Способ удаления прилипших отложений с нагревательной поверхности теплообменника и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к очистке поверхностей теплообменников в области энергетики и обеспечивает повьшение качества очистки. Согласно способу и устройству для очистки котлов и подобных устройств от шлака в рабочем режиме на наружную поверхность горячего шпака вначале направляется поток охлаждающей среды, способствующий образованию мелких трещин за счет сообщения шлаку ломкости и сжатия его, затем, пока сохраняются трещины, поверхность шпака с образованными на ней трещинами подвергается удару высокоскоростной пульсирующей струи таким образом, что вода попадает в трещины, вследствие чего удалению шлака способствует расширяющее усилие воды, испаряющейся в этих трещинах- . Устройство имеет два источника жидкости, метательное средство и импульсный механизм для прерывания потока рабочей среды, подаваемого к одному из метательных средств для создания пульсирующего потока среды. 2 с.п. ф-лы, 10 ил. 4 IN9 С0 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (51)4 F 28 G 1 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3493630/24-12 (22) 17.09.82 (31) 335556 (32) 29. 12. 81 (33) US (46) 07.10.88. Бюл. N - 37 (71) Дзе Бабкок энд Вилкокс Компани (Us) (72) Чарльз Весли Хаммонд (VS) (53) 621. 187.322 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 529359, кл. F 28 G 1/16, 24.03.75.

Авторское свидетельство СССР

В 848883, кл. F 28 G 1/16, 21„11.78.

Авторское свидетельство СССР

Ф 445821, кл. Р 28 G 1/16, 22.11.72. (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПРИЛИПШИХ ОТЛОЖЕНИЙ С НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ТЕПЛООБМЕННИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к очистке поверхностей теплообменников в области энергетики и обеспечивает повыше„„Я0„„1429947 А3 ние качества очистки. Согласно способу и устройству для очистки котлов и подобных устройств от шлака в рабочем режиме на наружную поверхность горячего шлака вначале направляется поток охлаждающей среды, способствующий образованию мелких трещин за счет сообщения шлаку ломкости и сжатия его, затем, пока сохраняются трещины, поверхность шлака с образованными на ней трещинами подвергается удару высокоскоростной пульсирующей струи таким образом, что вода попадает в трещины, вследствие чего удалению шлака способствует расширяющее усилие воды, испаряющейся в этих трещинах-. Устройство имеет два источника жидкости, метательное средство и импульсный механизм для прерывания потока рабочей среды, подаваемого к одному из метательных средств для создания пульсирующего потока среды.

2 с.п. ф-лы, 10 ил.

1 1429947 2

Изобретение относится к энергетике, а точнее к устройствам для обеспечения высокоэффективной работы котлоагрегатов, удаляющим отложения

5 с нагревательной поверхности теплообме нник а .

Целью изобретения является повышение качества очистки.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое очистное устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1, на фиг. 3 — блок насадка трубки,цля введения рабочей среды, продольный разрез; на фиг. 4 — средство, гене- 15 рирующее импульсы, частичный продольный разрез, на фиг. 5 — сечение

Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — сечение

В-В на фиг. 5, на фиг. 7 — сечение

Г-Г на фиг. 4; на фиг. 8-10 — элемен- 20 ты импульсного механизма в последовательные моменты времени.

Устройство для удаления прилипших, .отложений с нагревательной поверхности теплообменника или подобного ему устройства содержит раму 1 в виде дву. тавровой балки с защитным кожухом 2 и установленную на ней с возможностью продольного перемещения и осевого вращения трубку 3 с соплом 4 для вы- 30 хода пульсирующей высоконапорной среды, размещенным внутри ствола 5 с каналом 6, подсоединенным к источнику низконапорной среды.

