СПОСОБ ОЧИСТКИ КОТЛОАГРЕГАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2009 года по МПК F28G7/00 B08B7/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к способам и устройствам очистки поверхностей нагрева котлоагрегатов от наружных зольных и сажистых отложений, а также внутренних (накипи), и может быть использовано в технологических установках металлургической, химической и других отраслях промышленности.

В настоящее время широкое распространение для очистки поверхностей нагрева теплоагрегатов получили методы воздействия на поверхности ударной волной, которая, как например, в газоимпульсной очистке формируется за счет сжигания в импульсной камере смесей газов с воздухом, при этом за счет кинетической энергии раскаленных продуктов сгорания, которые образуются в детонационной трубе при поджиге смеси, в которой распространяется детонационная волна, приводящая к возникновению слабых ударных волн газового потока. Подавая определенные порции смеси по трубопроводам, можно автоматизировать режимы очистки [Патент РФ №2199069, кл. F28G 7/00, опубл. 2003 г.].

Недостатками таких способов очистки является низкая амплитуда давления из-за низкой объемной плотности топлива. Кроме того, наличие газоподводящих трубопроводов делают устройства громоздкими и взрывоопасными и в нерабочий период стенки ударной трубы заносятся золой.

Для повышения эффективности очистки применяют в качестве источника энергии пороховые взрывчатые вещества, мощность и амплитуда которых легко регулировать количеством заряда, что позволяет конструировать более компактные, с меньшими диаметрами ударными трубами, так называемые генераторы ударных волн, в практике применения которых имеет место эффект очистки и внутренних отложений (накипи).

Известен способ очистки теплообменных поверхностей котельных агрегатов, включающий воздействие на очищаемые поверхности ударной волны потока газа с инородным телом. Ударную волну в известном способе получают за счет подрыва твердого взрывчатого вещества (пороха), а инертную добавку вводят с потоком пороховых газов в виде капсул, содержащих жидкость или дисперсный порошок.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что он сложен в реализации, малоэффективен в процессе работы и весьма трудоемок в эксплуатации. Так как изготовление специальных капсул и их ввод внутрь котлоагрегата с потоком пороховых газов не только усложняет данный процесс очистки, но и существенно увеличивает все виды затрат, включая и эксплуатационные.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа [Патент РФ №1573973, кл. F28G 1/16, опубл. 1993 г.], принятого за прототип, относится то, что в известном способе отсутствуют технологические приемы и режимные условия, обеспечивающие более эффективную очистку котлоагрегата в сочетании с ее экономической целесообразностью.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является устройство для ударно-импульсной очистки поверхности нагрева котлов [Патент РФ №2125697, кл. F28G 7/00]. Данное устройство включает генератор ударных волн, включающий камеру взрыва, сопло и затвор для ввода взрывчатого вещества и механизм подрыва, состоящий из капсуля, бойка и электромагнита с блоком управления и фиксации. В нем для предотвращения самопроизвольного подрыва заряда внутрь его затвора вмонтирован блокиратор, выполненный в виде плоской пластины, установленной с помощью упругих элементов в специальном пазу.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве блокиратор выполнен заодно с затвором, что не только усложняет его конструкцию, но и не обеспечивает соответствующую надежность в процессе эксплуатации. При использовании такое устройство нужно постоянно оберегать от попадания в него пыли и влаги, что практически исключено при существующей технологии сжигания твердого топлива.

Задачей заявляемой группы изобретений является улучшение технологических и эксплуатационных параметров, включая высокую надежность и минимальные затраты.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе очистки котлоагрегата, включающем взаимодействие ударной волны газа с поверхностью и удаление продуктов очистки, очистку котлоагрегата ведут в импульсном режиме при помощи генератора ударных волн, изменяя количество и энергию его импульсов, при этом непрерывно контролируют и сравнивают текущие параметры котлоагрегата с аналогичными параметрами, полученными ранее при запуске котлоагрегата в эксплуатацию, а останавливают процесс очистки после возврата текущих параметров котлоагрегата к своим прежним значениям и исчезновения в отходящих газах продуктов очистки.

Наивысший технический результат получают в случае, если очистку котлоагрегата ведут с помощью нескольких генераторов ударных волн с одновременным их инициированием.

Технический результат по способу очистки достигается также тем, что эффективность воздействия ударных волн на очищаемые поверхности обеспечивают за счет изменения геометрических параметров сопла генератора ударных волн и его более глубокого ввода внутрь котлоагрегата.

Отличительными признаками описываемого способа очистки котлоагрегата является постоянный контроль за основными параметрами котлоагрегата, такими как термодинамические характеристики, парциальное давление отходящих газов и их температура, и их сопоставление с ранее полученными результатами при запуске котлоагрегата в эксплуатацию и то, что процесс очистки прекращают после возврата текущих параметров к своим прежним значениям и момента исчезновения продуктов очистки в отходящих газах.

