Способ удаления нагара с зоны нагретой поверхности теплообменника и устройство для его осуществления (его варианты)

 

Изобретение относится к очистке поверхности теплообменника и обеспечивает повышение качества и экономичности процесса очистки. В предложенном способе перемещение трубы в промежутках между импульсами осуществляют на величину, равную диаметру струи в месте удара ее об очищаемую поверхность. Продолжительность импульсов струи при этом устанавливают достаточной для обеспечения рассеивания жидкости с очищаемой поверхности теплообменника предыдущего импульса, ударяющего по сопряженной площадке. Импульсную струю жидкости подают с частотой импульсов, находящейся за пределами диапазона собственных частот колебаний трубы. Устройство для удаления нагара с нагретой поверхности содержит источник жидкой среды, расположенную на раме с возможностью продольного перемещения и осевого вращения трубу с насадками, установленный в трубе прерыватель струи в виде корпуса с входным и выходным отверстиями и клапана с отверстиями. Отверстия корпуса прорывателя и клапана сообщаются. Корпус прерывателя имеет дополнительное выходное отверстие, а каждое из выходных отверстий соединено с трубными насадками посредством индивидуального канала для поочередной подачи в них рабочей среды. В другом варианте прерыватель струи снабжен электродвигателем и обводным трубопроводом, обеспечивающим пропускание жидкости в момент закрытия прерывателя струи. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 2Û G 1 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3495552/24-12 (22) 17.09.82 (31) 335351 (32) 29. 12.81 (33) US (46) 30.03.90. Бюл. У 12 (71) Дзе Бабкок энд Вилкокс Компани (VS) (72) Джон Эрнест Нельсон, Чарльз

Весли Хаммонд, Ролланд Юджин Хастон и Майкл Раймонд Хельтон (US) (53) 621 ° 7.024 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 529359, кл. F 28 G 1/16, 1975. (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ НАГАРА С ЗОНЫ

НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕННИКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к очистке поверхности теплообменника и обеспечивает повышение качества и экономичности процесса очистки. По предлагаемому способу перемещение трубы в промежутках между импульсами осуществляют на величину, равную диаметру струи в месте удара ее об очищаемую поверхность. Продолжительность импульсов струи при этом устанавливают

Изобретение относится к энергетике, в частности к теплообменникам, и может быть использовано при их очистке от нагара, возникающего от сжигания топлива на поверхностях труб.

Цель изобретения — повышение качества и экономичности очистки...SU„„1554781 A 5 г достаточной для обеспечения рассеивания жидкости с очищаемой поверхности теплообменника предыдущего импульса, ударяющего по сопряженной площадке.

Импульсную струю жидкости подают с частотой импульсов, находящейся эа пределами диапазона собственных частот колебаний трубы, Устройство для удаления нагара с нагретой поверхности содержит источник жидкой среды, расположенную на раме с возможностью продольного перемещения и осевого вращения трубу с насадками, установленный в трубе прерыватель струи в виде корпуса с входным и выходным отверстиями и клапана с отверстиями.

Отверстия корпуса прорывателя и клапана сообщаются. Корпус прерывателя имеет дополнительное выходное отверстие, а каждое из выходных отверстий соединено с трубными насадками посредством индивидуального канала для поочередной подачи в них рабочей среды. В другом варианте прерыватель струи снабжен электродвигателем и обводным трубопроводом, обеспечивающим пропускание жидкости в момент закрытия прерывателя струи. 2 с.п. и

2 з.п.ф-лы, 14 ил.

На фиг.1 схематически изображено очистное устройство, вид сбоку, на фиг,2 — вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 — участок с насадком трубы для ввода рабочей среды, продольный разрез; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг ° 3, на фиг.5 — насадок и модифи цированное средство генерирования

1554781 импульсов, поперечное сечение; на фиг.6 — дутьевое устройство для удаления сажи, снабженное средством генерирования импульса модифицированной конструкции, вид сбоку; на

5 фиг.7 — средство генерирования импульсов, вид сбоку, пример исполнения, на фиг.8 — разрез В-В на фиг.7; на фиг.9 — разрез Г-Г на фиг.8; на фиг.10 — разрез Д-Д на фиг.7; на фиг ° 11 — гидравлическая схема расположения модифицированного средства генерирования импульсов; на фиг.1214 — схема положения элементов им15 пульсного механизма в последовательные моменты времени.