Задний конец трубки 3 для ввода рабочей среды поддерживается с возможностью вращения в каретке 7, установленной на роликах на нижних фланцах двутавровой балки 1, образующей основной несущий элемент, экрачиро40 ванный защитным кожухом 2 с U-образным каналом. HB. каретке устайовлен запитываемый через гибкий силовой кабель 8 двигатель 9 с соответствующим редуктором (не показан), обеспечивающий привод для перемещения каретки и трубки 3 для ввода пульсирующей рабочей среды вдоль двутавровой балки вместе со стволом 5, дальний конец которого выполнен в виде блока насадка 10. Трубку 3 поддерживают 50 внутри ствола 5 радиальные опорные ребра 11, допускающие свободное прохождение потока низконапорной рабочей среды через зазор, образуемый по наружной поверхности стенки трубки 3. 55

Сопло 12 поддерживается в блоке насадка 10 с помощью чашеобразного опорного элемента 13 и принимает подводимую по стволу 5 рабочую среду, которую выпускает назад с небольшим наклоном (например, под углом 15 ) через отверстие 14 в блоке насадка

10. Опорный элемент 13 герметично приварен по окружности к кромке, окружающей отверстие 14.

Подводимая через трубку 3 рабочая среда проходит по коленчатому патрубку 15 к соплу 4, также герметично закрепленному в блоке насадка. Патрубок 16 охватывает сопло 4 и изолирует его от внутренней полости блока насадка 10. На фиг. 3 показано сопло

4, установленное с углом наклона назад, обеспечивающим удар о стенку.

В ствол 5 и сопло 12 жидкость поступает из источника (не показан), подключаемого к соединительному элементу 17, а затем через фильтр 18 она подается в управляющий клапан 19.

Из управляницего клапана 19 в,его открытом положении жидкость через соответствующий трубопровод 20 и соединительный патрубок 21 подводится к шлангу 22, соединенному с возможностью поворота с задним концом ствола для ввода рабочей среды.

Отводная труба 23 подсоединена к трубопроводу 20 за клапаном 19 и ведет к импульсному механизму 24, который подает пульсирующий поток рабочей среды через соответствующий выпускной канал 25, второй гибкий шланг 26 и соответствующий установленный с возможностью вращения соединительный патрубок 27 к заднему концу трубки

3 для ввода пульсирующей рабочей среды.

Открывание и закрывание клапана

19 осуществляется установленным на каретке кулачком 28. При перемещении каретки из отведенного положения (фиг. 1) вперед в положение, при котором насадок вводится в полость котла, 9 кулачок ударяется о рычаг защелки 29 и переводит клапан в положение "Открыто", а при перемещении каретки в обратном направлении кулачок ударяется о рычаг защелки с реверсированием его в положение "Клапан закрыт".

Выбрасываемая из сопла 12 рабочая среда используется как регулируемый охлаждающий агент для предварительной обработки. Рабочая среда, выбрасываемая из сопла 4, используется для создания ударного действия. Обеспечивающий пульсацию механизм осу1429947

10

55 ществляет периодическое прерывание потока выпускаемой из сопла 4 жидкости таким образом, чтобы создавались четко выраженные импульсы. Взаимное положение сопел 12 и 4 относительно оси и окружности трубки в рабочем режиме обеспечивает следование сопла 4 по той же траектории, по которой проходит сопла 12, вследствие чего ударная струя, выбрасываемая соплом 4, попадает на те же участки поверхности, на которые несколько ранее направлялаеь струя, выбрасываемая из сопла 12. Величина этого интервала и объем жидкости, выходящей из сопла 12, согласованы со скоростью перемещения струи по ачищаемай поверхности таким образом, что обеспечивается достаточное охлаждение зашлакованной или загрязненной поверхности поступающей из сопла 12 жидкостью, чтобы в покрывающем эту поверхность шлаке образовались мелкие трещины, а интервал времени обеспечивает удаление значительной части поступающей через сопла 12 воды с зоны охлаждения да того, как об нее ударяется пульсирующая струя.

Однако этот интервал достаточно короток, чтобы образовавшиеся мелкие трещины не исчезли до момента удара пульсирующей струи по отложениям, Таким образом, часть жидкости пульсирующей струи с более высоким пиковым ударным давлением проникает в трещины, создавая в ходе моментального испарения подповерхностное давление, усиливающее действие кинетической энергии и обеспечивающее удаление шлака или другого загрязняющего поверхность материала.