Это позволяет постоянно контролировать наличие продуктов очистки в спектре отходящих газов и, тем самым, определять степень очистки котлоагрегата от инородных тел.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается устройством для очистки котлоагрегата, включающим пластину усиления жесткости стенок котлоагрегата, направляющую платформу и генератор ударных волн, содержащий камеру взрыва, сопло и затвор, при этом пластина усиления жесткости выполнена с направляющей втулкой и угловой скобой и неподвижно закреплена на корпусе котлоагрегата перед смотровым окном, а направляющая платформа, на которой устанавливается с возможностью перемещения генератор ударных волн, выполнена со специальным захватом, который обеспечивает ее жесткое закрепление на корпусе котлоагрегата в процессе его эксплуатации.

Технический результат достигается и тем, что камера взрыва соединена с соплом с помощью канала, выполненного в виде конфузора и диффузора, соединенных полым цилиндром, длина которого не превышает двух диаметров его сечения.

Указанный технический результат достигается также тем, что затвор генератора ударных волн выполнен в виде быстросъемного стакана, на торцевой стенке которого установлены съемный ударно-спусковой механизм для подрыва заряда и дополнительный фиксатор, предотвращающий самопроизвольный подрыв заряда при несанкционированной подаче сигнала.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких либо аналогичных решений, касающихся расположения его отдельных элементов на корпусе котлоагрегата, как не выявлено каких-либо аналогичных решений, касающихся исполнения конструкции генератора ударных волн, а особенно его затвора и ударно-спускового механизма, с помощью которых исключается самопроизвольный подрыв заряда при несанкционированной подаче сигнала.

На чертеже изображен общий вид устройства для очистки котлоагрегата.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявляемой группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата, состоят в следующем.

Заявляемый способ очистки котлоагрегата осуществим для любых конструкций котельных агрегатов, выпускаемых отечественными фирмами (например, для котлоагрегатов типа КВТС, КВГМ, конвективных пароперегревателей КПП, экономайзеров ВЭК). Предварительно режим очистки котлоагрегата согласовывается с разработчиком данного оборудования на предмет нахождения и использования точек для ввода ударных волн газа в котлоагрегат. После завершения всех подготовительных работ весь обслуживающий персонал, исключая оператора, покидает помещение, а процесс очистки вступает в свою основную фазу. Очистка котлоагрегата может осуществляться как с помощью одного генератора ударных волн, так и с помощью нескольких генераторов одновременно, в том числе с разными энергетическими и геометрическими параметрами, что существенно сокращает время очистки и улучшает все технологические параметры. Во время очистки оператор постоянно контролирует текущие параметры котлоагрегата и сравнивает их с аналогичными параметрами, полученными на данном котлоагрегате при запуске его в эксплуатацию. Так, например, по конкретному значению температуры очищаемой поверхности можно точно определить степень ее очистки и эффективность используемых зарядов. При этом оператор, исходя из своего опыта, может вести процесс очистки котлоагрегата в той или иной последовательности, меняя не только точку ввода ударных волн, но и количество используемых зарядов и их мощность. В процессе очистки он постоянно контролирует наличие продуктов очистки в спектре отходящих газов и, тем самым, определяет степень очистки котлоагрегата от инородных тел. Следует отметить, что пока все операции по очистке котлоагрегатов осуществляются вручную, ввиду сложности определения степени загрязнения поверхностей теплоагрегата теми или иными несгораемыми компонентами используемых топлив.

Для осуществления заявляемого способа очистки котлоагрегата предлагается устройство для очистки котлоагрегата. Данное устройство (чертеж) включает пластину 1 усиления жесткости стенки с направляющей втулкой 2 и угловой скобой 3 с пазом, направляющую платформу 4 с захватом 5 и ручкой 6 для ее установки, на которую устанавливают генератор ударных волн 7, включающий камеру взрыва 8, сопло 9, соединительный канал, содержащий цилиндр 10, примыкающие к нему конфузор 11 и диффузор 12, затвор 13, а также ударно-спусковой механизм 14, дополнительный фиксатор 15, выносной пульт 16, ручку 17 для демонтажа генератора 7, ручку 18 для открытия затвора 13 и кольцо 19 для перевода ударно-спускового механизма 14 в рабочее состояние.

Устройство работает следующим образом.

