RU32257U1 - Устройство для очистки теплообменника от накипи - Google Patents

Description

Устройство для очистки теплообменника от накипи

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к устройствам для очистки теплообменных аппаратов от накипных отложений.

Известно устройство для очистки теплообменника от накипи, содержащее собственно теплообменник с патрубками для ввода и вывода воды, центробежный насос, к всасывающему трубопроводу которого присоединен через редуктор баллон с кислотообразующим газом, воздушник для сброса излишнего нерастворившегося газа, вентили, предназначенные для образования замкнутого контура для промывки теплообменника (1).

Устройство для очистки теплообменника используется следующим образом .

Емкость теплообменника, подлежащую очистке от накипи, заполняют через открытые вентили входного патрубка водой. Затем включают насос и через редуктор баллона подают в емкость углекислый газ.

Насыщение углекислым газом воды, залитой в промываемую емкость, доводят до 800-1200 мг/л. Так как при истечении углекислого газа редуктор и соединительный шланг замерзают, то предусматривают их подогрев теплой водой.

Насыщение углекислым газом водного раствора происходит в течение 4-5 часов.

После насыщения газом СО2 воды баллон отключают и обеспечивают циркуляцию раствора по замкнутому контуру в течение 2-4 суток. Жесткость раствора контролируют через каждые 8 часов. При уменьшении в воде концентрации СО2 в контур вновь подают газ до содержания его в растворе 8001200 мг/л. Через 3-4- суток, если увеличение жесткости прекращается, и при этом содержание углекислого газа не изменяется, очистку считают законченной. Раствор сливают. Промывают теплообменник водой. При необходимости отслоившуюся

накипь из трубок удаляют индивидуальной струей воды с давлением 5-6 кгс/см . Устройству присущи следующие недостатки:

-длительное время насыщения моющего раствора СО2;

-СО2 подается во входной патрубок перед насосом, что может привести к срыву работы насоса в двухфазной среде;

-накипь может отслаиваться крупными кусками и могут забиваться нижние коллектора котлов. Так, при очистке по описанной методике водогрейного котла Дорогобужского завода ТВГМ-30 на предприятии «Воронежская теплосеть забились нижние коллектора и по этой причине пришлось вырезать несколько секций.

Наиболее близким по решаемой задаче, технической сущности и полученному результату к заявляемому является устройство для очистки теплообменника от накипи, которое выбрано в качестве прототипа (2).

Устройство содержит теплообменный аппарат с секущими клинкетами на трубопроводах подвода и отвода циркуляционной воды, замкнутый контур, состоящий из рабочего насоса и водогазового эжектора для насыщения воды в теплообменнике двуокисью углерода, клапанов для подключения насыщающей установки к теплообменнику, мановакуумметр и невозвратно-запорный клапан для подвода CU2 к эжектору. К здмкнутому контуру подключен трубопроводом баллон с кислотообразующим сжатым газом. Для подачи давления в теплообменник и его сброса баллон через редуктор соединен с электромагнитными клапанами, сообщающими теплообменник с атмосферой и баллоном со сжатым углекислым газом. Реле давления, сообщенное с водяным объемом теплообменника электрически связано с электрическими клапанами.

Однако, и этому устройству, взятому за прототип, присущи следующие недостатки.

Так, быстрый подъем давления в теплообменнике за счет подачи газа из баллона в эжектор затруднителен из-за того, что выходной вентиль на баллоне и редуктор при таком режиме подмерзают.

Кроме того, достоверность контроля РН вызывает сомнение, поскольку его значения у стенки теплообменника и внутри будут неодинаковыми.

При наличии в накипи отложений в виде сульфатов (CaSO4, MgSO4), силикатов (СаЗЮз, MgSiO2) и магнетитов, обладающих большой твердостью и плотностью, крепко пристающих к стенкам поверхностей нагрева полную отмывку теплообменников только с помощью выполнить затруднительно.

К числу недостатков можно отнести и то, что в этом устройстве явление кавитации используется не в полной мере, поскольку после повышения давления происходит его сброс до давления окружающей среды, то как следствие из этого происходит дегазация моющего раствора, что приводит к уменьшению центров зарождения кавитационных пузырьков и к уменьшению числа кавитации.