Устройство для удаления нагара с зоны нагретой поверхности теплообменника содержит раму 1, на которой установлена с воэможностью продольного перемещения и осевого вращения труба 2, выполненная с насадками 3 и 4 и связанная с источником рабочей среды (не показан). Труба 2 для ввода рабочей среды своим задним концом с воэможностью вращения поддерживается на каретке 5, установленной на роликах на нижнем фланце двутавровой балки 6, образующей основной не30 сущий элемент, экранированный защитным кожухом 7 с U-образным каналом.

На каретке 5 установлен запитываемый через гибкий силовой кабель 8 двигатель 9 с соответствующим редуктором (не показан), обеспечивающий привод для перемещения каретки и трубы для ввода рабочей среды вдоль двутавровой балки и для вращения указанной трубы.

Для подачи жидкой рабочей среды, обычно воды или водного раствора, содержащего обрабатывающую среду, предназначена труба 2, обеспечивающая ввод рабочей среды через соединительный элемент 10 у заднего конца 45 каретки, с которым через гибкий шланг

11 с возможностью вращения соединена труба для ввода рабочей среды. Для подачи иэ соответствующего источника жидкости под высоким давлением

50 (14-21 кг/см ) служит фитинг 12, соединенный через фильтр 13 с управляющим клапаном 14, который, в свою очередь, связан через соответствующий трубопровод 15 и соединительный патрубок 16 со шлангом 11 ° Открывание и закрывание клапана 14 осуществляют с помощью установленного на каретке кулачка 17. Для перемещения каретки иэ отведенного положения (фиг.1) вперед в положение, при котором труба для ввода рабочей среды с насадком вводится в полость котла, кулачок 17 взаимодействует с рычагом защелки 18 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".

Для того, чтобы в максимальной степени увеличить ударное действие рабочей среды, служит устройство периодического прерывания потока, проходящего к насадку или насадкам, обеспечивающее выброс жидкости в виде отдельных импульсов. Интервал между импульсами соответствует скорости перемещения струи по очищаемой поверхности таким образом, что передний фронт каждого импульса ударяется о поверхность, смежную с предыдущим импульсом, но которая уже сравнительно свободна от жидкости предыдущего импульса, т.е ° если скорость перемещения ударной струи по обрабатываемой поверхности недостаточно велика для предупреждения попадания на один и тот же участок двух или более следующих друг за другом импульсов, то интервал между импульсами должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить удаление жидкости предыдущего импульса до удара следующего импульса о поверхность. Это позволяет избежать смягчения удара последующего импульса жидкостью предыдущего импульса.

Известно, что пиковое ударное давление пульсирующей струи может в

50 раз превышать давление непрерывной струи. Прерывание подаваемого потока с образованием таких импульсов интенсифицирует удаление с нагретой поверхности шлака или другого осажденного материала, На фиг.3 и 4 показано жидкостное переключающее устройство 19 осциллирующего типа, установленное в корпусе насадка 20 на наружном конце трубы 2 для ввода рабочей среды на фланце 21, выполненном заодно с двумя выходными изогнутыми участками 22 и

23. Изогнутые участки 22 и 23 имеют увеличенные и утопленные концевые участки 24 и 25 соответственно на наружных краях которых выполнены фланцы 26, плотно входящие во внутреннюю

1554 781 6 полость участка с трубой для ввода рабочей среды с насадком и герметично приваренные к его внутренней стенке, как показано позицией 27, по кром ке отверстия 28, из которого через элементы 3 и 4 насадка выбрасывается жидкость. Могут быть использованы известные насадки для выбрасывания концентрированной высокоскоростной струи которые ввинчиваются с возможностью съема в основание утопленного участка

24. Жидкостное переключающее устройство поочередно направляет рабочую среду к насадкам 3 и 4 обычно в виде импульсов с интервалами равной длины.

Двигатель 9 является двигателем с изменяющейся скоростью, позволяющим поддерживать скорость перемещения струи практически постоянной несмотря на спиральную траекторию струи.При частоте импульсов порядка 50 Гц и скорости перемещения струи порядка

150 см/с длина каждого импульса и интервала составляет примерно 60 см.