Пластина 1 усиления жесткости закрепляется на корпусе котлоагрегата перед смотровым окном, а в направляющую втулку 2 вставляется заглушка (на чертеже не указана). Перед началом операции очистки на пластину 1 навешивают направляющую платформу 4 и снимают с направляющей втулки 2 заглушку. Генератор ударных волн 7 устанавливают в нужное положение и жестко закрепляют на платформе 4, при этом учитывают направление сопла 9 и глубину ввода его внутрь котлоагрегата. Генератор ударных волн 7 комплектуют набором сопел 9 различной конструкции и длины. После установки и закрепления генератора 7 на платформе 4 весь вспомогательный персонал удаляется из помещения. Оператор снимает с генератора 7 ударно-спусковой механизм 14 и открывает камеру взрыва 8, удалив затвор 13, помещает в нее заряд, а затем вновь устанавливает затвор 13 в исходное положение и устанавливает фиксатор 15 на ударно-спусковом механизме 14 в нерабочее состояние и закрепляет его на затворе 13. Перед подрывом заряда оператор взводит ударно-спусковой механизм 14 с помощью кольца 19 и переводит фиксатор 15 в режим подрыва. После каждого очередного подрыва заряда эта процедура повторяется в одной и той же последовательности. Это гарантирует безопасность при работе со взрывчаткой и исключает какой-либо подрыв заряда. Оператор может работать с одним генератором ударных волн, а может осуществлять подрыв одновременно нескольких зарядов в разных точках котлоагрегата в зависимости от его конструкции и степени загрязненности поверхностей.

Предложенное устройство обладает малой металлоемкостью, повышенной надежностью в эксплуатации и большой мобильностью. К тому же процедура очистки котлоагрегата проста в эксплуатации и не требует специальных технологий для своей реализации. Эффективность очистки при ее использовании существенно выше и устройство для очистки безопаснее в процессе его эксплуатации, а общие затраты на ее проведение существенно ниже, чем при использовании других аналогичных устройств. Следует так же отметить универсальность данного способа и устройства, которые могут быть использованы для очистки любых других агрегатов, например больших накопительных башен цемента, без существенных их переделок и доработок.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки наружных поверхностей нагрева от зольных и сажистых отложений и внутренних - от накипи. Способ заключается в том, что очистку ведут в импульсном режиме с помощью генератора ударных волн, изменяя количество и энергию его импульсов, при этом непрерывно контролируют и сравнивают текущие параметры с аналогичными, полученными при запуске котлоагрегата до их возврата в исходные значения и исчезновения в отходящих газах продуктов очистки. Устройство для очистки содержит пластину усиления жесткости, выполненную с направляющей втулкой и угловой скобой и неподвижно закрепленную на корпусе котлоагрегата перед смотровым окном, а направляющая платформа, на которой устанавливается с возможностью перемещения генератор ударных волн, выполнена с угловым захватом, который обеспечивает ее жесткое крепление на корпусе котлоагрегата в процессе его эксплуатации. Изобретение характеризуется высокой мобильностью и эффективностью в сочетании с низкими затратами, включая и эксплуатационные. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки котлоагрегата, включающий взаимодействие ударной волны газа с поверхностью и удаление продуктов очистки, отличающийся тем, что очистку котлоагрегата ведут в импульсном режиме при помощи генератора ударных волн, изменяя количество и энергию его импульсов, при этом непрерывно контролируют и сравнивают текущие параметры котлоагрегата с аналогичными параметрами, полученными ранее при запуске котлоагрегата в эксплуатацию, а останавливают процесс очистки после возврата текущих параметров котлоагрегата к своим прежним значениям и исчезновения в отходящих газах продуктов очистки.

2. Способ очистки по п.1, отличающийся тем, что очистку теплоагрегата ведут при помощи нескольких генераторов ударных волн с одновременным их инициированием.

3. Способ очистки по п.1 или 2, отличающийся тем, что очистку котлоагрегата обеспечивают за счет изменения геометрических параметров сопла генератора ударных волн и его более глубокого ввода внутрь котлоагрегата.

4. Устройство для очистки котлоагрегата, включающее пластину усиления жесткости стенок котлоагрегата, направляющую платформу и генератор ударных волн, содержащий камеру взрыва, сопло и затвор, отличающееся тем, что пластина усиления жесткости выполнена с направляющей втулкой и угловой скобой и неподвижно закреплена на корпусе котлоагрегата перед смотровым окном, а направляющая платформа, на которой устанавливается с возможностью перемещения генератор ударных волн, выполнена с угловым захватом, который обеспечивает ее жесткое крепление на корпусе котлоагрегата в процессе его эксплуатации.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что камера взрыва генератора ударных волн соединена с соплом с помощью канала, выполненного в виде конфузора и диффузора, соединенных полым цилиндром, длина которого не превышает двух диаметров его сечения.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что затвор генератора ударных волн выполнен в виде быстросъемного стакана, на торцевой стенке которого установлены ударно-спусковой механизм для подрыва заряда и дополнительный фиксатор, предотвращающий самопроизвольный подрыв заряда при несанкционированной подаче сигнала.