RU2340856C2

RU2340856C2 - Plant for gas-impulsive cleaning of heating surfaces

Info

Publication number: RU2340856C2
Application number: RU2004112530/12A
Authority: RU
Inventors: к Анатолий Петрович Погребн (RU); Анатолий Петрович Погребняк; Владимир Иванович Яковлев (RU); Владимир Иванович Яковлев; Сталив Иванович Воеводин (RU); Сталив Иванович Воеводин; Алексей Юрьевич Иванов (RU); Алексей Юрьевич Иванов
Original assignee: ООО "Промтехэксперт"
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to plants for heating surfaces cleaning from external deposits and may be used in heat and power engineering, metallurgy, chemical and other industries, where heat-exchanging surfaces cleaning is critical. Plant contains distribution header, impulse chambers coupled with distribution header by means of pipelines with multipurpose valves, mixers with gas and air supply nozzles provided with multipurpose valves and connected to nozzles by additional pipelines with multipurpose valves. Air supply nozzles are attached to distribution header, while automatic control unit is linked with explosive shock and temperature control sensors installed in pipelines before mixers. Temperature sensors are also installed behind heating surfaces; and automatic control unit is connected to explosive shock and temperature control sensors with intermittent igniters and multipurpose valves by electric circuits. Plant is also provided with process unit having stand-alone sources of gas and air supply with gas and air pressure regulator and multipurpose valves. It also comprises gas sensors for continuous monitoring of combustible gas concentrations, which are installed on mixers and coupled respectively with stand-alone air and gas sources and with automatic control unit by electric circuits, ensuring automatic cleaning of heating surfaces. The invention allows for refusing from fitting and maintenance of the specific devices and air and gas supply pipelines.

EFFECT: bigger variety of combustible gases and optimal gas and air mixture concentration in mixers maintaining maximum power of shock waves generated by impulse chambers, while improving operation effectiveness and reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для очистки поверхностей нагрева от наружных отложений и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, где существует проблема очистки теплообменных поверхностей.The invention relates to installations for cleaning heating surfaces from external deposits and can be used in the power industry, metallurgy, chemical and other industries where there is a problem of cleaning heat-exchange surfaces.

Известна установка для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева (патент Российской Федерации RU № 2017057 С1, F 28 1/16, 7/00, 1994), содержащая распределительный коллектор, импульсные камеры с периодически действующими запальниками, соединенные с распределительным коллектором посредством трубопроводов с запорно-регулирующими клапанами, смеситель с патрубками для подачи газа и воздуха, имеющими запорно-регулирующие клапаны, дополнительные смесители, установленные после запорно-регулирующего клапана на каждом соединительном трубопроводе, при этом каждый смеситель соединен посредством дополнительного трубопровода, имеющего запорно-регулирующий клапан, с патрубком подачи газа, а патрубок подачи воздуха соединен с распределительным коллектором.A known installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces (patent of the Russian Federation RU No. 2017057 C1, F 28 1/16, 7/00, 1994), containing a distribution manifold, pulse chambers with periodically operating igniters, connected to the distribution manifold by pipelines with shut-off and control valves, a mixer with nozzles for supplying gas and air having shut-off and control valves, additional mixers installed after the shut-off-control valve on each connecting pipe, each mixer is connected by means of an additional pipeline having a shut-off-control valve to the gas supply pipe, and the air supply pipe is connected to the distribution manifold.

Недостатками приведенной установки для газоипульсной очистки являются:The disadvantages of this installation for gas pulse cleaning are:

- необеспеченность автоматического включения и выключения ГИО при изменении температуры отходящих дымовых газов за очищаемыми поверхностями нагрева выше или ниже оптимально заданных значений;- insecurity of the automatic switching on and off of GMOs when the temperature of the exhaust flue gases changes behind the cleaned heating surfaces above or below the optimally set values;