Задача заключается в том, чтобы создать устройство, с помощью которого можно устранить все вышеперечисленные недостатки.

Технический результат: повышение надежности работы устройства,

расширение его технологических возможностей достигается за счет того, что система подачи и сброса давления в теплообменнике выполнена автономно в виде ресивера, вход которого связан с пневмосетью, а его выход соединен через электропневмоклапан и обратный клапан с входом эжектора, другой же выход подключен также через электроклапан с пневмоклапаном, установленным на трубопроводе сброса давления в теплообменнике, при этом эжектор дополнительно снабжен статическим смесителем. К эжектору со статическим

смесителем подключена линия для подачи агрессивных сред, состоящих из насоса, дозатора и вентиля на трубопроводе. Статический смеситель эжектора выполнен в виде трубы с перегородками, имеющими наклонные сквозные отверстия, при этом, в каждой предыдущей и последующей перегородках отверстия выполнены под углом встречно, а площадь условного прохода от первой перегородки до последней по ходу воды постепенно уменьшается в соответствии с соотношением Si :S2 1,, где S - площадь условного прохода первой перегородки, a S2 -последней. Для обеспечения надежной подачи к эжектору газа из баллона между ними установлен обратный клапан.

Предложенная конструкция устройства соответствует критерию «новизна полезной модели, поскольку в ее отличительной части формулы имеются признаки, не известные ранее в аналогичных устройствах.

Полезность устройства установлена, так как уже изготовлен опытный образец и получены положительные результаты.

На чертеже представлена структурно - функциональная схема предложенного устройства (фиг. 1), на фиг. 2 показана конструкция эжектора со статическим смесителем в разрезе (на фиг.1), а на фиг.З изображена циклограмма работы устройства.

Устройство очистки теплообменника от накипи содержит собственно теплообменник, магистраль 1 отвода из него газов, замкнутый циркуляционный контур 2, включающий рабочий насос 3, водогазовый эжектор 4 со статическим смесителем 5 для смешивания моющего раствора с кислотами , ингибиторами и насыщения его газами, баллон 6 с кислотообразующим , например, углекислым газом (СО2), соединенный трубопроводом 7, на котором установлен редуктор давления 8 с манометрами 9 и 10, электропневмоклапан 11 и обратный клапан 12, со входом водогазового эжектора 4, систему сброса давления в теплообменнике, состоящую из ресивера 14, соединенного входом с пневмосетыо, в частности, с комперессором 15, а выходом 16 - через электропневмоклапан 17, пневмоклапан 18 с магистралью 1 отвода газов. Второй выход 19 ресивера 14 подключен через электропневмоклапан 20, обратный клапан 21с входом водогазового эжектора 4.

На магистрали 1 отвода газов установлен датчик 22 и через разделитель 23 электроконтактный манометр 24. Для подвода кислоты и других агрессивных сред к эжектору 4 предусмотрена линия 25 с насосом-дозатором 26 и вентилем 27, которая используется в том случае, когда в накипи имеются труднорастворимые отложения типа магнетитов, сульфатов и силикатов .

При этом водогазовый эжектор 4 со статическим смесителем 5 выполнены в виде единой цилиндрической полой трубы 28 (фиг.2) с фланцами для присоединения к трубопроводу замкнутого контура 2, в которой установлены эжектирующий элемент 29 (фиг.2) с подводом 30 к нему газа или кислоты с ингибиторами и перегородки 31, в которых выполнены встречно под углом

90 ±10 отверстия 32, которые позволяют максимально обеспечить турбулентность потока жидкости. Суммарная площадь отверстий в каждой перегородке от первой до последней по ходу движения жидкости постепенно уменьшается в соответствии с соотношением Si .82 1,2-гЗ, что дает возможность максимально диспергировать и перемешать поступающую рабочую среду в теплообменник. Для подогрева баллона в устройстве имеется источник тепла 33 (фиг. 1)

Управление всем устройством в процессе очистки производится контроллером по программе (на фиг. не показан).