Следовательно, каждый импульс содержит значительную массу воды и способен создавать удар относительно большой силы. Длина траектории импульса от его переднего фронта до переднего фронта следующего за ним импульса составляет примерно 30 мм. Конструкция насадка позволяет выбрасывать струю малого диаметра, а по крайней мере часть каждого импульса должна ударяться об участок траектории, свободный от воды предыдущего импульса.

Рекомендуется использовать частоту пульсации, которая исключает появление значительного усиления собственного периода колебания дутьевого устройства. Хотя создаваемые устройством по фиг.3 и 4 силы реакции струи создают поперечные колебательные силы, воздействующие на трубу для ввода рабочей среды, частота этих сил намного выше любой собственной частоты (или низшей гармоники собственной частоты) трубы для ввода рабочей среды. Измерения собственной частоты такой трубы для ввода рабочей среды показали, что максимальная собственная частота колебаний составляет менее 10 Гц.

В показанном на фиг.5 варианте выход жидкостного переключающего устройства поочередно переключается к каждой из двух пар насадков. Оба противолежащие по диаметру насадка

29 и 30 через канал 3! связаны с выходом жидкостного осцилляторного переключающего устройства, а вторая пара противолежащих по диаметру на5 садков (не показаны) установлена под углом 90 относительно насадков 29 и

30, причем оба они через канал 32 соединены с другим выходом переключателя. Поскольку из противолежащих насадков одновременно подаются импульсы, то на трубу для ввода рабочей среды не воздействует поперечное колебательное усилие.

На фиг. 6-14 показан другой вариант устройства с импульсным механизмом, установленным в системе питания рабочей среды между источником и входным фитингом 62. Импульсный

20 блок 33 включает вращающийся генератор 34 импул сон и двигатель 35. Импульсный блок предназначен для установки на дутьевом устройстве и крепится к защитному кожуху 7, как показано на фиг.6.

Импульсный блок включает цилиндрический корпус 36, закрытый подшипниковыми крышками 37 и 38, а через крышку 38 проходит приводной вал 39 для соединения с валом двигателя, в качестве которого может быть использован обычный асинхронный двигатель, скорость вращения которого составляет примерно 1800 об/мин. В цилиндрической камере 40 корпуса 36 на валу 39 установлен с точной пригонкой и с возможностью вращения ротор 4 1 ° Ка-. нал 42 с прямоугольным поперечным сечением проходит по диаметру ротора

41 около одного его конца (на фиг.7 он показан слева) и при вращении вала действует в качестве пульсатора или клапана-прерывателя, при этом через каждый полуоборот ротора противолежащие по диаметру отверстия 43 и 44 с сечением прямоугольной формы для входа и выхода пульсирующей струи связываются между собой. Поперечное сечение входного отверстия имеет несколько большие размеры, чем канал

42 ротора ° Выходное отверстие 44 имеет те же размеры, что и канал 42.

У правого конца (фиг.10) ротор имеет два противолежащих по диаметру среза 45 и 46, образующих выступы

47 и 48, которые при вращении совмещаются с входом 49 для шунтированного потока через каждые пол-оборота ротора в корпусе 36 и блокируют его, 1554781 т.е. образуют перепускной клапан, работающий синхронно с импульсным клапаном. Диаметрально противоположные шунтирующие выходные отверстия

50 и 51 проходят через стенку корпуса 36 под углом 90"к шунтирующему входному отверстию 49. Выходные отверстия 50 и 51 постоянно связаны с входным отверстием 49 через свободные участки 45 и 46, если отверстие

49 не заблокировано одним из выступов 47 и 48. На фиг. 12-14 показана взаимная ориентация выступов и канала 42, обеспечивающая блокирование шунтирующего входного отверстия 49 одним из выступов 47 и 48 в моменты, когда канал 42 связгцвает между собой отверстия 43 и 44, Как отверстие 43, так и отверстие

49 связаны с помощью соответствующих фитингов 52 и 53 с источником жидкости под давлением, которая от водопровода 54 через бустерный насос 55 и питающую трубу 56 подается к обоим 25 входам импульсного механизма. К трубе 54 через ручной вентиль 65 может быть подсоединен аккумулятор 57, позволяющий регулировать пиковое давление импульса или силу удара до любой требуемой степени. Выходные шунтирующие отверстия 50 и 51 соединены с водопроводом 54 перед насосом с помощью трубы 58. С выхода 59 пульсирующая жидкость через соотвегствующий фитинг 60 и трубу 61 направляется к

35 фитингу 62, иэ которого через шланг

63 и соединительный элемент 64 она подается в трубу для ввода рабочей среды.

