SU346A1

SU346A1 - An electrical device to prevent the formation of solid precipitates inside steam boilers and other metal apparatus

Info

Publication number: SU346A1
Application number: SU78515A
Authority: SU
Inventors: Б.И. Карчевский; Л.А. Эрастов
Original assignee: Б.И. Карчевский; Л.А. Эрастов
Priority date: 1924-06-25
Filing date: 1924-06-25
Publication date: 1924-09-15

Description

Предлагаемое изобретение имеет целью предотвращение осаждени накипи на активных металлических поверхност х технических аппаратов, в которых совершаетс теплообмен.The present invention aims at preventing the deposition of scale on the active metallic surfaces of technical apparatus in which heat exchange takes place.

Теоретические данные, на которых авторы основывают способ применени электрического устройства дл предупреждени образовани твердых осадков внутри паровых котлов, заключаютс , согласно указаний, в следующем: образование накипи, главным образом, происходит или за счет прогрессивного падени растворимости некоторых минерализирующих примесей растворител (напр., сульфаты щелочных земель), или за счет гидротермических реакций, св занных при повьпнении температуры растворител с выпадением нерастворимых конститюэнтов в виде более устойчивой соли или оснований (напр., щелочно-земельные карбонаты). Согласно теории растворов, наход щиес в них соли ионизированы, следовательно, при пропускании через растворы электрического тока, можно получить разделение и определенным образом отсортировку ион минерального содержани раствора; при этом ионы металлов сгруппируютс The theoretical data on which the authors base the method of using an electrical device to prevent the formation of solid sediments inside steam boilers are, according to indications, the following: the formation of scale mainly occurs or due to the progressive decrease in solubility of some mineralizing solvent impurities (e.g. alkaline earths), or due to hydrothermal reactions associated with the temperature of the solvent with the precipitation of insoluble constituents in the form of stable salt or bases (eg alkaline earth carbonates). According to the theory of solutions, the salts contained in them are ionized, therefore, by passing an electric current through solutions, it is possible to obtain separation and, in a certain way, ionization of the mineral content of the solution; at the same time metal ions are grouped

на катоде, а остальные ионы на аноде и, таким образом, нерастворимые соли будут разрушены, как химическое соединение , в первый же момент вступлени их в аппарат и отсортированы определенным образом в пределах, предоставл емых природой электрических влений.at the cathode, and the remaining ions at the anode and, thus, insoluble salts will be destroyed, as a chemical compound, at the very first moment of their entry into the apparatus and sorted in a certain way within the limits provided by the nature of electrical phenomena.

На фиг. 1 - 11 схематически изображены способы применени предлагаемого электрического устройства в паровых котлах с жаровыми трубами; на фиг. 12-13 - такое же устройство в паровых котлах с прогарными трубами .FIG. Figures 1-11 show schematically the methods for applying the proposed electric device in steam boilers with flame tubes; in fig. 12-13 - the same device in steam boilers with fire tubes.

Утилизаци электрических влений в изложенном направлении вл етс основной идеей данного изобретени , которое заключаетс в том, что, вз в за отрицательный по с внешней цепи 1 активную поверхность 2 того или иного технического аппарата и подвод положительный ток через изолированный ввод 8, опущенный внутрь аппарата в растворитель, к одному или нескольким анодам 4, можно всегда достичь того, что все вносимые с растворителем внутрь аппарата ионы минерализирующих примесей сортируютс током в указанномDisposal of electrical phenomena in the direction outlined is the main idea of the present invention, which is that, taking the active surface 2 of a technical device negatively negative from the external circuit 1 and supplying a positive current through the insulated input 8, lowered inside the device into the solvent, to one or several anodes 4, it is always possible to achieve that all ions of mineralizing impurities introduced with the solvent inside the apparatus are sorted by current in the indicated