- отсутствие контроля взрывных импульсов и температуры газовоздушной смеси за смесителями, которые снижают эффективность работы газоимпульсных камер и надежность эксплуатации запорно-регулирующих клапанов при возможности возникновения стационарного горения газовоздушной смеси в импульсных камерах. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева (патент Российской Федерации RU № 2094728 C1, F28G 1/16 «Установка для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева»), содержащая распределительный коллектор, импульсные камеры с периодически действующими запальниками, соединенные с распределительным коллектором посредством трубопроводов с запорно-регулирующими клапанами, смесители с патрубками подачи газа и воздуха, имеющими запорно-регулирующие клапаны, соединенные посредством дополнительных трубопроводов, имеющих запорно-регулирующие клапаны, с патрубками подачи газа, а патрубки подачи воздуха соединены с распределительным коллектором, устройство автоматического управления датчиками контроля взрывных импульсов и температуры, размещенными на трубопроводах за смесителями, причем датчики температуры установлены также за поверхностями нагрева, при этом устройство автоматического управления соединено электрическими цепями с датчиками контроля взрывных импульсов и температуры с периодически действующими запальниками и запорно-регулирующими клапанами, например электромагнитными клапанами, обеспечивающими автоматический режим их работы.- lack of control of explosive pulses and the temperature of the air-gas mixture behind the mixers, which reduce the efficiency of the gas-pulse chambers and the reliability of operation of shut-off and control valves with the possibility of stationary combustion of the gas-air mixture in the pulse chambers. The closest in technical essence and the achieved effect is the installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces (patent of the Russian Federation RU No. 2094728 C1, F28G 1/16 "Installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces"), containing a distribution manifold, pulse chambers with periodically operating igniters connected with a distribution manifold through pipelines with shut-off and control valves, mixers with gas and air inlets having shut-off and control valves, connected by means of additional pipelines having shut-off and control valves with gas supply pipes, and air supply pipes connected to a distribution manifold, an automatic control device for explosive impulse and temperature control sensors located on pipelines behind mixers, and temperature sensors are also installed behind heating surfaces, while the automatic control device is connected by electrical circuits to sensors for monitoring explosive pulses and temperature from acting igniters and shut-off and control valves, for example, electromagnetic valves, providing automatic operation.

Существенными недостатками приведенной выше установки для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева являются:Significant disadvantages of the above installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces are:

- необходимость в оснащении и техническом обслуживании специальных средств для подачи газа и воздуха;- the need for equipment and maintenance of special means for supplying gas and air;

- невозможность использования различных горючих газов для ГИО в связи с трудностями получения оптимальной взрывной газовоздушной смеси;- the inability to use various combustible gases for GMOs due to difficulties in obtaining the optimal explosive gas-air mixture;

- невозможность поддержания оптимального соотношения газ-воздух для получения взрывной газовоздушной смеси в смесителях, обеспечивающего максимальную мощность генерируемых в импульсной камере волн.- the inability to maintain the optimal gas-air ratio to obtain an explosive gas-air mixture in mixers, providing the maximum power of the waves generated in the pulse chamber.

Задачей заявленного технического решения является создание установки для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева, в которой отсутствуют приведенные выше недостатки, расширяются диапазоны применения для различных горючих газов, повышается эффективность и надежность работы установки при автоматическом режиме эксплуатации.The objective of the claimed technical solution is to create an installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces, in which the above disadvantages are absent, the application ranges for various combustible gases are expanded, the efficiency and reliability of the installation in automatic operation mode is increased.

