RU2783738C1

RU2783738C1 - Device for impulse cleaning of heat exchange surfaces

Info

Publication number: RU2783738C1
Application number: RU2022106407A
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Макеев
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-11-16

Abstract

FIELD: thermal power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of thermal power engineering and can be used in devices for pulsed cleaning of heat exchange surfaces. A device for pulse cleaning of heat exchange surfaces, containing a group of heat exchangers, a cooler with a collection tank connected to its outlet, which, in turn, is connected by means of the first check valve to a suction pipeline connected to a circulation pump, which is connected via a discharge pipeline to the inlet of a group of heat exchangers, a bypass pipeline with a sealed container connected to it, while the inlet of the bypass pipeline is connected by a second check valve to the discharge pipeline, and the outlet is connected to the suction pipeline by means of a valve, equipped with a three-way valve for switching modes and a shock assembly, and the sealed container is made in the form of a hydraulic accumulator , and the input of the three-way valve for switching modes is connected to the output of a group of heat exchangers, the first output of the three-way valve for switching modes is connected directly to the inlet of the cooler, and the second one the outlet is connected to the cooler inlet by means of a shock assembly.

EFFECT: improving efficiency and simplifying the design of the device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для очистки теплообменных аппаратов систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций.The invention relates to the field of thermal power engineering and can be used for cleaning heat exchangers of water recycling systems for industrial enterprises and thermal power plants.

Известна установка для химической очистки теплообменников (патент RU на ПМ №188271, публ. 04.04.2019, МПК F28G 9/00), содержащая тележку с платформой, емкость для моющего раствора, насос, запорный клапан, систему трубопроводов, фильтр с фильтрующим элементом, пневматический мембранный насос и пневматическую панель с запорно-регулирующей арматурой и ложементом для укладки фильтровального элемента в процессе его промывки и сушки. При этом фильтр установлен на трубопроводе возврата в емкость моющего раствора, а для отслеживания степени засорения фильтровального элемента в процессе химической очистки теплообменника перед фильтром установлен манометр.A plant for chemical cleaning of heat exchangers is known (RU patent for PM No. 188271, publ. 04/04/2019, IPC F28G 9/00), containing a trolley with a platform, a container for washing solution, a pump, a shut-off valve, a piping system, a filter with a filter element, a pneumatic diaphragm pump and a pneumatic panel with shut-off and control valves and a lodgment for laying the filter element during its washing and drying. In this case, the filter is installed on the return pipeline to the washing solution tank, and a pressure gauge is installed in front of the filter to monitor the degree of clogging of the filter element during the chemical cleaning of the heat exchanger.

Недостатком настоящего технического решения является относительно низкое качество очистки застоявшихся отложений на поверхностях теплообмена из-за использования пульсирующего характера потока моющего раствора, создаваемого мембранным насосом.The disadvantage of this technical solution is the relatively low quality of cleaning of stagnant deposits on the heat exchange surfaces due to the use of the pulsating nature of the washing solution flow generated by the membrane pump.

Известна циркуляционная проточная установка очистки систем водяного отопления от отложений на внутренней поверхности (патент RU на ПМ №174133, публ. 03.10.2017, МПК В08В 9/027), содержащая расширительный бак, насос, арматуру, трубопроводы, включая входную и выходную магистрали, нагреватель, а также второй насос. При этом выход расширительного бака соединен со входом нагревателя, выход которого соединен со входами первого насоса и через первый вентиль - со входом второго насоса, выход первого насоса через второй вентиль соединен с входной магистралью, выход второго насоса соединен с входной магистралью, при этом вход второго насоса соединен через третий вентиль с выходом первого насоса перед вторым вентилем, вход расширительного бака соединен с выходной магистралью.Known circulating flow installation for cleaning water heating systems from deposits on the inner surface (RU patent on PM No. 174133, publ. 03.10.2017, IPC B08V 9/027), containing an expansion tank, a pump, fittings, pipelines, including inlet and outlet lines, heater, as well as a second pump. In this case, the outlet of the expansion tank is connected to the inlet of the heater, the outlet of which is connected to the inlets of the first pump and through the first valve to the inlet of the second pump, the outlet of the first pump is connected to the inlet line through the second valve, the outlet of the second pump is connected to the inlet line, while the inlet of the second the pump is connected through the third valve to the outlet of the first pump before the second valve, the inlet of the expansion tank is connected to the outlet line.