Устройство для очистки теплообменника от накипи работает следующим образом.

Теплообменник, предназначенный для очистки от накипи отключают от теплосети. Открывают вентиль 35 магистрали 13 подачи воды и полностью заполняют теплообменник водой, затем вентиль 35 закрывают и включают рабочий насос 3 и рециркулируют воду по замкнутому кругу 2 через эжектор 4 статический смеситель 5 - теплообменник - рабочий насос 3. Рабочий насос 3 работает в течении всего времени очистки теплообменника от накипи и выключается только после завершения очистки или в случае возникновения аварийной ситуации. С помощью редуктора 8 устанавливают на выходе из баллона 6 давление газа СО2 до уровня, при котором производят очистку теплообменника. По команде контроллера открывается клапан 11 и через эжектор 4 со статическим смесителем 5 подается такое количество газа, которое может раствориться в данном количестве воды, находящейся в теплообменнике. Продолжительность насыщения обычно определяют временем одно-двухкратной замкнутой циркуляцией газо-водяной смеси через теплообменник, исходя из производительности рабочего насоса 3, характеристик водогазового эжектора 4 и количества воды в теплообменнике. В эжекторе 4 и статическом смесителе 5 происходит интенсивное перемешивание воды с моющими реагентами и газами, а благодаря уменьшению, по ходу движения потока, «живого сечения смесителя происходит растворение и сжатие газов в жидкость.

Принцип и последовательность работы устройства отражена на циклограмме (фиг.З).

После насыщения воды газом давление в теплообменнике поднимается со значения.PI (давление окружающей среды) до величины Р2 (давление воды, насыщенной газом СО2 ) электропневмоклапан 11 закрывается, а электропневмоклапан 20 открывается и воздух из ресивера 14 по трубопроводу 19, обратный клапан 21, эжектор 4 и статический смеситель 5 подается в теплообменник. При достижения давления Р4 (Р4 - давление меньше рабочего давления пара (воды) теплообменника на 0,,05 МПа) в теплообменнике по сигналу с датчика 22 электропневмоклапан 20 закрывается. Далее по сигналу с контроллера кратковременно открывается электропневмоклапан 17, а он в свою

очередь открывает пневмоклапан 18 и в теплообменнике понижается давление до величины Р3 (Рз - давление, при котором зарождаются кавитационные пузырьки). В это время в моющем растворе начинается бурный рост кавитационных пузырьков, центрами зарождения которых выступают неровности на внутренней поверхности теплообменника и растворенные в воде газы. Растворенные газовые включения выступают как центры, как ядра на которых зарождается кавитация. В дальнейшем клапаны 17 и 18 закрываются, а электропневмоклапан 20 открывается и давление в теплообменнике повышают до величины давления схлопывания пузырьков Р5 (Рз - величина давления, равная рабочему давлению пара (воды) теплообменника). При схлопывании кавитационный пузырек способен вызвать разрушение накипи в микрообъеме с радиусом R«l,54 ангстрема. По сигналу с электроконтактного манометра 24 вновь открываются клапаны 17 и 18 и давление в теплообменнике сбрасывается до давления окружающей среды (Pi). Затем цикл повторяется неоднократно до полной очистки теплообменника.

Для интенсификации процесса очистки и при наличии накипи труднорастворимых отложений в теплообменник по линии 25 подают соляную или плавиковую кислоты. В эжекторе 4 и смесителе 5 кислоты, смешиваясь с водой, воздухом и углекислым газом образуют моющий раствор, который удаляет все компоненты накипи.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в наличие в его составе системы подачи и сброса давления, с помощью которой удается усилить и использовать в полной мере явление кавитации в жидкости и повысить интенсивность очистки теплообменника. Суть этого явления состоит в том, что с помощью подачи воздуха из ресивера увеличивают давление внутри теплообменника до величины большей его гидравлического сопротивления и, сбрасывая давление на величину больше давления насыщенного пара воды, создают условия для дополнительного зарождения кавиационных пузырьков. После этого новое увеличение давления в теплообменнике с помощью воздуха до величины паспортного значения рабочего давления пара (воды) теплообменника обеспечивает схлопывание пузырьков, после чего давление сбрасывают до величины давления окружающей среды, и цикл повторяется повторно.

