Устройство для газоимпульсной очистки котла-утилизатора

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, непосредственно к устройствам газоимпульсной очистки котлов-утилизаторов газотурбинных электростанций с мощностью 25 МВт (ГТЭС-25П), работающих под наддувом.
Известно устройство для импульсной очистки поверхностей нагрева, содержащее закрытую с одного конца камеру сгорания с выхлопным соплом и запальную камеру с периодически действующим запальником, присоединенную к патрубку для подвода газовоздушной смеси и пламепроводы (смесепроводы), соединяющие камеру сгорания с запальной камерой. Камера сгорания снабжена, по меньшей мере, одной диафрагмой, разделяющей ее на отсеки, при этом пламепроводы подведены в каждый отсек. (SU 1295870 МКП: F28G 1/16, опубликовано 07.06.1985).
Недостатком известного устройства является отсутствие защиты от проникновения дымовых газов из газохода котла, работающего под наддувом, в камеру сгорания и пламепроводы, что резко снижает работоспособность устройства, вплоть до полного прекращения его работы.
Известно устройство автоматической газоимпульсной очистки котла-утилизатора, включающее импульсные камеры, соединенные смесепроводами с распределительным коллектором и посредством выхлопных патрубков сопловых блоков с газоходом котла; узел подготовки газовоздушной смеси, соединенный посредством патрубка с распределительным коллектором, линией подачи воздуха через кран соединенный с вентилятором и линией подачи газа через электроприводной клапан газа, кран и электромагнитный клапан - с источником газа; комплекс управления газоимпульсной очисткой, соединенный электрическими цепями с запальным устройством, датчиком температуры, вентилятором, электроприводным клапаном газа и электромагнитным клапаном газа. При этом распределительный коллектор размещается ниже узла подготовки газовоздушной смеси и выше импульсных камер, на линии подачи воздуха от вентилятора установлено реле давления, связанное электрической цепью с комплексом управления газоимпульсной очисткой. (RU 113681, МКП: B08B 5/00, опубликован 27.12.2012).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.
Недостатком известного устройства является отсутствие надежной защиты от проникновения дымовых газов из газохода котла-утилизатора, работающего под избыточным давлением (наддувом) в импульсные камеры и смесепроводы, так как уровень защиты трубной системы устройства (импульсной камеры, смесепроводов) от проникновения дымовых газов из газохода котла-утилизатора за счет подачи воздуха через выхлопные патрубки сопловых блоков достаточно низок, что значительно снижает эффективность и надежность работы устройства.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения о полезных моделях, аналогичных заявленной, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, излагаемую в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность и надежность работы устройства. Попадание дымовых газов в импульсные камеры и смесепроводы устройства через выхлопные патрубки оказывает загрязняющее и коррозионное воздействие на трубные элементы устройства, а также препятствует образованию газовоздушной смеси с требуемым соотношением рабочих компонентов за счет разбавления ее дымовыми газами, что не позволяет генерировать взрывные импульсы. Установка на выхлопном патрубке соплового блока затвора в виде шарового электроприводного клапана обеспечивает полную отсечку устройства от газохода котла-утилизатора и исключает проникновение дымовых газов из газохода котла-утилизатора в импульсную камеру и смесепроводы, что является основным условием для обеспечения надежной, эффективной и безопасной работы устройства для газоимпульсной очистки.
Предложено устройство для газоимпульсной очистки котла-утилизатора, включающее импульсную камеру, соединенную посредством выхлопного патрубка соплового блока с газоходом котла, узел подготовки и зажигания смеси с запальником, соединенный смесепроводом с импульсной камерой и посредством патрубков для подачи газа и воздуха - с источниками газа и воздуха, при этом на выхлопном патрубке соплового блока установлен отсекающий затвор, выполненный в виде шарового электроприводного клапана. Конструкция шарового клапана отличается от конструкций других отсечных клапанов тем, что обладает способностью к самоочищению поверхности шарового клапана от загрязнений, образующихся под воздействием запыленных дымовых газов со стороны газохода котла-утилизатора, работающего под избыточным давлением. Процесс самоочищения осуществляется за счет механического воздействия элементов уплотнения на загрязненную шаровую поверхность во время открытия и закрытия клапана в процессе работы отсекающего устройства. Это повышает надежность, эффективность и безопасность работы устройства за счет исключения возможности неполного закрытия шарового клапана из-за его загрязнения под действием запыленных дымовых газов и их проникновения в импульсные камеры и трубную систему устройства, что резко снижает надежность и эффективность работы устройства, а также за счет исключения возможности неполного открытия шарового клапана при работе устройства, что может привести к повреждению и полному разрушению шарового клапана и устройства в целом ударными волнами, генерируемыми импульсными камерами, из-за уменьшения или полного перекрытия проходного сечения выхлопного патрубка импульсной камеры устройства. Полезная модель иллюстрируется чертежом.
Устройство включает импульсную камеру 1, соединенную посредством выхлопного патрубка 2 соплового блока 3 с газоходом 4 котла-утилизатора. Узел подготовки и зажигания смеси 5 с запальником 6 соединен смесепроводом 7 с импульсной камерой 1 и, посредством патрубков для подачи газа 8 и воздуха 9 - с источниками газа и воздуха. На выхлопном патрубке 2 соплового блока 3 установлен отсекающий затвор 10, выполненный в виде шарового электроприводного клапана.
Устройство работает следующим образом:
После открытия и самоочистки шарового электроприводного клапана 10 в узел подготовки и зажигания смеси 5 по патрубкам подачи газа 8 и воздуха 9 подается автоматически газ и воздух в требуемом соотношении, образуя газовоздушную смесь. Газовоздушная смесь по смесепроводу 7 заполняет импульсную камеру 1. Через установленное время, заданное программой, автоматически срабатывает запальник 6, на который подается высокое напряжение, поджигающее газовоздушную смесь. По смесепроводу 7 пламя поступает в импульсную камеру 1 и инициирует взрывное горение газовоздушной смеси. Ударные волны поступают через выхлопной патрубок 2 соплового блока 3 в газоход 4 котла-утилизатора и удаляют отложения с поверхностей нагрева.
После окончания цикла очистки шаровой электроприводной клапан 10 автоматически закрывается, при этом, в очередной раз, осуществляется процесс самоочистки шаровой поверхности от выпавших на нее золовых и сажистых частиц, содержащихся в дымовых газах котла-утилизатора.