выше пор дке и отлагаютс на „катодизированной активной поверхности аппарата в виде мельчайшей сыпи: пузырьков водорода, оснований металлов или самих металлов минерализирующих примесей растворител , в растворенном (щелочные основани ) или твердом состо нии (щелочно-земельные основани ), а на аноде внешней цепи образуетс кислород, кислотные или металлоидные группы минерализируюи;их примесей растворител которые, в зависимости от химических свойств металла анода, действуют или не действуют разрушающе на последний; в первом случае, анод подлежит периодическому возобновлению . Посто нно существующа во все врем действи тока миллиарна сыпь пузырьков водорода физически преп тствует, как своего рода посто нно возобновл ема газова брон , осаждению и пригоранию к катодированной активной поверхности мельчайших пылеобразных частиц, выпавших у катода ввиде нерастворимых оснований минеральных подмесей растворител , выдел ющийс же на катоде водород действует как энергичный восстановитель, предохран ющий радикальным образом активную поверхность от разъедани . Опыт показал, что в аппаратах с положительным теплообменом (нагревательных ), выпавшие в виде тончайших пылеобразных частиц нерастворимые остатки разрушенной током накипи легко.унос тс циркул ционными токами растворител в слой его наивысшего уровн ; в аппаратах же с отрицательным теплообменом - обратно, в самые низшие горизонты. Отсюда следует, что во врем работы аппаратов первого рода самые верхние слои растворител будут пресыщены пылеобразными нерастворимыми остатками солей, а в аппаратах второго рода самые низшие. Это заставл ет устраивать в нагревательных аппаратах, в случае сильной минерализации растворител и интенсивного теплообмена, периодическое удаление известных порций его во все врем работы аппарата с наивысшего горизонта, а во всех охладительных - также во врем работы - с наинизшего. Так как положительный полюс 4 вне иней цепи /, фиг. 3, 4, согласно предыдущего , всегда погружен в растворитель , можно автоматически использовать таковую в сигнальных цел х, включив в цепь звонок 8, фиг. 3, в тех случа х, когда, по техническому назначению аппарата, наход щийс в нем растворитель не должен понижатьс ниже определешюго, нормированного предельного уровн 3, фиг. 3, 4. Дл сего достаточно лишь совместить анод 4, фиг. 3, 4, цепи J. с нормированным уровнем растворител , что проще всего достичь, выполн анод из листового материала сравнительно небольшой толщины .above, and deposited on the cathodized active surface of the apparatus in the form of the smallest rash: hydrogen bubbles, metal bases or metals of mineralizing solvent impurities, in a dissolved (alkaline bases) or solid state (alkaline-earth bases), and on the anode of the external circuit oxygen, acid or metalloid groups are mineralized, their impurities are solvents, which, depending on the chemical properties of the anode metal, act or do not act destructively on the latter; in the first case, the anode is subject to periodic renewal. The billions of hydrogen bubbles, permanently existing throughout the current, physically impedes, as a kind of constantly renewed gas armor, from precipitating and burning the cathodated active surface of the smallest dust particles released from the cathode in the form of insoluble bases of mineral impurities, the solvent discharging at the cathode, hydrogen acts as an energetic reducing agent, which protects the radically active surface from being eroded. Experience has shown that in devices with positive heat transfer (heating), precipitated as the finest dust particles insoluble residues of scale-destruction destroyed by current are easily removed by the circulation currents of the solvent in the layer of its highest level; in the apparatus with the negative heat transfer - back to the lowest horizons. It follows that during the operation of apparatus of the first kind, the uppermost layers of solvent will be saturated with dust-like insoluble residues of salts, and in apparatus of the second kind the lowest. This makes it necessary to arrange in heating apparatuses, in the case of strong mineralization of the solvent and intensive heat exchange, periodic removal of known portions of it during the entire operation of the apparatus from the highest horizon, and in all cooling units - also during operation - from the lowest. Since the positive pole 4 is outside the frost of the chain /, FIG. 3, 4, according to the previous one, is always immersed in a solvent, it is possible to automatically use one for signal purposes, including bell 8 in the circuit; FIG. 3, in those cases where, according to the technical purpose of the apparatus, the solvent contained therein should not fall below a certain, normalized limit level 3, Fig. 3, 4. For this purpose, it is sufficient only to combine the anode 4, FIG. 3, 4, circuit J. with a normalized level of solvent, which is easiest to achieve, made the anode of sheet material of relatively small thickness.