Недостатками данного технического решения являются относительная сложность конструкции и повышенные эксплуатационные затраты вследствие использования двух насосов, включаемых последовательно или параллельно для создания повышенного давления или повышенного расхода промывающей жидкости через промываемый теплообменник.The disadvantages of this technical solution are the relative complexity of the design and increased operating costs due to the use of two pumps connected in series or in parallel to create increased pressure or increased flow rate of the flushing fluid through the flushed heat exchanger.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей (авторское свидетельство SU №1733900, публ. 15.05.1992, МПК F28G 9/00), содержащее объединенные в замкнутый контур группу теплообменных аппаратов, охладитель со сборным резервуаром, обратный клапан и циркуляционный насос, а также подсоединенную к контуру на входе циркуляционного насоса посредством перепускного трубопровода с задвижкой герметичную емкость и подключенный к ней источник давления, выполненный в виде дополнительного насоса, подключенного всасывающим патрубком через дополнительную задвижку к замкнутому контуру на выходе циркуляционного насоса, а нагнетательным - к перепускному трубопроводу между задвижкой и герметичной емкостью. При этом дополнительный насос снабжен байпасом с обратным клапаном.The closest in technical essence to the proposed invention is a device for pulsed cleaning of heat exchange surfaces (author's certificate SU No. 1733900, publ. 05/15/1992, IPC F28G 9/00), containing a group of heat exchangers combined in a closed circuit, a cooler with a collection tank, a return valve and a circulation pump, as well as a sealed container connected to the circuit at the inlet of the circulation pump by means of a bypass pipeline with a valve and a pressure source connected to it, made in the form of an additional pump connected by a suction pipe through an additional valve to a closed circuit at the outlet of the circulation pump, and a pressure source - to the bypass pipeline between the valve and the sealed container. The additional pump is provided with a bypass with a non-return valve.

Недостатками настоящего технического решения являются относительно низкая эффективность удаления отложений с поверхности нагрева, а также сложность конструкции из-за использования дополнительного насоса для создания повышенного давления в герметичной емкости очищающей жидкости.The disadvantages of this technical solution are the relatively low efficiency of removing deposits from the heating surface, as well as the complexity of the design due to the use of an additional pump to create increased pressure in the sealed container of the cleaning liquid.

Технической задачей предлагаемого изобретения является использование энергии генерируемых ударных волн для очистки теплообменных поверхностей и обеспечения их промывки в режиме пульсирующей циркуляции используемого моющего раствора.The technical objective of the invention is the use of the energy of the generated shock waves to clean the heat exchange surfaces and ensure their washing in the mode of pulsating circulation of the cleaning solution used.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки теплообменных поверхностей и упрощении конструкции.The technical result consists in increasing the efficiency of cleaning heat exchange surfaces and simplifying the design.

Это достигается тем, что известное устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей, содержащее группу теплообменных аппаратов, охладитель с подключенным к его выходу сборным резервуаром, который, в свою очередь, посредством первого обратного клапана подсоединен к всасывающему трубопроводу, соединенному с циркуляционным насосом, который подключен посредством нагнетательного трубопровода ко входу группы теплообменных аппаратов, перепускной трубопровод с подключенной к нему герметичной емкостью, при этом вход перепускного трубопровода соединен вторым обратным клапаном с нагнетательным трубопроводом, а выход посредством задвижки соединен с всасывающим трубопроводом, снабжено трехходовым краном переключения режимов и ударным узлом, а герметичная емкость выполнена в виде гидравлического аккумулятора, причем вход трехходового крана переключения режимов подсоединен к выходу группы теплообменных аппаратов, первый выход трехходового крана переключения режимов соединен непосредственно со входом охладителя, а второй его выход соединен со входом охладителя посредством ударного узла.This is achieved by the fact that the well-known device for pulsed cleaning of heat exchange surfaces, containing a group of heat exchangers, a cooler with a collection tank connected to its outlet, which, in turn, is connected by means of the first check valve to a suction pipeline connected to a circulation pump, which is connected via of the discharge pipeline to the inlet of the group of heat exchangers, the bypass pipeline with a sealed container connected to it, while the inlet of the bypass pipeline is connected by a second check valve to the discharge pipeline, and the outlet is connected to the suction pipeline by means of a valve, equipped with a three-way valve for switching modes and a shock assembly, and the hermetic the container is made in the form of a hydraulic accumulator, and the input of the three-way valve for switching modes is connected to the outlet of the group of heat exchangers, the first output of the three-way valve for switching modes is connected directly o with the cooler inlet, and its second outlet is connected to the cooler inlet by means of a shock assembly.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a device for pulsed cleaning of heat exchange surfaces.

Устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей содержит группу теплообменных аппаратов 1, к выходу которой подсоединен вход трехходового крана переключения режимов 2, первый выход которого соединен непосредственно со входом охладителя 3, а второй выход соединен со входом охладителя 3 посредством ударного узла 4.The device for pulse cleaning of heat exchange surfaces contains a group of heat exchangers 1, to the output of which is connected the input of a three-way valve for switching modes 2, the first output of which is connected directly to the inlet of the cooler 3, and the second output is connected to the inlet of the cooler 3 by means of a shock assembly 4.

Выход охладителя 3 подключен к сборному резервуару 4, который посредством первого обратного клапана 5 подсоединен к всасывающему трубопроводу 6, соединенному с циркуляционным насосом 7, который подключен посредством нагнетательного трубопровода 8 ко входу группы теплообменных аппаратов 1.The outlet of the cooler 3 is connected to the collection tank 4, which is connected by means of the first check valve 5 to the suction pipeline 6 connected to the circulation pump 7, which is connected via the discharge pipeline 8 to the inlet of the group of heat exchangers 1.

Устройство также содержит перепускной трубопровод 9 с подключенной к нему герметичной емкостью, выполненной в виде гидравлического аккумулятора 10. При этом вход перепускного трубопровода 9 соединен вторым обратным клапаном 11 с нагнетательным трубопроводом 8, а выход посредством задвижки 12 соединен с всасывающим трубопроводом 6.The device also contains a bypass pipeline 9 with a sealed container connected to it, made in the form of a hydraulic accumulator 10. At the same time, the inlet of the bypass pipeline 9 is connected by a second check valve 11 to the discharge pipeline 8, and the outlet is connected to the suction pipeline 6 by means of a valve 12.

Устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей работает следующим образом.Device for pulsed cleaning of heat exchange surfaces operates as follows.

Сначала предлагаемое устройство полностью заполняют рабочей средой, в качестве которой, например, может выступать вода с добавками поверхностно-активных веществ. Далее в гидравлический аккумулятор 10 закачивают воздух под давлением, значение которого определяет максимальную скорость вытеснения запасенной в нем порции рабочей среды на вход циркуляционного насоса 7 в режиме импульсной промывки. Задвижку 12 переводят в закрытое положение, а трехходовой кран переключения режимов 2 в положение «вход - выход 1», при котором вход ударного узла 4 закрыт для поступления рабочей среды с выхода группы теплообменных аппаратов 1.First, the proposed device is completely filled with a working medium, which, for example, can be water with additives of surfactants. Next, air is pumped into the hydraulic accumulator 10 under pressure, the value of which determines the maximum displacement rate of the portion of the working medium stored in it to the inlet of the circulation pump 7 in the pulse flushing mode. The gate valve 12 is transferred to the closed position, and the three-way valve for switching modes 2 to the position "inlet - outlet 1", in which the inlet of the shock assembly 4 is closed for the flow of the working medium from the outlet of the group of heat exchangers 1.

Далее производят очистку теплообменных аппаратов 1 по схеме оборотного водоснабжения, когда работает только циркуляционный насос 7. Для этого его включают в работу и рабочая среда по нагнетательному трубопроводу 8 последовательно поступает через группу теплообменных аппаратов 1, трехходовой кран переключения режимов 2 с его входа на первый выход, охладитель 3, сборный резервуар 4, первый обратный клапан 5, а затем во всасывающий трубопровод 6 и на вход циркуляционного насоса 7. При этом гидравлический аккумулятор 10 через второй обратный клапан 11 перепускного трубопровода 9 частично заполняется рабочей средой.Next, the heat exchangers 1 are cleaned according to the circulating water supply scheme, when only the circulation pump 7 is operating. To do this, it is put into operation and the working medium through the discharge pipeline 8 sequentially flows through the group of heat exchangers 1, a three-way valve for switching modes 2 from its inlet to the first outlet , cooler 3, collection tank 4, first check valve 5, and then into the suction pipeline 6 and to the inlet of the circulation pump 7. In this case, the hydraulic accumulator 10 is partially filled with the working medium through the second check valve 11 of the bypass pipeline 9.

