Устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей
DEVICE FOR IMPULSE CLEANING OF HEAT EXCHANGE SURFACES

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для очистки теплообменных аппаратов систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Технический результат заключается в повышении эффективности очистки теплообменных поверхностей и упрощении конструкции.
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.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей.
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.
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.
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.
Устройство для импульсной очистки теплообменных поверхностей работает следующим образом.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.