Очистительное устройство и способ очистки поверхностей от вредных отложений Российский патент 2018 года по МПК B08B5/02 F28G1/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к очистительным устройствам и способам автоматической непрерывной очистки поверхностей от вредных отложений воздействием кратковременными импульсами сжатого воздуха в установках как бытового, так и промышленного применения, например теплообменных поверхностей нагревательных агрегатов, таких как промышленные и бытовые котлы, бойлеры, котлы-утилизаторы, поверхностей энерготехнологических аппаратов, циклонов, бункеров, фильтрующих агрегатов, например таких, как газовые фильтры, и т.п. Под вредными отложениями здесь имеется в виду твердые, рыхлые и сыпучие саже-пылевые, зольные и конденсированные отложения, возникающие в процессе эксплуатации.

Уровень техники

Вредные отложения сажи, копоти и шлаковых отложений возникают на внутренних поверхностях вышеперечисленных в качестве примера промышленных и бытовых установках, например на внутренних поверхностях труб, которые подвергаются воздействию дымом или другими едкими газами. Сажа, копоть и шлаковые отложения серьезно снижают теплопроводность и КПД установок, подобных вышеперечисленным.

Для удаления вредных отложений применяют различные способы: механическая очистка или очистка с использованием пара или воздуха. Одни из указанных способов предполагают полную остановку работы установок, подобных вышеперечисленным, тогда как другие позволяют не полностью прекращать работу, но при этом серьезно снижается ее эффективность. Также из уровня техники известны способы частичного удаления отложений посредством воздействия на них звуковым генератором. Очистительное устройство устанавливается взамен недостаточно эффективных и малонадежных обдувочных аппаратов, устройств дробеочистки, вибрационной и ударной очистки и в качестве штатных средств очистки на вновь стоящихся объектах и на эксплуатируемых в данное время.

Очистительные устройства постоянно подвергаются тепловому и коррозийному воздействию от вредных газов внутри установок, поддонных вышеперечисленным. Это приводит к их быстрой изнашиваемости.

Очистительные устройства для удаления сажи, копоти и шлаковых отложений посредством воздействия импульса сжатого воздуха, генерирующего незатухающую ударную волну, являются одним из самых мощных и эффективных средств ударно-волновой очистки поверхностей от вредных отложений. Воздействие ударной волны очистительного устройства не разрушает конструкцию рабочей части вышеупомянутых установок, поэтому очистительные устройства могут быть использованы на оборудовании, бывшем в эксплуатации. Очистительные устройства требуют для использования лишь небольшого пространства с внешней стороны вышеуказанных установок и вообще не требуют пространства внутри таких установок.

Очистительное устройство состоит из одной или нескольких труб с определенным количеством клапанов, соединенных воздухопроводом с сосудом сжатого воздуха или воздушным ресивером, запитываемым от компрессорной установки, как источника сжатого воздуха для генерации пневмоимпульса и охлаждения очистительного устройства, а также системы управления. Во время действия очистительное устройство непрерывно удаляет отложения с рабочих поверхностей установок в самом начале процесса образования зольных отложений или других видов вышеперечисленных отложений. Эффект достигается за счет подачи сжатого воздуха короткими импульсами с высоким давлением в область рабочих поверхностей установок с рассчитанной периодичностью, поддерживаемой системой управления.

Импульс генерируется мембранными клапанами. Продолжительность и сила импульсов регулируется контроллером системы управления. Воздействие импульса сжатого воздуха длится в течение 0,1-1 секунды с интервалом примерно в 2-10 минут. Количество клапанов и интервал между импульсами подачи воздуха зависят от размера и конструкции установки, а также от типа топлива. Интервалы между импульсами, сила и продолжительность импульсов сжатого воздуха - величины переменные и расчетные. Алгоритм работы клапанов разрабатывается в соответствии с параметрами эксплуатации оборудования, на которое устанавливается очистительное устройство, и далее автоматически реализуется в процессе работы. Давление в сосуде со сжатым воздухом составляет, как правило, 7-8 бар, однако также может быть скорректировано.