Поскольку канал 42 и отверстия 43 имеют прямоугольную форму, передние и задние их поверхности 44 перпендикулярны направлению вращения ротора, а так как скорость вращения ротора очень велика, то поток во внутреннюю трубку трубы для ввода рабочей среды и к ее насадку резко начинается и прекращается, благодаря чему импульсы не имеют скоса переднего и заднего фронтов.

Выступы 47 и 48 имеют несколько большую ширину, чем входное отверстие 49 шунтирующего потока, и благодаря этому обходной путь блокируется несколько раньше, чем открывается выходное отверстие 59 для пульсирующего потока, вследствие чего создается давление, благодаря которому повьшгается пиковое давление в начале импульса °

Возможны другие варианты иэобретения.

Ф о р м у л а и э о б р е т е и и я

1, Способ удаления нагара с зоны нагретой поверхности теплообменника, эаключаю цийся в подаче на очищаемую поверхность регулируемой высокоскоростной импульсной струи жидкости через трубу с подачей на каждый участок очищаемой поверхности по меньшей мере одного импульса и в перемещении трубы в промежутках между импульсами для подачи струи жидкости на следующие участки очищаемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и экономичности очистки, перемещение трубы в промежутках между. импульсами осуществляют на величину, равную диаметру струи в месте удара ее об очищаемую поверхность, при этом продолжительность импульсов струи жидкости и пауз между ними устанавливают ,цостаточной для обеспечения рассеивания жидкости с очищаемой пог ерхности теплообменника предыдущего импульса, ударякццего по сопряженной площадк .

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что импульсную струю жидкости подают с частотой импульсов, находящейся эа пределами диапазона собственных частот колебания указанной трубы.

3. Устройство для удаления нагара с эоны нагретой повг рхности теплообменника, содержащее источник жидкой рабочей среды, раму, установленную на раме с воэможностью продольного перемещения и осевого вращения трубу, выполненную с насадками и связанную с источником жидкой рабочей среды, средство для перемещения трубы с регулируемой скоростью, установленный в трубе прерыватель струи в виде корпуса с входным и вь ходными отверстиями для пропускания рабочей среды с расположенным ннутри него клапаном с отверстиями, сообщаюгцимися с отверстиями в корпусе, о т л и ч а ющ е е с я теM что, с целью повышения качества очистки, в корпусе прерыватепя струн выполнено дополнительное выходное от и рстие, а каждое иэ

1554781 выходных отверстий соединено с трубными насадками посредством индивидуального канала для поочередной подачи н них рабочей среды.

4. Устройство для удаления нагара с зоны нагретой поверхности теплообменника, содержащее источник жидкой рабочей среды, раму, установленную на раме с возможностью перемещения в продольном направлении и осевого вращения трубу, снабженную насадками и связанную с источником жидкой рабочей среды, средство для перемещения трубы с регулируемой скоростью, препыватель струи, выполненный в виде корпуса с входным и выходным отверстиями для пропускания рабочей среды с расположенным внутри него клапаном с отверстиями, сообщающимися с отверстиями в корпусе в открытом положении прерывателя струи и не сообщающимися с ними в закрытом положении прерывателя струи, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества очистки, прерыватель струи снабжен электродвигателем, установленным на раме, а также обводным трубопроводом, обеспечивающим пропускание жидкости в момент закрытия прерывателя струи, 155478 1

1554781

1554781

А-Д

Фиг. 10

155478 !

gus. 11 ф7

4Г

Фиг. О

Составитель А. Фомичева

Texpeд Л.Сердюкова Корректор H. Муска

Редактор A. Огар

Заказ 467 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауш< кая наб., д. 4/5

Проиэводстненно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101