК-1000-375 с производительностью 1000 м³/час и напором 375 м водяного столба. На конвективной теплообменной части 5 тракта 1 котла 2 предварительно смонтированы 2-частотные электроакустические преобразователи 6, подключенные к генераторным блокам 7 кабельными линиями 8. Отметим, что при выборе места закрепления источника механических колебаний, в описываемом случае - электроакустического преобразователя, стремятся доставить механические колебания с наименьшими потерями в зону загрязнения. С этой целью для водогрейного котла электроакустические преобразователи закрепляют при помощи электросварки или при помощи резьбового соединения на коллекторах его конвективной части, для бойлера - на трубной доске. Заметим здесь также, что электроакустические преобразователи позволяют эффективно подводить механические колебания в двух частотных диапазонах: в ультразвуковом - на собственной резонансной частоте, а в звуковом или инфразвуковом, используя резонансные свойства теплообменного оборудования, заполненного промывочной жидкостью. Имеются также вентили 9 и расходомерные шайбы 10 для регулирования и контроля расхода, а также скорости изменения уровня промывочной жидкости в конвективной теплообменной части 5 тракта 1. Имеется также вентиль 11 подачи горячего пара или воздуха в конвективную теплообменную часть 5. Добавление воздуха или иного газа в промывочную жидкость дополнительно способствует отслоению загрязнений от стенок теплообменного аппарата.

Способ реализуют следующим образом:
Включают в работу двухчастотные электроакустические преобразователи, возбуждающие в конвективной теплообменной части 5 тракта 1 котла 2 ультразвуковые, а также звуковые или инфразвуковые колебания. Первоначально в качестве промывочной жидкости используют техническую воду, предварительно подогретую до 60-65^oC. При этом техническую воду подают в конвективную теплообменную часть 5, обеспечивают ее циркуляцию там с помощью насосов 4 и затем отводят из конвективной теплообменной части 5, контролируя косвенно скорость изменения уровня промывочной жидкости посредством расходомерных шайб 10. Скорость изменения уровня промывочной жидкости выбирают достаточно низкую для обеспечения эффективных резонансных колебаний различных участков теплообменной части 5 и промывочной жидкости в ней под действием 2-частотных электроакустических преобразователей 6. Операции подвода путем заполнения внутренних полостей тракта 1 котла 2, циркуляции и отвода промывочной жидкости неоднократно повторяют. В периоды отсутствия промывочной жидкости в теплообменной части 5 туда подают горячий пар через вентили 11. Заметим здесь, что с какой стороны очищаемой поверхности целесообразнее подводить газообразный теплоноситель определяется конструкцией конкретного теплообменного аппарата. Для водогрейного котла пар целесообразно подавать в очищаемый от загрязнений водяной тракт, а для пароводяного бойлера пар удобно подавать в ту же часть бойлера, что и при его обычной эксплуатации. При этом 2- частотные электроакустические преобразователи продолжают возбуждать колебания в теплообменной части 5 котла 2 и в присутствии и в отсутствии там промывочной жидкости. Причем после технической воды в качестве промывочной жидкости котла 2 последовательно используют 4%-й ингибированный раствор соляной кислоты, затем опять техническую воду, но с добавкой аммиака, а для окончательной промывки и пассивации - 1%-й раствор нитрита натрия в аммиачной среде. Через вентили же 11 промывочную жидкость насыщают воздухом. Полагая скорость звука в загрязненной стенке равной 6000 м/с, получим максимально допустимую скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнений, равную 3,6 м/с - для получения наилучшей очистки. Важно здесь отметить, что механические колебания, подводимые через электроакустические преобразователи, не вызывают кавитации в промывочной жидкости, то есть озвучивание производят в докавитационном режиме. В ряде случаев удается осуществить промывку теплообменного оборудования при существенно пониженной концентрации кислоты, что позволяет уменьшить вредное экологическое воздействие на окружающую среду систематических межсезонных промывок теплообменного оборудования. Одновременно это позволяет повысить надежность и продлить срок эксплуатации теплообменного оборудования благодаря уменьшению растравливающего воздействия кислоты уменьшенной концентрации на стенки этого оборудования при его промывке.

Способ очистки поверхностей от загрязнений относится преимущественно к очистке от накипных отложений соприкасающихся с водой поверхностей теплообменного оборудования типа котлов или бойлеров, применяемых в энергетике, коммунальном хозяйстве, пищевой или химической промышленности. Способ включает подвод в зону загрязнения промывочной жидкости и наложение механических колебаний. Подвод жидкости для смачивания осуществляют периодически путем заполнения этой жидкостью внутреннего объема и ее отвода, а при заполнении и при отводе жидкости по меньшей мере на части времени проведения этих операций скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнения выбирают по формуле V/C ≅ 6 • 10^-4, где V - скорость изменения уровня жидкости в зоне; С - скорость звука в загрязненной стенке. Такое выполнение обеспечивает высокую амплитуду механических колебаний стенок теплообменного оборудования с сохранением эффекта воздействия промывочной жидкости на зону загрязнения для получения устойчивого технологического результата повышения качества и скорости очистки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки поверхностей от загрязнений преимущественно от накипи на стенках теплообменного оборудования, включающий подвод в зону загрязнения промывочной жидкости и наложение механических колебаний, отличающийся тем, что подвод промывочной жидкости для смачивания осуществляют периодически путем заполнения этой жидкостью внутреннего объема и ее отвода, при этом при заполнении и при отводе промывочной жидкости по меньшей мере на части времени проведения этих операций, скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнения выбирают по формуле
V/C ≅ 6•10^-4,
где V - скорость изменения уровня промывочной жидкости в зоне загрязнений;
С - скорость звука в загрязненной стенке. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в период отсутствия смачивания промывочной жидкостью зону загрязнений нагревают. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагрев осуществляют газообразным теплоносителем, например водяным паром, для чего подают его либо со стороны загрязнений, либо с противоположной стороны загрязненной стенки. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что механические колебания подводят, по меньшей мере, в двух частотных диапазонах, один из которых ультразвуковой, а другой - звуковой или инфразвуковой.