RU2365846C1

RU2365846C1 - Cleaning method of boiler unit and device for its implementation

Info

Publication number: RU2365846C1
Application number: RU2007145968/12A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Маланов (RU); Виктор Михайлович Маланов
Original assignee: Виктор Михайлович Маланов
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-08-27
Also published as: RU2007145968A

Abstract

FIELD: heat and power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to heat and power engineering and can be used for cleaning of outside surfaces of heating against ashy and soot depositions and inner - against scale. Method consists in that cleaning is implemented in pulse mode by means of generator of shock waves, changing number and energy of pulses, herewith there are uninterruptedly controlled and compared current parametres to analogous, received at launching of boiler unit up to its return into reference values and disappearance in effluent gas of purgings. Device for cleaning contains plate of rigidity strengthening, implemented with guide bush and angle staple and rigid on body of boiler unit before access hole, and guide base, on which it is installed with ability of movement shock-wave generator, it is implemented with angular claw, which provides its rigidly fixation on casing of boiler unit in the process of its operation.

EFFECT: invention is described by high mobility and effectiveness in aggregate to low expenditures, including operational.

6 cl, 1 dwg

Description

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.The invention relates to a power system, and more specifically to methods and devices for cleaning the heating surfaces of boiler units from external ash and soot deposits, as well as internal (scale), and can be used in technological installations of metallurgical, chemical and other industries.

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.].Currently, widespread use for cleaning surfaces of heat-generating units is to use methods of exposure to surfaces by a shock wave, which, for example, in gas-pulse cleaning is formed by burning mixtures of gases with air in a pulsed chamber, and due to the kinetic energy of incandescent combustion products that form in a detonation tube during ignition of a mixture in which a detonation wave propagates, leading to the appearance of weak shock waves of a gas stream. By supplying certain portions of the mixture through pipelines, it is possible to automate cleaning modes [RF Patent No. 2199069, cl. F28G 7/00, publ. 2003].

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.The disadvantages of such cleaning methods is the low pressure amplitude due to the low bulk density of the fuel. In addition, the presence of gas supply pipelines make the devices bulky and explosive, and during the non-working period the walls of the shock tube are filled with ash.

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).To increase the efficiency of cleaning, powder explosives are used as an energy source, the power and amplitude of which are easily controlled by the amount of charge, which makes it possible to construct more compact, with smaller diameters shock tubes, the so-called shock wave generators, in the practice of which there is a cleaning effect and internal deposits (scale).

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.A known method of cleaning the heat transfer surfaces of boiler units, including the impact on the cleaned surface of the shock wave of a gas stream with a foreign body. A shock wave in the known method is obtained by detonating a solid explosive substance (gunpowder), and an inert additive is introduced with a stream of powder gases in the form of capsules containing liquid or dispersed powder.

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.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that it is difficult to implement, ineffective in the process, and very time-consuming to operate. Since the manufacture of special capsules and their entry into the boiler with the flow of powder gases not only complicates this cleaning process, but also significantly increases all types of costs, including operating costs.

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.For reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method [RF Patent No. 1573973, cl. F28G 1/16, publ. 1993], adopted as a prototype, refers to the fact that in the known method there are no technological methods and operating conditions that provide more efficient cleaning of the boiler in combination with its economic feasibility.

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.The closest set of features to the claimed device is a device for shock-pulse cleaning of the heating surface of the boilers [RF Patent No. 2125697, cl. F28G 7/00]. This device includes a shock wave generator, including an explosion chamber, a nozzle and a shutter for introducing explosives and a detonation mechanism consisting of a capsule, striker and an electromagnet with a control and fixation unit. In it, in order to prevent spontaneous undermining of the charge, a lock is mounted inside its shutter, made in the form of a flat plate mounted with elastic elements in a special groove.

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.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that in the known device the lock is made integral with the shutter, which not only complicates its design, but also does not provide adequate reliability during operation. When using such a device, it is necessary to constantly protect it from dust and moisture, which is practically impossible with the existing technology for burning solid fuel.

Задачей заявляемой группы изобретений является улучшение технологических и эксплуатационных параметров, включая высокую надежность и минимальные затраты.The task of the claimed group of inventions is to improve technological and operational parameters, including high reliability and low costs.