Совершенно сно, что эффект удалени накипи будет наиболее выпукло выражен в тех част х катодизированной активной поверхности, которые ближе всего расположены к аноду 4, фиг. 1 - 4, или, при прочих равных услови х , находитс в зоне более высоких температур растворител .It is quite clear that the effect of descaling will be most pronounced in those parts of the cathodized active surface that are closest to the anode 4, Fig. 1-4, or, ceteris paribus, is in the higher temperature zone of the solvent.

В виду того, что поверхность согревательного прибора не может быть достаточно изолирована от остального металлического корпуса, предлагаемое изобретение при своей практической реализации подвергаетс поневоле следующим изменени м, именно, катодируетс не только активна поверхность, но попутно с нею и вс , по конструктивным требовани м, металлически с нею соединенна часть аппарата. Место расположени , размер, форма, число анодов , подчас их материал определ ютс в каждом отдельном случае, помимо чисто индивидуальных обсто тельств , еще и внимательным просчетом , прин в особо во внимание различную проводимость растворител в зависимости от ожидаемого распределени температур в аппарате.In view of the fact that the surface of the heating device cannot be sufficiently isolated from the rest of the metal body, the present invention in its practical implementation is subject to the following changes, namely, not only the active surface cathodes, but along with it and all, according to the design requirements, metallic part of the apparatus connected to it. The location, size, shape, number of anodes, sometimes their material is determined in each individual case, in addition to purely individual circumstances, also by careful miscalculation, taking into account the different conductivity of the solvent, depending on the expected temperature distribution in the apparatus.

В частности, в отношении нагревательных аппаратов можно привести нижеследующие общие правила.In particular, with respect to heaters, the following general rules can be given.

В тех случа х, когда при расположении анода или анодов (одного, сдвоенного , строенного и т. д. 4, фиг. 5-6), примерно, в зоне одной и той же температуры , действие приспособлени не бывает местами достаточно рко выражено , необходимо располагать вспомогательные анодь 4 или у тех мест, где это действие сказалось всего ху5ке.In those cases, when at the location of the anode or anodes (one, double, built, etc. 4, figs. 5-6), approximately in the zone of the same temperature, the action of the adaptation is not quite pronounced in places, It is necessary to have auxiliary anode 4 or at those places where this action affected only hu5ke.

.либо в сло х растворител с заведомо самой низкой температурой, чтобы тем самым возможно уменьшить пр мое ответвление тока с анода на корпус за счет увеличени его части, уход щей через катодированную активную поверхность аппарата 2, фиг. 8 - 10.Or in solvent layers with a known lowest temperature, thus it is possible to reduce the direct branching of the current from the anode to the housing by increasing its portion leaving through the cathodic active surface of the apparatus 2, FIG. 8 - 10.