Источники информации

1.Н.И. Науменко. Очистка теплообменников от накипи углекислотой.

Журнал «Энергетик, №4, 1997г., с. 21.

2.Авторское свидетельство СССР № 1747850 F 28 G 9/00, опубликовано 15.07.92г., Бюл. №26. Способ очистки теплообменника от накипи. 2 3 4 5 6 Формула полезной модели Устройство для очистки теплообменника от накипи, содержащее замкнутый циркуляционный контур, представляющий собой рабочий насос, эжектор для насыщения воды кислотообразующим газом, поступающим из газосодержащего баллона, подключенный трубопроводом к теплообменнику, снабженному магистралью подвода и отвода питающей воды, систему подачи и сброса давления в теплообменнике и блок управления работой устройства, отличающееся тем, что система подачи и сброса давления в теплообменнике выполнена автономно в виде ресивера, вход которого соединен с питающей пневмосетью, причем один выход его соединен через электропневмоклапан и обратный клапан с входом эжектора, а другой выход подключен также через электропневмоклапан с пневмоклапаном, установленным на трубопроводе магистрали отвода газов с теплообменника , при этом эжектор дополнительно снабжен статическим смесителем. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к эжектору со статическим смесителем подключена линия для подачи агрессивных сред, состоящий из насоса-дозатора и вентиля на трубопроводе. Устройство по п.1., отличающееся тем, что на трубопроводе магистрали сброса давления в теплообменнике установлены дополнительно датчик давления и через разделитель двухпозиционный электроконтактный манометр. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на трубопроводе, соединяющем газосодержащий баллон и эжектор со статическим смесителем установлен обратный клапан. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ресивер снабжен манометром давления. Устройство по п.1, отличающееся тем, что статический смеситель эжектора выполнен в виде трубы с перегородками, имеющими сквозные наклонные отверстия, при этом в каждой предыдущей и последующей перегородках отверстия выполнены под углом а 90 ±10 встречно, a площадь условного прохода от первой перегородки до последней по ходу воды постепенно уменьшается в соответствие с соотношением Si :S2 1,, где Si - площадь условного прохода первой перегородки, а 82 последней, и количество перегородок должно быть больше трех .

L: з:

Claims (6)

1. Устройство для очистки теплообменника от накипи, содержащее замкнутый циркуляционный контур, представляющий собой рабочий насос, эжектор для насыщения воды кислотообразующим газом, поступающим из газосодержащего баллона, подключенный трубопроводом к теплообменнику, снабженному магистралью подвода и отвода питающей воды, систему подачи и сброса давления в теплообменнике и блок управления работой устройства, отличающееся тем, что система подачи и сброса давления в теплообменнике выполнена автономно в виде ресивера, вход которого соединен с питающей пневмосетью, причем один выход его соединен через электропневмоклапан и обратный клапан с входом эжектора, а другой выход подключен также через электропневмоклапан с пневмоклапаном, установленным на трубопроводе магистрали отвода газов с теплообменника, при этом эжектор дополнительно снабжен статическим смесителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к эжектору со статическим смесителем подключена линия для подачи агрессивных сред, состоящий из насоса-дозатора и вентиля на трубопроводе.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на трубопроводе магистрали сброса давления в теплообменнике установлены дополнительно датчик давления и через разделитель двухпозиционный электроконтактный манометр.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на трубопроводе, соединяющем газосодержащий баллон и эжектор со статическим смесителем установлен обратный клапан.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ресивер снабжен манометром давления.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что статический смеситель эжектора выполнен в виде трубы с перегородками, имеющими сквозные наклонные отверстия, при этом в каждой предыдущей и последующей перегородках отверстия выполнены под углом α=90°±10° встречно, a площадь условного прохода от первой перегородки до последней по ходу воды постепенно уменьшается в соответствие с соотношением S₁:S_2≤1,2÷3, где S₁ - площадь условного прохода первой перегородки, a S₂ - последней, и количество перегородок должно быть больше трех.