УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ С ВНУТРЕННИХ СТЕНОК ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для химической очистки теплообменных аппаратов, используемых в различных отраслях народного хозяйства, сильнозагрязненных систем отопления и другого аналогичного оборудования при ремонтах или в процессе текущей эксплуатации.
Известно устройство для промывки внутренних поверхностей труб, содержащее емкость с водой, подключаемую к промываемому изделию при помощи трубопровода через пульсатор с обратным клапаном и сопловый аппарат, который подсоединяют к магистрали сжатого газа (см. SU 296946 [1]). Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет эффективно удалять отложения во внутренних поверхностях трубок теплообменных аппаратов, адгезия которых к стенкам достаточно высока.
Известно устройство для очистки внутренних поверхностей труб, включающее емкость для приготовления и циркуляции очищающего (рабочего) раствора, фильтр и насос для принудительной циркуляции раствора (SU 609051 [2]). Недостатком известного устройства является невозможность повторного использования рабочего раствора для очистки внутренней поверхности теплообменных труб, а также отсутствие возможности утилизации использованных для промывки растворов без нарушения экологии окружающей среды.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки отложений на внутренних поверхностях труб теплообменных аппаратов, которое содержит емкость для приготовления рабочих растворов, содержащих химические реактивы, снабженную трубопроводом и насосом. При этом в устройстве предусмотрено наличие блока нейтрализации использованного химического раствора и фильтра для его очистки (RU 2218533 [3]).
Недостатком известного устройства является его относительно ограниченная сфера применения, связанная с тем, что для очистки внутренней поверхности труб предполагается использовать только соляную кислоту без утилизации выделяемого или потребляемого для этого процесса тепла.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство направлено на расширение сферы его использования, обусловленное тем, что обеспечивает возможность применения любых химических реагентов, дающих возможность удалять отложения на внутренних поверхностях трубок теплообменных аппаратов любого химического состава и обеспечить при этом их экономное расходование.
Указанный результат достигается тем, что устройство для удаления отложений с внутренних стенок теплообменных аппаратов, содержащее емкость для приготовления водных растворов химических реагентов с трубопроводом, присоединяемым через вентиль к замкнутому контуру, содержащему емкость для рабочих растворов, присоединяемую магистралью, снабженную насосом к входу подвергаемого очистке аппарата, к выходу которого подсоединена магистраль, снабженная параллельно установленными фильтрами, присоединенная к емкости для рабочих растворов.
Указанный результат достигается также тем, что перед входом в подвергаемый очистке аппарат установлен насос, обеспечивающий турбулентный режим подачи рабочего раствора.
Указанный результат достигается также тем, что замкнутый контур снабжен средством для подогрева рабочего раствора.
Указанный результат достигается также тем, что средство для подогрева рабочего раствора размещено в емкости для рабочих растворов.
Указанный результат достигается также тем, что в магистрали между выходом подвергаемого очистке аппарата и фильтрами установлен вакуумный насос.
Указанный результат достигается также тем, что замкнутый контур соединен магистралью через запорный вентиль с дополнительной емкостью для загрязненного раствора.
Указанный результат достигается также тем, что оно снабжено емкостью с нейтрализующим раствором, соединенной магистралью через запорный вентиль с емкостью для загрязненного раствора.
Указанный результат достигается также тем, что оно содержит дополнительную емкость для приготовления содержащих химический реагент водных растворов.
Указанный результат достигается также тем, что оно снабжено установленными в замкнутом контуре средствами для улавливания органической составляющей отложений, в частности, абсорбционными колонками.
Выполнение устройства для удаления отложений с внутренних стенок теплообменных аппаратов, которое содержит емкость для приготовления содержащих химический реагент водных растворов и трубопроводом, присоединяемым через вентиль к замкнутому контуру, содержащему емкость для рабочих растворов, присоединяемую магистралью, снабженную насосом к входу подвергаемого очистке аппарата, к выходу которого подсоединена магистраль, снабженная параллельно установленными фильтрами, присоединенная к емкости для рабочих растворов позволяет оптимизировать процесс удаления отложений за счет того, что заранее приготовленные растворы, закачанные в замкнутый контур, неоднократно проходят через подвергаемый очистке аппарат, что позволяет существенно экономить на расходе используемых химических реагентов.
Использование замкнутого контура для промывки теплообменного аппарата позволяет существенно сэкономить расход химических реагентов, необходимых для этой операции.
Использование фильтров, установленных в замкнутом контуре, позволяет очищать используемый рабочий раствор от механических примесей, которые возникают в результате химических реакций между используемыми реагентами и отложениями на стенках теплообменных аппаратов, что позволяет использовать рабочий раствор более длительное время.
Использование двух, как минимум, параллельно установленных фильтров позволяет, не прерывая технологического процесса по удалению отложений с внутренних стенок теплообменных аппаратов, осуществлять поочередную промывку фильтров и замену засоренного на очищенный.