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.To obtain such a technical result in the proposed method for cleaning the boiler unit, including the interaction of the shock wave of gas with the surface and removal of cleaning products, cleaning the boiler is carried out in a pulsed mode using a shock wave generator, changing the number and energy of its pulses, while continuously monitoring and comparing current parameters the boiler with similar parameters obtained earlier when the boiler was put into operation, and the cleaning process is stopped after returning the current steam meters of the boiler to its previous values and the disappearance of waste products in the exhaust gases.

Наивысший технический результат получают в случае, если очистку котлоагрегата ведут с помощью нескольких генераторов ударных волн с одновременным их инициированием.The highest technical result is obtained if the boiler is cleaned using several shock wave generators with their simultaneous initiation.

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.The technical result of the cleaning method is also achieved by the fact that the impact of shock waves on the surfaces to be cleaned is ensured by changing the geometric parameters of the nozzle of the shock wave generator and its deeper entry into the boiler unit.

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.Distinctive features of the described method of cleaning the boiler unit is the constant monitoring of the main parameters of the boiler unit, such as thermodynamic characteristics, the partial pressure of the exhaust gases and their temperature, and their comparison with the previously obtained results when the boiler unit is put into operation and that the cleaning process is stopped after returning the current parameters to its previous values and the moment of disappearance of the cleaning products in the exhaust gases.

Это позволяет постоянно контролировать наличие продуктов очистки в спектре отходящих газов и, тем самым, определять степень очистки котлоагрегата от инородных тел.This allows you to constantly monitor the availability of cleaning products in the spectrum of exhaust gases and, thereby, determine the degree of purification of the boiler unit from foreign bodies.

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.The specified single technical result in the implementation of the group of inventions is achieved by a device for cleaning the boiler, including a plate for reinforcing the stiffness of the walls of the boiler, a guide platform and a shock wave generator containing an explosion chamber, a nozzle and a shutter, while the plate for reinforcing the stiffness is made with a guide sleeve and an angular bracket and motionless mounted on the boiler body in front of the inspection window, and the guide platform on which the shock generator is mounted with the possibility of movement waves, provided with a special gripper which provides its rigid attachment to a boiler housing during its operation.

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.The technical result is achieved by the fact that the explosion chamber is connected to the nozzle using a channel made in the form of a confuser and a diffuser connected by a hollow cylinder, the length of which does not exceed two diameters of its cross section.

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.The specified technical result is also achieved by the fact that the shutter of the shock wave generator is made in the form of a quick-detachable cup, on the end wall of which there is a removable trigger mechanism for detonating the charge and an additional latch that prevents spontaneous undermining of the charge when the signal is unauthorized.

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.In the study of the distinguishing features of the described device, no similar solutions were identified regarding the location of its individual elements on the boiler unit, no similar solutions were identified regarding the design of the shock wave generator, and especially its shutter and trigger mechanism, using which excludes spontaneous undermining of the charge during unauthorized signal supply.

На чертеже изображен общий вид устройства для очистки котлоагрегата.The drawing shows a General view of the device for cleaning the boiler.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявляемой группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата, состоят в следующем.Information confirming the possibility of implementing each object of the claimed group of inventions with the receipt of the above technical result, are as follows.

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.The inventive method of cleaning the boiler is feasible for any design of boiler units produced by domestic companies (for example, for boiler units such as KVTS, KVGM, convection superheater KPP, economizers VEK). Previously, the cleaning mode of the boiler unit is agreed with the developer of this equipment for the purpose of finding and using points for entering shock waves of gas into the boiler unit. After completion of all preparatory work, all maintenance personnel, excluding the operator, leave the room, and the cleaning process enters its main phase. The boiler unit can be cleaned using either a single shock wave generator or several generators simultaneously, including with different energy and geometric parameters, which significantly reduces the cleaning time and improves all technological parameters. During cleaning, the operator constantly monitors the current parameters of the boiler and compares them with similar parameters obtained on this boiler when it was put into operation. So, for example, according to a specific value of the temperature of the surface being cleaned, it is possible to precisely determine the degree of its cleaning and the efficiency of the charges used. Moreover, the operator, based on his experience, can conduct the process of cleaning the boiler unit in one sequence or another, changing not only the point of entry of the shock waves, but also the number of charges used and their power. During the cleaning process, he constantly monitors the presence of cleaning products in the spectrum of exhaust gases and, thereby, determines the degree of purification of the boiler unit from foreign bodies. It should be noted that so far all cleaning operations of the boiler units are carried out manually, due to the difficulty of determining the degree of contamination of the surfaces of the heat generator with one or another non-combustible component of the fuel used.