В случае применени вспомогательных анодов 4, фиг. 8 -10, сигнальные аноды или анод 4, включаютс в особое ответвление по схеме фиг. 7 с теми же значени ми цифр, как и на фиг. 1, 2, 3, 4, или по схемам на остальных фигурах 5 - 13, где обозначены: 10 - амперметры; 11 - реостаты дл регулировки; 12 - рубильники; 13 - вольтметры; 14 - электромагнит с сердечником; 15 - прит гивающийс сердечником электромагнита 14 корь - 16, контакт сигнального ответвлени 17, 18 - источник тока; 19 - ответвление к оси 20 качающегос рычага 21, один конец которого отт гиваетс пружинкою 22, а другой прит гиваетс электромагнитом 14, 23-внещн цепь, идуща от отрицательного полюса внешнего источника тока.In the case of using auxiliary anodes 4, fig. 8-10, the signal anodes or anode 4, are included in a particular branch as shown in FIG. 7 with the same numerals as in FIG. 1, 2, 3, 4, or according to the schemes in the remaining figures 5 - 13, where indicated: 10 - ammeters; 11 - rheostats for adjustment; 12 - knife switches; 13 - voltmeters; 14 - electromagnet with core; 15 — measles attracted by the core of the electromagnet 14 —16, the signal branch contact 17, 18 — the current source; 19 is a branch to the axis 20 of the swing arm 21, one end of which is pulled away by the spring 22, and the other is attracted by the electromagnet 14, 23 external circuit, coming from the negative pole of the external current source.

Действие сигнализации может быть основано либо на прекращении подачи тока в цепь сигнальных анодов, или анода, фиг. 3, 4, либо на подаче сигнального тока при ненормальном понижении уровн растворител , напр., по схеме фиг. 7.The action of the alarm can be based either on stopping the supply of current to the signal anode circuit, or on the anode, FIG. 3, 4, or by applying a signal current with an abnormal decrease in the level of the solvent, for example, according to the scheme of FIG. 7

Пока уровень жидкости в аппарате не упадет ниже нормального, на котором , согласно предыдущего, находитс сигнальный анод, ток идет от источника 8, фиг. 7, по кратчайшему направлению , т. е. через участок цепи 23, и электромагнит 14, прит гива к его сердечнику корь 15, через провод 1 и шину 3 к аноду 4, и оттуда, через растворитель, активную поверхность 2 11 корпус аппарата, возвращаетс назад. Когда уровень растворител в аппарате упадет ниже нормального 5, фиг. 7, описанна цепь размыкаетс , пружинка 22 пересиливает вли ние остаточного магнетизма сердечника электромагнита 14, включает проводник 19 при помощи рычага 21 и контакта 16, к тем самым включает и сигнальное приспособление 8, откуда, по ответвлению 17 с подобранным сопротивлением 11,As long as the fluid level in the apparatus does not fall below normal, on which, according to the previous one, the signal anode is located, current flows from source 8, fig. 7, in the shortest direction, i.e., through a section of circuit 23, and an electromagnet 14, attracting to its core measles 15, through wire 1 and bus 3 to anode 4, and from there, through a solvent, an active surface 2 11 come back. When the level of solvent in the apparatus falls below the normal 5, FIG. 7, the described circuit is opened, the spring 22 overpowers the effect of the residual magnetism of the core of the electromagnet 14, turns on the conductor 19 with the help of the lever 21 and the contact 16, and thus includes the signaling device 8, from where, along the branch 17 with the selected resistance 11,