Использование в устройстве насоса, обеспечивающий турбулентный режим подачи рабочего раствора, позволяет более эффективно осуществлять процесс очистки отложений с внутренних стенок трубок теплообменных
аппаратов, поскольку создает внутри них перепады давления, которые, как показывает практика, позволяют существенно повысить эффективность очистки.
Учитывая, что предлагаемое устройство может функционировать в атмосфере пониженных температур, то в частных случаях его реализации целесообразно предусмотреть средство для подогрева водных растворов химических реагентов, т.е. рабочего раствора. При этом указанное устройство подогрева может быть установлено в любом удобном для этого месте - между емкостью с рабочим раствором и входом в подвергаемый очистке аппарат; перед фильтрами механической очистки; между фильтрами механической очистки и емкостью с рабочим раствором. Наиболее оптимальным, с точки зрения экономии энергоресурсов, как показала опытная эксплуатация, является размещение средства для подогрева рабочего раствора в емкости для рабочих растворов.
Поскольку в процессе проведения очистки возможно выделение из рабочего раствора значительного количества газов, обусловленных проведением химических реакций между рабочими растворами и отложениями на внутренних поверхностях трубок, целесообразно снабжать замкнутый контур вакуумным насосом. Наиболее целесообразно устанавливать упомянутый вакуумный насос, учитывая характер химического взаимодействия внутри подвергаемого очистке аппарата, на выходе из него, т.е. в магистрали между выходом из подвергаемого очистке аппарата и фильтрами, предназначенными для очистки от механических примесей.
После того, как используемый для очистки теплообменного аппарата рабочий раствор будет загрязнен, его следует удалять в соответствующую емкость для отстоя. Для этого замкнутый контур соединен соответствующей магистралью через запорный вентиль с упомянутой емкостью для загрязненного раствора.
Для того чтобы произвести утилизацию загрязненного раствора, необходимо обеспечить его нейтрализацию, для чего целесообразно снабжать устройство емкостью с нейтрализующим раствором, которая соединяется магистралью через запорный вентиль с емкостью для загрязненного раствора.
Как показали опыты, наличие органической составляющей в отложениях, которые переходят в раствор, снижают, по мере их накопления в рабочем растворе, эффективность очистки. Поэтому представляется целесообразным обеспечить их извлечение из рабочего раствора. Для этого устройство снабжено установленными в замкнутом контуре средствами для улавливания органической
составляющей отложений. Наиболее оптимальным является выполнение этого средства в виде абсорбционных колонок.
Сущность заявляемого устройства поясняется примерами его реализации и графическими материалами. На фиг.1 представлена схема устройства, реализуемая в наиболее общем виде. На фиг.2 представлена схема предпочтительного варианта реализации устройства.
Пример 1. В наиболее общем виде устройство для удаления отложений с внутренних стенок теплообменных аппаратов содержит емкость 1 для приготовления водных растворов химических реагентов (рабочих растворов). В качестве рабочих растворов могут быть использованы растворы кислот, щелочей и других химических реагентов, растворяющие отложения на внутренних поверхностях труб теплообменных аппаратов. Емкость 1 соединена трубопроводом с вентилем 2 с замкнутым контуром 3 который содержит емкость 4 для рабочих растворов, присоединяемую магистралью, снабженной насосом 5 к входу подвергаемого очистке аппарата 6. К выходу подвергаемого очистке аппарата 6. подсоединена магистраль, снабженная параллельно установленными фильтрами 7, присоединенными соответствующей магистралью к емкости 4 для рабочих растворов. Контур снабжен вентилем 8 для удаления из него отработанного (загрязненного) рабочего раствора.
Устройство работает следующим образом. В емкости 1 готовят рабочий раствор используемого для этой цели химического реагента (в это время вентиль 2 закрыт). Например, в случае использования кислот, концентрированную товарную кислоту разбавляют водой до требуемых разведении. В случае использования щелочей в емкость 1, заполняют водой и засыпают расчетное количество сухого едкого натрия или калия. После того, как рабочий раствор приготовлен, вентиль 2 открывают и с помощью насоса 5 закачивают рабочий раствор в емкость 4 для используемого в цикле очистки рабочего раствора. В это время вентиль 8 для удаления из него отработанного (загрязненного) рабочего раствора закрыт. После перекачки рабочего раствора вентиль 2 закрывают и с помощью насоса 5 обеспечивают циркуляцию рабочего раствора по замкнутому контуру 3. Водный раствор химических реагентов (рабочий раствор) взаимодействует с отложениями на внутренних поверхностях, которые частично растворяются, а частично переходят в раствор в виде суспензии. Из подвергаемого очистке аппарата 6 рабочий раствор по магистрали поступает на
фильтры 7, где нерастворенные отложения задерживаются. Фильтры поочередно подвергают промывке, для чего с помощью соответствующей запорной арматуры (на чертежах не показана) поток жидкости к подвергаемому промывке фильтру перекрывают. Устройство может быть снабжено известными средствами контроля за степенью загрязненности рабочего раствора и степенью очистки внутренней поверхности труб подвергаемого очистке аппарата 6 (на чертежах не показаны). После завершения цикла очистки или утраты раствором моющих свойств циркуляцию рабочего раствора по замкнутому контуру 3 прекращают и отработанный рабочий раствор из замкнутого контура удаляют через вентиль 8.