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.To implement the proposed method for cleaning a boiler unit, a device for cleaning a boiler unit is provided. This device (drawing) includes a plate 1 reinforcing the stiffness of the wall with a guide sleeve 2 and an angular bracket 3 with a groove, a guide platform 4 with a grip 5 and a handle 6 for its installation, on which a shock wave generator 7 is installed, including an explosion chamber 8, a nozzle 9 , a connecting channel comprising a cylinder 10, an adjacent confuser 11 and a diffuser 12, a shutter 13, as well as a trigger mechanism 14, an additional lock 15, a remote control 16, a handle 17 for dismantling the generator 7, a handle 18 for opening the shutter 13, and ring 19 to translate punch a trigger mechanism 14 in a working condition.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.The reinforcement plate 1 is mounted on the boiler body in front of the inspection window, and a plug is inserted into the guide sleeve 2 (not shown in the drawing). Before starting the cleaning operation, the guide platform 4 is hung on the plate 1 and the plug is removed from the guide sleeve 2. The shock wave generator 7 is installed in the desired position and rigidly fixed to the platform 4, while taking into account the direction of the nozzle 9 and the depth of its entry into the boiler. The shock wave generator 7 is equipped with a set of nozzles 9 of various designs and lengths. After installing and fixing the generator 7 on the platform 4, all auxiliary personnel are removed from the room. The operator removes the trigger mechanism 14 from the generator 7 and opens the explosion chamber 8, removing the shutter 13, places a charge in it, and then again sets the shutter 13 to its original position and sets the latch 15 on the trigger mechanism 14 to a non-working state and fixes it on the shutter 13. Before undermining the charge, the operator cockes the trigger mechanism 14 using the ring 19 and puts the latch 15 into detonation mode. After each subsequent charge detonation, this procedure is repeated in the same sequence. This guarantees safety when working with explosives and eliminates any charge disruption. The operator can work with one generator of shock waves, and can undermine simultaneously several charges at different points of the boiler, depending on its design and the degree of contamination of the surfaces.

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.The proposed device has a low metal consumption, increased reliability in operation and great mobility. In addition, the procedure for cleaning the boiler unit is easy to operate and does not require special technologies for its implementation. The cleaning efficiency when using it is significantly higher and the cleaning device is safer during its operation, and the total cost of carrying it out is significantly lower than when using other similar devices. It should also be noted the versatility of this method and device, which can be used to clean any other units, for example, large storage towers of cement, without significant alterations and modifications.

Claims

1. The method of cleaning the boiler, including the interaction of the shock wave of gas with the surface and removal of cleaning products, characterized in that the cleaning of the boiler is carried out in a pulsed mode using a shock wave generator, changing the number and energy of its pulses, while continuously monitoring and comparing the current parameters of the boiler with similar parameters obtained earlier when starting up the boiler, and stop the cleaning process after returning the current parameters of the boiler to their previous values cheniyam and disappearance in the exhaust gases purification products.

2. The cleaning method according to claim 1, characterized in that the cleaning of the heat unit is carried out using several generators of shock waves with their simultaneous initiation.

3. The cleaning method according to claim 1 or 2, characterized in that the cleaning of the boiler unit is ensured by changing the geometric parameters of the nozzle of the shock wave generator and its deeper entry into the boiler unit.

4. A device for cleaning the boiler unit, including a plate for reinforcing the stiffness of the walls of the boiler unit, a guide platform and a shock wave generator containing an explosion chamber, a nozzle and a shutter, characterized in that the plate for reinforcing the stiffness is made with a guide sleeve and an angular bracket and is fixedly mounted on the boiler body before a viewing window, and the guide platform, on which the shock wave generator is mounted with the possibility of movement, is made with an angular grip, which ensures its rigid fastening e on the boiler casing during operation.

5. The device according to claim 4, characterized in that the explosion chamber of the shock wave generator is connected to the nozzle using a channel made in the form of a confuser and a diffuser connected by a hollow cylinder, the length of which does not exceed two diameters of its cross section.

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the shutter of the shock wave generator is made in the form of a quick-release cup, on the end wall of which there is a trigger mechanism for detonating the charge and an additional latch that prevents spontaneous undermining of the charge when the signal is unauthorized.