возвращаетс к источнику тока 18, фиг. 7.returns to current source 18; FIG. 7

В жаротрубных котлах анод приходитс располагать в плоскости нормального уровн воды, примерно, посредине зеркала испарени , придава ему вид полосы, или полос, или длинных брусков с любым поперечным сечением 4, фиг. 3 - 6. В водотрубных котлах теоретически наиболее рациональное расположение анодов в виде прутков . по оси водогрейных труб, особенно дл Нижних р дов. Однако, така конструкци сложна в выполнении и мешкотна в эксплоатации. Вспомогательные аноды 4, если к тому вынуждает необходимость, став тс рациональнее всего по оси гр зевика, если таковой, сообразно системе котла, имеет достаточные размеры, как то показано, например , на фиг. 8 - 9. В вертикальных водотрубных котлах дл уравнени действи системы приходитс примен ть расположение вспомогательных анодов 4 по фиг. 10- 1, .при чем в некоторых случа х можно ограничитьс установкой лишь одного верхнего анода переднего барабана. Во всех приведенных чертежех укрепление анода в определенном месте производитс помощью самых простейших опор или скоб 6, фиг. 8-13, которыми посредством изол торов 7 укрепл етс и сам анод. В котлах с неспокойным зеркалом испарени или склонных к увлечению воды, напр., в паровозных или вертикальных водотрубных, прихо;Гитс изолировать всю токоподвод щую-шину 3, напр., эмалировать во избежание ее разъедани от частого соприкосновени с растворителем при резких колебани х уровн такового. В котлах передвижных , подвергающихс тр ске или толчкам , аноды укрепл ютс особенно прочно , напр., как показано на фиг. 12-13, при помощи хомутов 6, сид щих, напр., на дымогарных трубках, на которых при помощи изол торов 7 укрепл ютс аноды 4 гнутой, показанной на фиг. 12 -13, формы, или более простого очертани .In fire-tube boilers, the anode must be located in the plane of the normal water level, approximately in the middle of the evaporation mirror, giving it the appearance of a strip, or strips, or long bars with any cross-section 4, Fig. 3 - 6. In water-tube boilers, theoretically, the most rational arrangement of anodes in the form of rods. along the axis of the hot water pipes, especially for the Lower Rows. However, such a structure is difficult to perform and baggy to operate. Auxiliary anodes 4, if this is necessary, are more rational along the axis of the burner, if such, according to the boiler system, is of sufficient size, as is shown, for example, in FIG. 8 - 9. In vertical water tube boilers, the arrangement of auxiliary anodes 4 in FIG. 10-1. In some cases, it can be limited to installing only one upper anode of the front drum. In all the above drawings, the strengthening of the anode in a certain place is carried out using the simplest supports or brackets 6, fig. 8-13, with which the anode itself is reinforced by means of insulators 7. In boilers with a turbulent evaporation mirror or water-prone, for example, in a locomotive or vertical water tube, the Gits isolate all the current-carrying bus 3, for example, to enamel to avoid being eroded from frequent contact with the solvent during sharp fluctuations such In mobile boilers exposed to shock or shock, the anodes are strengthened particularly firmly, for example, as shown in FIG. 12-13, with the help of clamps 6, sitting, for example, on the fire tubes, on which with the help of insulators 7 are fixed anodes 4 bent, shown in FIG. 12 -13, shape, or simpler outline.

Ввод тока через паровое пространство к верхним анодам делаетс при помощи особо тщательно изолированных эмалированных проводов, предохран ющих провода от разъедани . Другой характерной особенностью предлагаемого изобретени вл етс дополнительное электрическое соединение отдельных частей аппарата металлическими мостиками 9, фиг. 6 и 14, если имеетс подозрение, или измерени показывают на слабую проводимость определенных стыков между звень ми или част ми аппарата.The injection of current through the vapor space to the upper anodes is done with the help of especially carefully insulated enameled wires that prevent the wires from being eroded. Another characteristic feature of the present invention is the additional electrical connection of the individual parts of the apparatus with metal bridges 9, fig. 6 and 14, if there is a suspicion, or measurements show the weak conductivity of certain joints between the links or parts of the apparatus.

Необходимо отметить в заключение, что ценою несколько повышенного, по сравнению с предыдущим, расхода тока, предлагаемое изобретение может примен тьс с большой пользой и выгодой также дл удалени образовавшейс ранее накипи, раз она хорошо промокает до металла и не чрезмерно (не свыше 6 - 8 мм.) толста. В таких случа х, по прошествии, примерно, недельного срока нужно произвести тщательное удаление отвалившихс кусков старой накипи.It should be noted in conclusion that at the cost of a slightly higher current consumption, compared to the previous one, the present invention can be applied with great benefit and advantage also to remove previously formed scale, since it gets wet well to the metal and not excessively (not more than 6 - 8 mm.) thick. In such cases, after about a week, you need to carefully remove the loose pieces of old scale.