Для дальнейшей зарядки гидравлического аккумулятора 10 трехходовой кран переключения режимов 2 переводят в положение «вход-выход 2», при котором рабочая среда на выходе из группы теплообменных аппаратов 1 поступает в охладитель 3 через ударный узел 4.For further charging of the hydraulic accumulator 10, the three-way valve for switching modes 2 is transferred to the “input-output 2” position, in which the working medium at the outlet from the group of heat exchangers 1 enters the cooler 3 through the shock assembly 4.

В свою очередь ударный узел 4 в автоматическом самоподдерживающемся режиме или вследствие внешнего управляющего воздействия периодически перекрывает собственное проходное сечение. При закрытии ударного узла 4 возникает гидравлический удар, положительная волна распространения которого устремляется от него ко второму выходу трехходового крана переключения режимов 2 на его вход, а затем с выхода группы теплообменных аппаратов 1 на их вход, что в итоге обеспечивает импульсную подачу порции рабочей среды из нагнетательного трубопровода 8 через второй обратный клапан 11 в перепускной трубопровод 9, а оттуда в гидравлический аккумулятор 10.In turn, the impact node 4 in an automatic self-sustaining mode or due to an external control action periodically blocks its own flow area. When the impact node 4 is closed, a hydraulic shock occurs, the positive propagation wave of which rushes from it to the second output of the three-way valve for switching modes 2 to its input, and then from the output of the group of heat exchangers 1 to their input, which ultimately provides a pulsed supply of a portion of the working medium from discharge pipeline 8 through the second check valve 11 into the bypass pipeline 9, and from there to the hydraulic accumulator 10.

При последующем открытии ударного узла 4 циркуляция рабочей среды через группу теплообменных аппаратов 1 возобновляется до последующего закрытия его проходного сечения, после чего процесс импульсной зарядки гидравлического аккумулятора 10 вновь повторяется. В описанных выше условиях знакопеременные волны генерируемых гидравлических ударов воздействуют на поверхности теплообмена группы теплообменных аппаратов 1 знакопеременным давлением, создавая начальные условия для их промывки.With the subsequent opening of the shock node 4, the circulation of the working medium through the group of heat exchangers 1 is resumed until the subsequent closure of its passage section, after which the process of pulsed charging of the hydraulic accumulator 10 is repeated again. Under the conditions described above, alternating waves of generated hydraulic shocks act on the heat exchange surfaces of the group of heat exchangers 1 with alternating pressure, creating initial conditions for their washing.

После зарядки гидравлического аккумулятора 10 требуемым объемом рабочей среды трехходовой кран переключения режимов 2 возвращают в исходное положение «вход-выход 1», при котором рабочая среда с выхода группы теплообменных аппаратов 1 поступает в охладитель 3 минуя ударный узел 4. Задвижку 12 переводят в положение, при котором перепускной трубопровод 9 гидравлически подключен ко всасывающему трубопроводу 6 и жидкость под напором, создаваемым сжатым в гидравлическом аккумуляторе 10 воздухом, поступает из него по всасывающему трубопроводу 6 на вход циркуляционного насоса 7.After charging the hydraulic accumulator 10 with the required volume of the working medium, the three-way valve for switching modes 2 is returned to its original position "input-output 1", in which the working medium from the outlet of the group of heat exchangers 1 enters the cooler 3, bypassing the shock assembly 4. The valve 12 is transferred to the position, in which the bypass pipeline 9 is hydraulically connected to the suction pipeline 6 and the liquid under pressure created by the air compressed in the hydraulic accumulator 10 flows from it through the suction pipeline 6 to the inlet of the circulation pump 7.

