Устройство для обдувки поверхностей нагрева котла

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может использоваться в котлах малой и средней мощности, работающих на твердом топливе, при сжигании которого на поверхностях нагрева образуются рыхлые золовые отложения, для их регулярной автоматической обдувки.
Поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов, в процессе работы на твердых топливах, подвергаются загрязнению золой и для сохранения эффективного теплообмена требуется их регулярная очистка. В частности, для котлов, работающих на растительных отходах характерен интенсивный занос конвективных поверхностей нагрева слоем мелкодисперсной рыхлой золы, образующей непрочный слой толщиной от нескольких миллиметров до сантиметров с низким коэффициентом теплопроводности, значительно снижающий эффективность работы котла.
Методические указания, например РД 34.27.104-92, рекомендует применять для эксплуатационной очистки конвективных поверхностей нагрева глубоковыдвижные аппараты паровой обдувки с вращательно-поступательным движением обдувочной трубы. В качестве рабочего агента следует использовать перегретый пар с температурой не менее 350°С и давлением 1-4 МПа. Для установки аппарата необходим пустой газоход шириной не менее 800 мм. В большей части известных технических решений реализованы именно эти рекомендации.
В то же время для котлов малой и средней мощности характерны низкие параметры пара, 0,9-2,4 МПа с температурой 170-250°С и небольшие размеры конвективных газоходов, сторона сечения которых не превышающие трех метров, а трубные пакеты плотно упакованы, без широких пустых проходов. Эти обстоятельства затрудняют размещение паровых обдувочных аппаратов и использование в соответствии с рекомендациями. Использование же в качестве рабочего агента насыщенного или слабо перегретого пара, сопровождается конденсацией и выбросом с паром капельной влаги, приводящей к эрозионному износу труб, либо к слипанию и упрочнению отложений. Опыт эксплуатации таких устройств показал вероятность обоих проявлений одновременно, в зависимости от удаленности участка от обдувочной трубы. Кроме того, работающее устройство паровой обдувки потребляет значительную долю вырабатываемого котлом малой мощности пара, что приводит к понижению при этом давления пара в барабане котла и перерасходу топлива.
Применение сжатого воздуха в качестве рабочего агента показало высокое качество очистки рыхлых отложений обдувочными аппаратами и пригодно, также, для водогрейных котлов, однако приготовление сжатого воздуха требует существенных капитальных и эксплуатационных затрат.
В качестве прототипа принята полезная модель по патенту №178823 RU. Эффект очистки устройством достигается за счет кинетической энергии высокоскоростных струй обдувочного пара, истекающих из его сопл и направленных на очищаемую поверхность. Соответственно ей присущи ранее описанные недостатки.
Цель разработки - создание устройства, пригодного для установки на котлах без учета параметров теплоносителя и обеспечение технического результата в виде повышения эффективности очистки конвективных поверхностей нагрева котлов малой и средней мощности.
Технический результат в виде повышения эффективности очистки достигается за счет того, что устройство для обдувки поверхностей нагрева котла, содержащее снабженную сопловой головкой обдувочную трубу с механизмами ее подачи и вращения, размещенными на подвижной каретке, содержит установленную на этой же каретке воздуходувку для подачи в обдувочную трубу воздуха с избыточным давлением от 20 до 50 кПа через вращающееся уплотнение. В качестве воздуходувки может использоваться, например, «вихревая воздуходувка», «турбовоздуходувка» или высоконапорный вентилятор с высокой скоростью вращения рабочего колеса, обеспечивающий обозначенный напор и необходимый расход обдувочного воздуха при малых габаритах самого устройства, позволяющих его установить на подвижной каретке обдувочного аппарата.
Повышения эффективности очистки достигается за счет замены рабочего агента с перегретого пара или сжатого воздуха, подаваемого в аппарат по трубопроводу снаружи на воздух, подаваемый с избыточным давлением 20-50 кПа воздуходувкой, установленной внутри аппарата. Испытания показали, что для очистки поверхностей нагрева от рыхлых несвязанных отложений достаточна скорость обдувающей поверхность струи от 25 м/с. К примеру, такую скорость на расстоянии 1 метр от сопла лаваля диаметром 6 мм обеспечивает подача сжатого воздуха с давлением 8 атмосфер (800 кПа). Такая же скорость обеспечивается и при подаче воздуха через сопло диаметром 25 мм с начальным давлением 20 кПа. Расход обдувочного агента составляет при этом 0,055 и 0,085 кг/с соответственно. Обеспечивая тот же очистительный эффект. При этом расход электроэнергии на подачу сжатого воздуха будет в 6-9 раз выше, в зависимости от эффективности непосредственно используемых компрессора и воздуходувки. Кроме того, предлагаемому устройству не требуется оборудование и обслуживание трубопроводов с арматурой для подачи обдувочного агента, что дополнительно уменьшает затраты и повышает эффективность очистки.
Рекомендуется подача воздуха с давлением в диапазоне от 20 до 50 кПа исходя из доступности и массогабаритных показателей промышленно выпускаемых воздуходувок и рационального покрытия конвективных поверхностей нагрева котлов малой и средней мощности рабочей зоной обдувочных устройств. Указанное давление обеспечивает радиус уверенной обдувки рыхлых отложений 1-1,5 метра, чего достаточно для большинства котлов указанных выше типов.
Конструкция заявляемого устройства схематично изображена чертеже. Устройство содержит корпус 1, обдувочную трубу с сопловой головкой 2, подвижную каретку 3, установленный на корпусе 1 привод 4 возвратно-поступательного движения каретки 3 и установленные на каретке привод вращательного движения 5 обдувочной трубы 2 и воздуходувку 6, напорный патрубок которой подключен трубопроводом со свободно вращающимся уплотнением 7 к обдувочной трубе 2.
Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателей приводов 4, 5 и воздуходувки 6 начинается вращение обдувочной трубы с сопловой головкой 2, поступательное движение каретки 3 с закрепленными на ней узлами и подача воздуха для обдувки. Обдувочная труба вводится в газоход котла и обдувочный агент через сопловую головку струей подается на очищаемые поверхности нагрева котла. После завершения поступательного движения каретки 3 привод 4 переключается на возвратное движение. При этом обдувка поверхностей нагрева продолжается. После завершения возвратного движения, в исходном положении все электроприводы отключаются.
Таким образом, описанные конструктивные преимущества заявленной полезной модели позволят найти ей широкое применение для автоматической очистки поверхностей конвективных труб паровых и водогрейных котлов малой и средней мощности от рыхлых золовых отложений.