Во время эксплуатации элементы очистительных устройств подвержены быстрой коррозии и, как следствие, быстрому разрушению под воздействием продуктов сгорания, высоких температур и в ряде случаев высокого давления. Также существует опасность повреждения элементов очистительных устройств химически агрессивными веществами, например в котлах-утилизаторах. Больше всего коррозии подвергаются сам клапан и его мембрана. В тот момент, когда отсутствует поступление воздушного потока в клапан, среда, которая содержит вредные вещества, например дымовые газы и продукты сгорания топлива с высокой температурой, поступают в полость нижней камеры клапана и отрицательно воздействуют на его элементы. Таким образом, все вышеизложенное приводит к механическому износу и коррозии элементов очистительных устройств, которые также снижают эффективность очистки и кпд установок, подобных вышеперечисленным.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является техническое решение, раскрытое в опубликованной 20.02.2015 г. заявке РФ №2013137207 А на изобретение. Из ближайшего аналога известны способ очистки поверхностей от вредных отложений и очистительное устройство для его осуществления, включающий периодическое направление на поверхность посредством компрессорной установки сжатого воздуха из сосуда сжатого воздуха по линии коммуникации с очистительным сжатым воздухом в по меньшей мере один мембранный клапан, содержащий верхний корпус, нижний корпус и мембрану, расположенную между верхним корпусом и нижним корпусом и снабженную отверстием, выполненным в центре мембраны, снабжение нижнего корпуса холодным воздухом между периодами направления на поверхность сжатого воздуха. Авторы настоящего изобретения предлагают еще более усовершенствованную конструкцию и способ очистки.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание такого очистительного устройства для удаления сажи, копоти и других отложений, конструктивные элементы которого не подвергались бы коррозии от вредных веществ, таких как загрязненные газы или дым от сгорания топлива.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении кпд, долговечности и надежности установок как бытового, так и промышленного применения, например теплообменных поверхностей нагревательных агрегатов, таких как промышленные и бытовые котлы, бойлеры, котлы-утилизаторы, теплообменники, поверхностей энерготехнологических аппаратов, циклонов, бункеров, фильтрующих агрегатов, например, таких, как газовые фильтры, и т.п.

Указанный технический результат достигается за счет очистительного устройства для удаления вредных отложений с поверхностей, включающего компрессорную установку, сосуд сжатого воздуха, связанный с компрессорной установкой, по меньшей мере один мембранный клапан, содержащий верхний корпус, нижний корпус и мембрану, расположенную между верхним корпусом и нижним корпусом и снабженную отверстием, выполненным в центре мембраны, линию коммуникации с очистительным сжатым воздухом, связывающую сосуд сжатого воздуха с нижним корпусом, и линию коммуникации с холодным воздухом, связывающую компрессорную установку с нижним корпусом, при этом линия коммуникации с холодным воздухом расположена проходящей через отверстие.

Первым отличием заявленного устройства от ближайшего аналога является наличие в устройстве линии коммуникации с холодным воздухом, связывающей компрессорную установку с нижним корпусом. Подача холодного воздуха из компрессорной установки позволяет охлаждать элементы клапана и предотвращаь его перегрев, прогар и выход из строя. Кроме того, постоянная подача воздуха от компрессора к клапану исключает проникновение в указанный клапан дымовых газов и его разрушение под действием агрессивно среды дымовых газов. КПД установки увеличивается за счет ее долговечности и надежности, а также благодаря отказу от проведения ремонтных работ при эксплуатации указанной установки.

Вторым отличием заявленного устройства от ближайшего аналога является расположение линии коммуникации с холодным воздухом. проходящей через отверстие. Таким образом, подаваемый из компрессорной установки холодный воздух направляют в открытые трубчатые элементы соединительного узла, расположенного между указанными клапанами в данной установке и конструкцией подлежащего очистке разогретого котла.

Все вышеперечисленные особенности конструкции напрямую влияют на повышение КПД, долговечности и надежности установки.