В результате этого расход жидкости, циркулирующей через группу теплообменных аппаратов 1, резко возрастает относительно рабочего расхода, обеспечиваемого только циркуляционным насосом 7 в исходном состоянии. В итоге повышается скорость движения жидкости через группу теплообменных аппаратов 1, что и обеспечивает удаление отложений из них в сборный резервуар 4.As a result, the flow rate of the liquid circulating through the group of heat exchangers 1 increases dramatically relative to the operating flow rate provided only by the circulation pump 7 in the initial state. As a result, the speed of fluid movement through the group of heat exchangers 1 increases, which ensures the removal of deposits from them into the collection tank 4.

Продолжительность цикла повышения расхода через группу теплообменных аппаратов 1 ограничена временем истечения жидкости из гидравлического аккумулятора 10 по перепускному трубопроводу 9 через задвижку 12 во всасывающий трубопровод 6. По окончании истечения жидкости закрывается задвижка 12 и трехходовой кран переключения режимов 2 переводят в положение «вход-выход 2», при котором рабочая среда поступает с выхода группы теплообменных аппаратов 1 в охладитель 3 через ударный узел 4, после чего начинается новый цикл зарядки гидравлического аккумулятора 10 для последующей импульсной очистки группы теплообменных аппаратов 1.The duration of the flow increase cycle through the group of heat exchangers 1 is limited by the time of fluid flow from the hydraulic accumulator 10 through the bypass pipeline 9 through the valve 12 into the suction pipeline 6. At the end of the liquid outflow, the valve 12 closes and the three-way valve for switching modes 2 is transferred to the position "input-output 2 ”, in which the working medium enters from the outlet of the group of heat exchangers 1 to the cooler 3 through the shock assembly 4, after which a new charging cycle of the hydraulic accumulator 10 begins for subsequent pulsed cleaning of the group of heat exchangers 1.

Количество циклов импульсной очистки определяется характером и интенсивностью образования отложений в группе теплообменных аппаратов 1. По окончании очистки трехходовой кран переключения режимов 2 переводят в положение «вход-выход 1», при котором рабочая среда с выхода группы теплообменных аппаратов 1 поступает в охладитель 3 минуя ударный узел 4. Задвижку 12 переводят в положение, при котором перепускной трубопровод 9 отключен от всасывающего трубопровода 6.The number of pulsed cleaning cycles is determined by the nature and intensity of deposit formation in the group of heat exchangers 1. Upon completion of cleaning, the three-way valve for switching modes 2 is transferred to the “input-output 1” position, at which the working medium from the outlet of the group of heat exchangers 1 enters the cooler 3 bypassing the shock node 4. The valve 12 is moved to a position in which the bypass pipeline 9 is disconnected from the suction pipeline 6.

Использование предлагаемого изобретения позволяет упростить конструкцию устройства для импульсной очистки теплообменных поверхностей за счет исключения необходимости использования дополнительного насоса для импульсного накопления объема промывающей жидкости на источнике давления - гидравлическом аккумуляторе, а также повысить эффективность очистки теплообменных поверхностей вследствие использования для этих целей энергии генерируемых ударных волн, распространяющихся от выхода промываемых теплообменных аппаратов к их входу.The use of the invention makes it possible to simplify the design of a device for pulsed cleaning of heat exchange surfaces by eliminating the need to use an additional pump for pulsed accumulation of the volume of flushing fluid at the pressure source - a hydraulic accumulator, as well as to increase the efficiency of cleaning heat exchange surfaces due to the use for these purposes of the energy of generated shock waves propagating from the outlet of the washed heat exchangers to their inlet.

Claims

A device for pulse cleaning of heat exchange surfaces, containing a group of heat exchangers, a cooler with a collection tank connected to its outlet, which, in turn, is connected by means of the first check valve to a suction pipeline connected to a circulation pump, which is connected via a discharge pipeline to the inlet of a group of heat exchangers. devices, a bypass pipeline with a sealed container connected to it, while the inlet of the bypass pipeline is connected by a second check valve to the discharge pipeline, and the outlet is connected to the suction pipeline by means of a valve, characterized in that it is equipped with a three-way valve for switching modes and a shock assembly, and the sealed container made in the form of a hydraulic accumulator, and the input of the three-way valve for switching modes is connected to the output of a group of heat exchangers, the first output of the three-way valve for switching modes is connected directly to the input cooler, and its second output is connected to the cooler inlet by means of a shock assembly.