Отмеченное свойство прибора описанной системы делает его чрезвычайно пригодным дл очистки от накипи паровых подогревателей, кип тильников, опреснителей и тем более, чем форма их активной поверхности сложна и недоступна дл других способов очистки, не говор , конечно о том, что в лице электрохимического способа имеетс возможность поддерживать активные поверхности этих аппаратов всегда абсолютно чистыми от каких - либо налетов .The noted property of the device of the described system makes it extremely suitable for descaling steam heaters, boilers, desalination plants and, moreover, the shape of their active surface is complex and inaccessible for other cleaning methods, not to mention, of course, that in the face of the electrochemical method the ability to maintain the active surfaces of these devices is always completely clean from any raids.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ.SUBJECT OF INVENTION.

1. Электрическое устройство дл предупреждени образовани твердых осадков внутри паровых котлов и других металлических аппаратов, характеризующеес тем, что в цепь, включающую жидкости и стенки корпуса этих аппаратов , внешним путем вводитс дополнительно электрический ток источника, лежащего вне этих аппаратов и позвол ющего регулировку вольтажа 1 (фиг. 1 - 6, 8 - 13), при чем отрицательный полюс источника соединен с металлом корпуса аппарата, а анод или несколько анодов 4.... (фиг. 1-6, 8-13) погружены в жидкость и замкнуты через токопровод щую щину 3, при помощи изолированного ввода 3 (фиг. 1 - 6, 8 - 13) в одну общую цепь.1. An electrical device for preventing the formation of solid precipitation inside steam boilers and other metal apparatuses, characterized in that an additional current is supplied externally by the source lying outside these apparatuses and allowing adjustment of the voltage 1 (Fig. 1 - 6, 8 - 13), where the negative pole of the source is connected to the metal of the apparatus case, and the anode or several anodes 4 .... (Fig. 1-6, 8-13) are immersed in a liquid and closed through conductive schi Inu 3, using isolated input 3 (Fig. 1 - 6, 8 - 13) in one common circuit.

2.Видоиз1менение описанного в п. 1 устройства дл аппаратов с определенным наинизшим уровнем жидкости, характеризующеес тем, что во внешней части цепи включен любой электрический сигнальный прибор (напр, по фиг. 3 или 7), а аноды 4... (фиг. 3 - 13) расположены в горизонтальной плоскости на нисшем уровне жидкости.2. Video change of the device described in p. 1 for devices with a certain lowest liquid level, characterized in that in the external part of the circuit any electrical signal device is switched on (for example, according to Fig. 3 or 7), and the anodes 4 ... (Fig. 3 - 13) are located in a horizontal plane at the lowest liquid level.

3.Видоизменение описанного в п.п. 1 и 2 устройств, характеризующеес тем, что помимо основных анодов (фиг. 1-6, 8-13) соответстзенно расположены вспомогательные аноды 4.. (фиг. 1 - 6, 8 - 13) с токопровод щею щиною 3 (фиг. 1 - 6, 8-13), изолированною эмалью, или иным путем , а металлический корпус аппарата снабжен спускной арматурой дл продувани в нагревательных или спускани плавающей или осевшей накипи - в охладительных аппаратах.3. The change described in par. 1 and 2 devices, characterized in that in addition to the main anodes (Figs. 1-6, 8-13), auxiliary anodes 4 .. (Figs. 1 - 6, 8 - 13) are respectively located with the conductor 3 (Fig. 1 - 6, 8-13), isolated enamel, or in any other way, and the metal case of the apparatus is provided with drain fittings for blowing in heating or descending floating or deposited scale - in cooling apparatus.

4.Видоизменение описанного в п.п. 1 и 2 устройств, характеризующеес тем, что имеютс специальные пластинки, скобки или дуги 9 в разных местах корпуса, служащие токопроводными мостиками дл прохода электрического тока через соедин емые части.4. The change described in paragraphs. 1 and 2 devices, characterized by the fact that there are special plates, brackets or arcs 9 in different places of the housing, serving as conductive bridges for the passage of electric current through the connected parts.

R патенту Б. И, R to patent B. And,