Согласно настоящему изобретению мембранный клапан может быть снабжен гибкими крепежными угловыми патрубками.

Согласно настоящему изобретению устройство может содержать систему управления.

Согласно настоящему изобретению система управления может быть выполнена в виде электропривода.

Согласно настоящему изобретению система управления может быть выполнена в виде пневмопривода.

Согласно настоящему изобретению сосуд сжатого воздуха может представлять собой воздушный ресивер.

Согласно настоящему изобретению мембрана может быть выполнена из неопрена и усилена стальной пластиной.

Также для достижения вышеуказанного технического результата предложен способ очистки поверхностей от вредных отложений, включающий периодическое направление на поверхность посредством компрессорной установки сжатого воздуха из сосуда сжатого воздуха по линии коммуникации с очистительным сжатым воздухом в по меньшей мере один мембранный клапан, и охлаждение поверхности посредством компрессорной установки холодным воздухом через линию коммуникации холодным воздухом, при этом линию коммуникации с холодным воздухом располагают проходящей через отверстие, а охлаждение осуществляют между периодами направления на поверхность сжатого воздуха.

Согласно настоящему изобретению место крепления мембранного клапана могут варьировать посредством гибких крепежных угловых патрубков.

Согласно настоящему изобретению мембранным клапаном могут управлять посредством системы управления.

Согласно настоящему изобретению мембрану могут выполнять из неопрена и она может быть усилена стальной пластиной.

Далее, настоящее изобретение будет разъясняться на конкретном примере осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен схематический вид очистительного устройства.

На фиг. 2 представлен общий вид мембранного клапана.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показано очистительное устройство для вредных отложений с поверхностей технологических систем (например, бойлеров, паровых котлов, котлов-утилизаторов, теплообменников, газовых фильтров и т.п.) посредством периодического воздействия импульса сжатого воздуха на поверхность с эффектом незатухающей ударной волны. Очистительное устройство содержит группу мембранных (электромагнитных) клапанов 1, соединенных с сосудом сжатого воздуха 2. Сосуд сжатого воздуха 2 соединен с каждым из мембранных клапанов через линии коммуникации 3, 4: линию коммуникации с очистительным сжатым воздухом и люнию коммуникации с холодным воздухом, связывающую компрессорную установку (см. ниже) с нижним корпусом 7 (см. ниже) мембранного клапана. Мембранный клапан может содержать систему управления (не показана), посредством которой осуществляется рабочий цикл каждого мембранного клапана 1 и всего очистительного устройства.

Мембранный клапан 1 показан подробнее на Фигуре 2. Как видно из Фигуры 2, мембранный клапан содержит верхний корпус 5, мембрану 6 и нижний корпус 7. Мембрана 6 расположена между верхним корпусом 5 и нижним корпусом 7. В центре мембраны выполнено отверстие 8 снабжения нижнего корпуса 7 холодным воздухом. Линия коммуникации с холодным воздухом расположена проходящей через отверстие 8. Мембрана 6 выполнена из неопрена и стальной пластины. Принцип крепления мембранного клапана угловыми патрубками к технологической установке позволяет варьировать место крепления.

Настоящее устройство работает следующим образом.

Из сосуда сжатого воздуха 2 сжатый воздух поступает в соответствующий мембранный клапан 1 по линиям 3, 4 коммуникации. После этого во время открытия мембранного клапана 1 генерируется импульс сжатого воздуха с эффектом незатухающей ударной волны. В результате воздействия импульса сжатого воздуха по принципу незатухающей ударной волны, вредные отложения в виде сажи, копоти и шлака до момента образования твердого слоя разрушаются и удаляются со стенок очищаемой поверхности. Далее указанный цикл повторяется с определенной частотой, которая может поддерживаться системой управления (не показана). В промежутке между двумя указанными циклами мембранный клапан 1 закрыт. Во время закрытия мембраны клапана 6 через отверстие 8 в мембране 6 поступает необходимый объем сжатого воздуха избыточного давления в нижнюю часть клапана (его нижний корпус 7) и таким образом поверхность снабжается холодным воздухом. Заполнение внутреннего пространства нижнего корпуса 7 позволяет избегать проникновения продуктов сгорания топлива с высокой температурой теплогенерирующих и теплообменных систем, типа бойлера, в клапан или других вредных веществ в случае других систем, вследствие этого, коррозии деталей клапана очистительного устройства. Сосуд 2 сжатого воздуха может быть представлен в виде воздушного ресивера, запитываемого от источника сжатого воздуха, которым может быть компрессорная установка. Последний вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно повышает степень автоматизации и непрерывности процесса очистки согласно способу, предложенному настоящим изобретением.