Поставленная задача достигается тем, что установка газоимпульсной очистки поверхностей нагрева, содержащая распределительный коллектор, импульсные камеры соединенные с распределительным коллектором посредством трубопроводов с запорно-регулирующими клапанами, смесители с патрубками подачи газа и воздуха, имеющими запорно-регулирующие клапаны, соединенные посредством дополнительных трубопроводов, имеющих запорно-регулирующие клапаны с патрубками, а патрубки подачи воздуха соединены с распределительным коллектором, устройство автоматического управления с датчиками контроля взрывных импульсов и температуры, размещенными на трубопроводах перед смесителями, причем датчики температуры установлены также за поверхностями нагрева, при этом устройство автоматического управления соединено электрическими цепями с датчиками контроля взрывных импульсов и температуры, с периодически действующими запальниками и запорно-регулирующими клапанами, она снабжена технологическим блоком с автономными источниками подачи газа (например, баллон с сжиженным газом, газогенератор) и воздуха (например, вентилятор) с регулятором давления газа и воздуха и запорно-регулирующими клапанами, смесителями с размещенными на них газовыми датчиками непрерывного контроля концентраций горючих газов, соединенными соответственно трубопроводами с автономными источниками подачи газа и воздуха и электрическими цепями с устройством автоматического управления, обеспечивающими автоматический режим очистки поверхностей нагрева.The problem is achieved in that the installation of gas-pulse cleaning of heating surfaces, containing a distribution manifold, pulse chambers connected to the distribution manifold by pipelines with shut-off and control valves, mixers with gas and air supply pipes having shut-off and control valves connected by additional pipelines having shut-off and control valves with nozzles, and air supply nozzles connected to the distribution manifold, automatic device automatic control with sensors for monitoring explosive pulses and temperature placed on pipelines in front of the mixers, and temperature sensors are also installed behind heating surfaces, while the automatic control device is connected by electric circuits to sensors for monitoring explosive pulses and temperature, with periodically operating igniters and shut-off and control valves , it is equipped with a process unit with autonomous gas supply sources (for example, a liquefied gas cylinder, gas generator) and air (for example, a fan) with a gas and air pressure regulator and shut-off and control valves, mixers with gas sensors placed on them for continuous monitoring of combustible gas concentrations, respectively connected by pipelines to autonomous gas and air supply sources and electric circuits with an automatic control device, providing automatic cleaning of heating surfaces.

Сопоставительный анализ изобретения и прототипа позволяет сделать вывод, что новым является то, что установка снабжена технологическим блоком с автономными источниками подачи газа (например, баллон с сжиженным газом, газогенератор) и воздуха (например, вентилятор) с регулятором давления газа и воздуха и запорно-регулирующими клапанами, смесителями с размещенными на них газовыми датчиками непрерывного контроля концентраций горючих газов (например, датчики газовые оптические ДГО, выпускаемые ОАО «РНИИ «ЭЛЕКТРОНСТАНДАРТ»), соединенными соответственно трубопроводами с автономными источниками подачи газа и воздуха и электрическими цепями с устройством автоматического управления, обеспечивающими автоматический режим очистки поверхностей нагрева. Это обеспечивает изобретению соответствие критерию "новизна".A comparative analysis of the invention and the prototype allows us to conclude that the new unit is equipped with a process unit with autonomous sources of gas supply (for example, a cylinder with liquefied gas, a gas generator) and air (for example, a fan) with a gas and air pressure regulator and shut-off control valves, mixers with gas sensors placed on them for continuous monitoring of flammable gas concentrations (for example, gas optical sensors DGO produced by RNII ELECTRONSTANDART OJSC), connected ootvetstvenno pipelines with independent gas feeding sources and air and electrical circuits with automatic controller providing automatic cleaning of the heating surfaces. This ensures that the invention meets the criterion of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "изобретательский уровень".Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art allows us to conclude that the criteria of the invention are "inventive step".

На чертеже представлена схема установки для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева.The drawing shows a diagram of an installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces.