Известно, что пиковое ударное давление пульсирующей струи может в

r50 раз превьппать давление непрерывной струи. Объем выпускаемой из сопла

12 в непрерывном режиме и при более низком давлении воды может быть относительно малым, что уменьшает тенденцию отражения воды от поверхности (как это происходит со значительной частью пульсирующей струи). Поступающая из сопла 12 жидкость в достаточной степени смачивает поверхность, и благодаря большому теплопоглощению из.-за,скрытай теплоты парообразования растрескивание может быть вызвано воздействием малого количества воды.

С другой стороны, пульсирующая струя жидкости подается пад очень высоким давлением и ее ударное действие павьппается за счет пульсации, чта опять же позволяет ограничиваться малым объемом воды, которая благодаря кинетической энергии струи и дробящему действию охлаждающего потока, подаваемого соплом 12, обеспечивает высокоэффективное удаление приобретше10 ломкость шлака. Следовательно, две такие струи требуют в целом сравнительно малого расхода воды. Хотя общий расход воды и является ат: асuтельно мал и", с каждьы импульсом и=-. сопла 4 выбрасывается значительная масса, способная создавать относитель- но сильный удар.

Двигатель 9 каретки является пвигателем изменяемой скорости. которая регулируется для управления с-:.арастью перемещения струи и поддержания ее практически поставя io!;.

На фиг, 4-10 показан прсдпoчтитсл ьно вариант меха-изма аб:.спечп-aume=c. пульсацию жидкости, подаваемой к соплу 4. Импульсный блак, 24 состоит из вращающегося генератора 0 импульсов и двигателя 31, Импульсный блок устанавливается на дутьевам устройстве и крепится к -"-апр.т .аь": кожуху

2, как показано. на фиг. 1.

Импульсный блок включает цилпн рический карпуc 32, закрытblv i адпппниковыми крьппкап. 33 и 34, при зта1-: через крышку 34 проходит прнBi3U:iай вал 35 для соединения с валам двигаI теля, в качестве которого может быть использован обычный асинхронно двигатель, скорость вращения которого составляет примерно 1800 o6/мин. В цилиндрической камере 36 карлуса 32 на валу 35 установлен с точкой пригонкой и с возможностью вращения со тор 37. Канал 38 с нрямсугальным поперечным сечением проходит па диаметру ротора 37 акала одного ега конца (на фиг. 4 ан наказан слеза) и при вращении вала действует в качестве пульсатара или клапана-прерывателя, при этом через каждый полуоборот ротора противолежащие па диаметру отверстия 39 и 40 с сечением прямо- угольной формы для входа и выпада пульсирующей струи связ-!sm:t.cs мяпду собой. Поперечное сечение входного отверстия имеет несколько большие размеры, чем клапан 38 z роторе, Бы1429

5 ходное отверстие 40 имеет те же размеры, что канал 38.

У противоположного конца (фиг.7) ротор имеет два противолежащих по диаметру среза 41 и 42, образующие

5 выступы 43 и 44, которые при вращении совмещаются с входом 45 для шунтированного потока через каждые полоборота ротора в корпусе 32 и блоки- 10 руют его, т.е. образуют перепускной клапан, работающий синхронно с импульсным клапаном. Диаметрально противоположные шунтирующие выходныс отверстия 46 и 47 проходят через стенку корпуса 32 под углом 90 к шунтирующему входному отверстию 45. Выходные отверстия 46 и 47 постоянно связаны с входным отверстием 45 через свободные участки 41 и 42, если отверстие 45 не заблокировано одним иэ выступов 43, 44. На фиг. 8-10 показана взаимная ориентация выступов и канала 38, обеспечивающая блокирование шунтирующего входного отверс- 2б тия 45 одним из выступов 43, 44 в моменты, когда канал 38 связывает между собой отверстия 39 и 40. Как отверстие 39, так и отверстие 45 связаны с помощью соответствующих фитингов 48 и 49 с источником жидкости под давлением, которая через бустерный насос 50 подается к обоим входам импульсного механизма. К трубе 51 через ручной вентиль 52 может быть подсоединен аккумулятор 53, позволяющий регулировать пиковое давление импульса нли силу удара до любой требуемой степени. Выходные шунтирующие отверстия 46 и 47 показаны со40 единенными с трубой 23 питания импульсного генератора до насоса с помощью трубы 54 в которой имеется ручной вентиль 55, обеспечивающий .;, . требуемьп перепад давления.