Настоящее описание не предназначено для ограничения объема притязаний настоящего изобретения. Наоборот, среднему специалисту в данной области техники должны быть понятны возможные модификации настоящего изобретения.

Предлагается очистительное устройство и способ очистки поверхностей от вредных отложений воздействием кратковременными импульсами сжатого воздуха в установках бытового и промышленного применения, например теплообменных поверхностей нагревательных агрегатов, энерготехнологических аппаратов. Устройство включает в себя компрессорную установку, сосуд сжатого воздуха, связанный с компрессорной установкой, по меньшей мере один мембранный клапан. Клапан содержит верхний корпус, нижний корпус и мембрану, расположенную между верхним корпусом и нижним корпусом и снабженную отверстием, выполненным в центре мембраны. Устройство содержит линию коммуникации с очистительным сжатым воздухом, связывающую сосуд сжатого воздуха с нижним корпусом клапана, и линию коммуникации с холодным воздухом, связывающую компрессорную установку с нижним корпусом клапана. Линия коммуникации с холодным воздухом расположена проходящей через отверстие. Технический результат: замедление образование коррозии в клапане, увеличение долговечности, надежности и кпд установки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 илл.

1. Очистительное устройство для удаления вредных отложений с поверхностей, включающее компрессорную установку, сосуд сжатого воздуха, связанный с компрессорной установкой, по меньшей мере один мембранный клапан, содержащий верхний корпус, нижний корпус и мембрану, расположенную между верхним корпусом и нижним корпусом и снабженную отверстием, выполненным в центре мембраны, линию коммуникации с очистительным сжатым воздухом, связывающую сосуд сжатого воздуха с нижним корпусом, и линию коммуникации с холодным воздухом, связывающую компрессорную установку с нижним корпусом, при этом линия коммуникации с холодным воздухом расположена проходящей через отверстие.

2. Устройство по п. 1, в котором мембранный клапан снабжен гибкими крепежными угловыми патрубками.

3. Устройство по п. 1, которое содержит систему управления.

4. Устройство по п. 3, в котором система управления выполнена в виде электропривода.

5. Устройство по п. 3, в котором система управления выполнена в виде пневмопривода.

6. Устройство по п. 1, в котором сосуд сжатого воздуха представляет собой воздушный ресивер.

7. Устройство по п. 1, в котором мембрана выполнена из неопрена и усилена стальной пластиной.

8. Способ очистки поверхностей от вредных отложений, включающий периодическое направление на поверхность посредством компрессорной установки сжатого воздуха из сосуда сжатого воздуха по линии коммуникации с очистительным сжатым воздухом в по меньшей мере один мембранный клапан, и охлаждение поверхности мембранного клапана посредством компрессорной установки холодным воздухом через линию коммуникации холодным воздухом, при этом линию коммуникации с холодным воздухом располагают проходящей через отверстие, расположенное в центре мембраны клапана, а охлаждение осуществляют между периодами направления на поверхность сжатого воздуха.

9. Способ по п. 8, в котором место крепления мембранного клапана варьируют посредством гибких крепежных угловых патрубков.

10. Способ по п. 8, в котором мембранным клапаном управляют посредством системы управления.

11. Способ по п. 8, в котором мембрану выполняют из неопрена и усиливают ее стальной пластиной.