Пример 2. В предпочтительном варианте реализации устройство для удаления отложений с внутренних стенок теплообменных аппаратов содержит емкость 1 для приготовления водных растворов химических реагентов (рабочих растворов). В качестве рабочих растворов могут быть использованы растворы кислот, щелочей и других химических реагентов, растворяющие отложения на внутренних поверхностях труб теплообменных аппаратов. Емкость 1 соединена трубопроводом с вентилем 2 с замкнутым контуром 3 который содержит емкость 4 для рабочих растворов, присоединяемую магистралью, снабженной насосом 5 к входу подвергаемого очистке аппарата 6. К выходу подвергаемого очистке аппарата 6. подсоединена магистраль, снабженная параллельно установленными фильтрами 7, присоединенными соответствующей магистралью к емкости 4 для рабочих растворов. Контур снабжен вентилем 8 для удаления из него отработанного (загрязненного) рабочего раствора. Для более эффективного осуществления процесса очистки отложений с внутренних стенок трубок теплообменных аппаратов 6 в устройстве, перед входом в подвергаемый очистке аппарат установлен турбулентный насос 9, выбираемый из числа известных. Подключение насоса к замкнутому контуру 3 осуществляется с помощью пары запорных вентилей 10. Устройство снабжается средством для подогрева (на чертежах не показано) рабочего раствора, размещаемым непосредственно в емкости 4 с рабочим раствором. Указанное средство может быть выбрано из числа известных. Это может быть ТЭН, теплообменник, подключенный к источнику пара или горячей воды и т.д. К магистрали между выходом подвергаемого очистке аппарата и фильтрами подключен через вентиль 11 вакуумный насос 12, выбираемый из числа известных. Для утилизации
использованного рабочего раствора устройство снабжено соединенной с замкнутым контуром магистралью через запорный вентиль 8 емкостью 13 для загрязненного раствора и емкостью 14 с нейтрализующим раствором, соединенной магистралью через запорный вентиль 15 с емкостью 13 для загрязненного раствора. Кроме того, устройство снабжено установленными в замкнутом контуре средствами 16 для улавливания органических примесей, например, абсорбционными колонками
Устройство работает следующим образом. В емкости 1 готовят рабочий раствор используемого для этой цели химического реагента (в это время вентиль 2 закрыт). Например, в случае использования кислот, концентрированную товарную кислоту разбавляют водой до требуемых разведении. В случае использования щелочей в емкость 1, заполняют водой и засыпают расчетное количество сухого едкого натрия или калия. После того, как рабочий раствор приготовлен, вентиль 2 открывают и с помощью насоса 5 закачивают рабочий раствор в емкость 4 для используемого в цикле очистки рабочего раствора. В это время вентиль 8 для удаления из него отработанного (загрязненного) рабочего раствора закрыт. После перекачки рабочего раствора вентиль 2 закрывают и с помощью насоса 5 обеспечивают циркуляцию рабочего раствора по замкнутому контуру 3. Водный раствор химических реагентов (рабочий раствор) взаимодействует с отложениями на внутренних поверхностях, которые частично растворяются, а частично переходят в раствор в виде суспензии. Из подвергаемого очистке аппарата 6 рабочий раствор по магистрали поступает на фильтры 7, где нерастворенные отложения задерживаются. Фильтры поочередно подвергают промывке, для чего с помощью соответствующей запорной арматуры (на чертежах не показана) поток жидкости к подвергаемому промывке фильтру перекрывают. Устройство может быть снабжено известными средствами контроля за степенью загрязненности рабочего раствора и степенью очистки внутренней поверхности труб подвергаемого очистке аппарата 6 (на чертежах не показаны). Для ускорения процесса удаления отложений периодически включают насос 9, создающий турбулентный режим подачи рабочего раствора, что позволяет более эффективно осуществлять процесс очистки отложений с внутренних стенок трубок теплообменных аппаратов, поскольку создает внутри них перепады давления, которые, как показывает практика, позволяют существенно повысить эффективность очистки. Вакуумный насос 12 удаляет выделяемые из рабочего раствора газы, обусловленных проведением
химических реакций между рабочими растворами и отложениями на внутренних поверхностях трубок, а абсорбционные колонки 16 улавливают органические примеси.
После завершения цикла очистки или утраты раствором моющих свойств циркуляцию рабочего раствора по замкнутому контуру 3 прекращают и отработанный рабочий раствор из замкнутого контура удаляют через вентиль 8 в емкость 13 для загрязненного раствора. Для нейтрализации загрязненного раствора в емкость 13 из емкости 14 подается нейтрализующий раствор, химический состав которого выбирается в зависимости от реагентов, содержащихся в отработанном (загрязненном) растворе.