Следует учесть, что выпуск из шунтируюпих отверстий может осуществляться также и в атмосферу. Из выхода 40 пульсирующий поток жидкости через трубку 25 проходит в соединительный патрубок 56> из которого через шланг

26 и соединительный патрубок 27 он подается по трубке 3 для ввода рабочей среды.

Поскольку импульсный механизм способен обеспечивать повышение пиковой силы удара, использование бустерного насоса не является обязательным для всех установок, это зависит от

947, 6 давления в источнике и от степени загрязнения поверхности шлаком.

Поскольку канал 38 и отверстия, 39 и 40 имеют прямоугольную форму, передние и задние поверхности их перпендикулярны направлению вращения ротора, а скорость вращения ротора очень велика, то поток в трубку 3 для ввода рабочей среды и к ее соплу 4 резко начинается и прекращается, благодаря чему импульсы не имеют скоса переднего и заднего фронтов.

Выступы 43 и 44 имеют несколько большую ширину, чем входное отверстие

45 шунтирующего потока, иблагодаря этому обходный путь блокируется несколько раньше, чем открывается выходное отверстие 40 для пульсирующего потока (фиг. 8), вследствие чего создается давление, благодаря которому повышается пиковое давление в начале импульса.

Способ удаления прилипших,отложений с. зоны нагрева теплообменника реализуется с помощью описанного устройства следующим образом.

Ствол 5 с трубкой 3 вводят в теплообменник. При этом ствол с трубкой совершают как поступательное, так и вращательное движение, через сопла

12 ствола 5 падают непрерывную среду низкого давления, которая осуществляет растрескивание отложений, а через сопла 4 трубки подают на очищаемую поверхность пульсирующую высоконапорную среду для смыва отложений, при этом при вращении ствола и трубки среды последовательно перемещаются по очищаемой поверхности, причем пульсирующая высоконапорная среда по падает на очищаемую поверхность после выпаривания низконапорной среды, но перед спеканием отложений.

Использование изобретения способствует повышению качества очистки нагревательной поверхности теплообменника в процессе его работы. ь

Формула изобретения

1. Способ удаления прилипших отло. жений с нагревательной поверхности теплообменника, работающего при температуре выше температуры кипения воды, заключающийся в подаче на очищаемую поверхность среды для paspyшения отложений и пульсирующей среды для смыва отложений, о т л и ч а ю—

m;и и с я тем, что, с целью повыше1429947

Уиг.2 ния качества очистки, среду для разрушения отложений подают непрерывно при низком давлении, а пульсирующую среду подают в виде высокона5 парной жидкой среды, при этом среды последовательно перемещают по очищаемой поверхности, причем последующую среду подают на очищаемую поверхность после выпаривания предыдущей среды, но перед спеканием отложений.

2. Устройство для удаления прилипших отложений с нагревательной поверхности теплообменника, содержащее раму и установленную на ней с возмож- 15 ностью продольного перемещения и осевого вращения трубку с соплом для выхода пульсирующей высоконапорной среды, размещенным внутри ствола с каналом, подсоединенным к источнику среды, средство для периодического прерывания потока и привод продольно. го перемещения и осевого вращения ствола, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества очистки поверхности, ствол присоединен к источнику подачи низконапорной среды и содержит по меньшей мере одно дополнительное сопло для выхода низконапорной среды, при этом сопла смещены одно относительно другого как в продольном, так и в угловом направлении с воэможностью обеспечения последовательного перемещения сначала низконапорной, а затем высоконапорной пульсирующей среды по очищаемой зоне теплообменника.

142994 7

1429947

8-8

Г-Г

Фиг.б фиг.В

Составитель А.Никитин

Техред.Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

Редактор С.Пекарь

Заказ 5150/59 Тираж 606 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4