Установка состоит из импульсных камер 1 сгорания с запальниками 2, соединенных трубопроводами 3 подачи смеси от смесителей 4, установленных в технологическом блоке 5. Каждый смеситель 4 трубопроводами 6 соединен с автономным источником подачи газа 7 и трубопроводами 8 с распределительным коллектором 9, подключенным к автономному источнику подачи воздуха 10, размещенному в технологическом блоке 5. На автономном источнике подачи газа 7 установлен запорно-регулирующий клапан 11 (например, электромагнитный клапан), а на трубопроводе 6 подачи газа - запорно-регулирующие клапаны 12. На автономном источнике подачи воздуха 10 установлен запорно-регулирующий клапан 13 (например, электромагнитный клапан), а на трубопроводах 8 подачи воздуха к смесителям 4 установлены запорно-регулирующие клапаны 14 (например, электромагнитные клапаны), которые также размещены в технологическом блоке 5. На смесителях 4 размещены газовые датчики 15 непрерывного контроля концентрации горючих газов. Выхлопные сопла 16 импульсных камер 1 направлены на очищаемые поверхности нагрева 17. Установка снабжена устройством автоматического управления 18, которое размещено в технологическом блоке 5, датчиками 19 контроля взрывных импульсов и датчиками 20 температуры, размещенными на трубопроводах 3 за смесителями 4, снабженными газовыми датчиками 15 непрерывного контроля концентрации горючих газов, причем датчики 20 температуры установлены также за очищаемыми поверхностями нагрева 17. Устройство автоматического управления 18 соединено электрическими цепями 21 с датчиками 19 контроля взрывных импульсов и датчиками 20 температуры, с периодически действующими запальниками 2 и запорно-регулирующими клапанами 11, 12, 13 и 14 и с газовыми датчиками 15 непрерывного контроля концентрации горючих газов.The installation consists of pulsed combustion chambers 1 with igniters 2 connected by pipelines 3 for supplying the mixture from mixers 4 installed in the technological unit 5. Each mixer 4 is connected by pipelines 6 to an autonomous gas supply source 7 and pipelines 8 with a distribution manifold 9 connected to an autonomous source air supply 10, located in the technological unit 5. On an autonomous gas supply source 7, a shut-off and control valve 11 (for example, an electromagnetic valve) is installed, and on the gas supply pipe 6 check valves 12. A shut-off valve 13 (for example, an electromagnetic valve) is installed on an autonomous air supply 10, and shut-off valves 14 (for example, electromagnetic valves) are installed on the air supply pipes 8 to the mixers 4 (which are also located) in the technological unit 5. On the mixers 4 there are gas sensors 15 for continuous monitoring of the concentration of combustible gases. The exhaust nozzles 16 of the pulse chambers 1 are directed to the heating surfaces to be cleaned 17. The installation is equipped with an automatic control device 18, which is located in the technological unit 5, explosive pulse control sensors 19 and temperature sensors 20, located on the pipelines 3 behind the mixers 4, equipped with continuous gas sensors 15 control of the concentration of combustible gases, and temperature sensors 20 are also installed behind the cleaned heating surfaces 17. The automatic control device 18 is electrically connected mi circuits 21 with sensors 19 for monitoring explosive pulses and sensors 20 for temperature, with periodically operating igniters 2 and shut-off and control valves 11, 12, 13 and 14 and with gas sensors 15 for continuous monitoring of the concentration of combustible gases.

Устройство работает следующим образом. При повышении температуры отходящих дымовых газов за поверхностями нагрева 17, выше заданной, от датчиков 20 температуры по электрическим цепям 21 поступает сигнал в устройство автоматического управления 18, которое размещено в технологическом блоке 5, из которого согласно заданному алгоритму работы по электрическим цепям 21 поступают сигналы на включение автономных источников подачи газа 7 и воздуха 10, запорно-регулирующих клапанов 11, 12, 13, 14 (например, электромагнитных клапанов), установленных на газовоздухопроводах 6, 8 и распределительном коллекторе 9. Из смесителей 4 с размещенными на них газовыми датчиками 15 непрерывного контроля концентраций горючих газов, соединенными соответственно трубопроводами с автономными источниками подачи газа 7 и воздуха 10 и электрическими цепями 21, по трубопроводу 8 в импульсные камеры 1 подается газовоздушная смесь, которая периодически с определенной частотой воспламеняется от запальника 2, соединенного также электрическими цепями 21 с устройством автоматического управления 18. Сгорая, порция смеси создает в импульсных камерах 1 детанационный процесс, способствующий повышению давления продуктов сгорания, которые через выхлопные сопла 16 выбрасываются на очищаемые поверхности 17 нагрева. Циклы сжигания газовоздушной смеси в импульсных камерах 1 происходят до тех пор, пока температура отходящих дымовых газов за очищаемыми поверхностями 17 нагрева не достигает оптимально-заданной. При этом от датчиков 20 температуры отходящих газов по электрическим цепям 21 поступает сигнал на устройство автоматического управления 18 и происходит отключение автономных источников подачи газа 7 и воздуха 10, запорно-регулирующих клапанов 11, 12, 13, 14, периодически действующих запальников 2 и газовых датчиков 15 непрерывного контроля концентраций горючих газов, при этом обеспечивается автоматический режим их работы.The device operates as follows. When the temperature of the exhaust flue gases behind the heating surfaces 17 is higher than the specified one, a signal is sent from the temperature sensors 20 through the electric circuits 21 to the automatic control device 18, which is located in the technological unit 5, from which, according to the specified algorithm for working on the electric circuits 21, the signals the inclusion of autonomous sources of gas 7 and air 10, shut-off and control valves 11, 12, 13, 14 (for example, electromagnetic valves) installed on gas pipelines 6, 8 and distribution collector 9. From mixers 4 with gas sensors 15 placed on them for continuous monitoring of combustible gas concentrations, respectively connected by pipelines with autonomous gas supply sources 7 and air 10 and electric circuits 21, gas-air mixture is supplied through pipeline 8 to the pulse chambers 1, which periodically ignites at a certain frequency from the igniter 2, also connected by electric circuits 21 to the automatic control device 18. A burning, portion of the mixture creates in the pulse chambers 1 a detonation th process contributing to an increase in pressure of the combustion products, which through the exhaust nozzle 16 are ejected to the heating surface 17 to be cleaned. The combustion cycles of the gas-air mixture in the pulse chambers 1 occur until the temperature of the exhaust flue gases behind the heated heating surfaces 17 reaches an optimally set value. At the same time, a signal is sent to the automatic control device 18 from the exhaust gas temperature sensors 20 through the electric circuits 21 and the autonomous sources of gas supply 7 and air 10, shut-off and control valves 11, 12, 13, 14, periodically operating igniters 2 and gas sensors are switched off 15 continuous monitoring of concentrations of combustible gases, while ensuring their automatic operation.

Использование предлагаемой установки для газоимпульсной очистки поверхностей нагрева по сравнению с прототипом позволяет автоматизировать процесс работы газоимпульсной очистки за счет снабжения её технологическим блоком с автономными источниками подачи газа и воздуха с регулятором давления газа и воздуха и запорно-регулирующими клапанами, смесителями с размещенными на них газовыми датчиками непрерывного контроля концентрации горючих газов, соединенными соответственно трубопроводами с автономными источниками подачи газа и воздуха и электрическими цепями с устройством автоматического управления, что приводит к значительному сокращению численности обслуживающего персонала и затрат на собственные нужды.Using the proposed installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces in comparison with the prototype allows you to automate the process of gas-pulse cleaning by supplying it with a process unit with autonomous gas and air supply sources with a gas and air pressure regulator and shut-off and control valves, mixers with gas sensors placed on them continuous monitoring of the concentration of combustible gases, respectively connected by pipelines with autonomous gas and air sources and electrical circuits with an automatic control device, which leads to a significant reduction in the number of staff and costs for their own needs.

Применение технологического блока с автономными источниками подачи газа и воздуха позволит отказаться от оснащения и технического обслуживания специальных устройств и трубопроводов для их подачи.The use of a technological unit with autonomous sources of gas and air supply will make it possible to refuse to equip and maintain special devices and pipelines for their supply.

Размещение на смесителях газовых датчиков непрерывного контроля концентраций горючих газов позволит расширить применение различных горючих газов и получить оптимальные концентрации взрывной газовоздушной смеси в смесителях, что обеспечит максимальную мощность генерируемых импульсными камерами ударных волн и в значительной степени повысит эффективность и надежность работы установки газоимпульсной очистки поверхностей нагрева.Placing gas sensors on the mixers to continuously monitor the concentration of combustible gases will expand the use of various combustible gases and obtain optimal concentrations of explosive gas-air mixture in the mixers, which will provide maximum power to shock waves generated by pulse cameras and significantly increase the efficiency and reliability of the gas-pulse cleaning of heating surfaces.

Claims

Installation for gas-pulse cleaning of heating surfaces, comprising a distribution manifold, pulse chambers connected to the distribution manifold via pipelines with shut-off and control valves, mixers with gas and air supply pipes having shut-off and control valves connected through additional pipelines having shut-off and control valves with nozzles, and air nozzles connected to the distribution manifold, automatic control device with sensors control of explosive pulses and temperature placed on pipelines in front of the mixers, and temperature sensors are also installed behind the heating surfaces, while the automatic control device is connected by electric circuits to sensors for controlling explosive pulses and temperature with periodically operating igniters and shut-off and control valves, characterized in that it is equipped with a technological unit with autonomous gas and air supply sources with gas and air pressure regulators with shut-off and valves, gas sensors for continuous monitoring of combustible gas concentrations, placed on mixers, which are respectively connected by pipelines to autonomous sources of gas and air supply, and electric circuits with an automatic control device providing automatic cleaning of heating surfaces.