Система газоимпульсной очистки

Обзор проблемы

В современных экономических условиях, когда большинство предприятий находятся на грани выживания, в том числе из-за резкого повышения цен на топливо, необходимо искать нетрадиционные технические решения, позволяющие экономить топливо, особенное такое дефицитное, как мазут. Одним из основных направлений экономии жидких и твёрдых видов топлива (мазут, дизтопливо, уголь, торф, древесные отходы и пр.) является повышение эффективности работы паровых и водогрейных котлов, сжигающих эти виды топлива, за счёт предотвращения загрязнения их поверхностей нагрева золовыми отложениями, содержащимися в дымовых газах.

Длительное время основными способами очистки поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов были, как правило, паровая продувка и дробеочистка.

---

День вчерашний

Длительный опыт эксплуатации паровых и водогрейных котлов, котлов-утилизаторов, нагревательных печей нефтеперерабатывающих заводов, оборудованных традиционными средствами очистки поверхностей нагрева, показали их недостаточную эффективность и надёжность, что в значительной мере снижает экономичность работы котлоагрегатов (уменьшает КПД на 2÷3%) и требует больших трудозатрат на производство ручной очистки.

Кроме того, эти способы очистки обладают рядом других существенных недостатков, а именно:

• паровая обдувка, наряду со значительными энерго- и трудозатратами, способствует коррозионному и эрозионному износу поверхностей нагрева, особенно при сжигании высокосернистых топлив, что сокращает срок их службы в 1,5÷2 раза, наличие влаги способствует затвердеванию отложений на трубах за счёт сульфатации, следствием чего являются частые остановки котлоагрегатов для ручной чистки;
• дробеочистка является сложным и энергозатратным устройством, требует значительных трудозатрат в процессе её эксплуатации и производстве ремонтных работ, не обеспечивая при этом эффективную и надёжную очистку из-за больших потерь дроби и застревания дроби в трубной системе устройства очистки и в поверхностях нагрева.

День сегодняшний

Этих недостатков лишены разработанные в АО НПО ЦКТИ, на основе собственных исследований, системы газоимпульсной очистки ГИО с малогабаритными импульсными камерами, предназначенные для очистки от отложений конвективных поверхностей нагрева промышленных котлоагрегатов ДКВР, ДЕ, КВГМ, ПТБМ, ГМ, БКЗ, котлов-утилизаторов металлургических, химических и нефтехимических производств, нагревательных печей нефтеперерабатывающих заводов. Системы ГИО газоимпульсной очистки в настоящее время широко применяются в России, странах СНГ и Прибалтики в промышленной энергетике и энерготехнологии. Разработанные системы ГИО газоимпульсной очистки обладают различной степенью автоматизации, вплоть, до полностью автоматизированных.

Как работает система газоимпульсной очистки ГИО

Принцип работы ГИО газоимпульсной очистки заключается в воздействии на отложения, образующиеся на поверхностях нагрева направленной ударной акустической волны, генерируемой за счёт взрывного горения ограниченного объёма газовоздушной смеси (0,01÷0,1 м³), осуществляемого в импульсной камере (ИК), размещаемой вне газохода. За счёт истечения из ИК продуктов сгорания происходит комплексное волновое и термогазодинамическое воздействие на наружные отложения, теплообменные и ограждающие поверхности.

В качестве рабочих компонентов используется природный газ, топливный или баллонный газ (пропан) и компрессорный или вентиляторный воздух.

Из чего состоит система газоимпульсной очистки ГИО

Основными конструктивными элементами системы ГИО газоимпульсной очистки являются: импульсные камеры, блоки сопловые, коллекторы, технологический блок (автоматизированный вариант), блок управления системой. Импульсные камеры предназначены для организации процесса взрывного горения и направления продуктов взрывного горения и создаваемых ударных волн на поверхность нагрева.

Импульсная камера d219 мм. Смесепроводы d60 мм. Сопловой блок. Кран шаровый газовый. Кран шаровый газовый (продувка). Вентиль игольчатый регулирующий. Манометр с шаровым краном. Напоромер с шаровым краном. Кран шаровый воздушный. Узел смешения. Дроссельная шайба. Запорный вентиль смесепроводов. Свеча зажигания. Демпфер. Кран шаровый дренажный.

Импульсная камера представляет собой цилиндрическую ёмкость, разделённую специальной диафрагмой. Она имеет патрубки для присоединения к смесепроводу и к переходу, соединяющему импульсную камеру с сопловым блоком.

Импульсные камеры соединяются с газоходом котла при помощи выхлопных патрубков (сопел).

Для обеспечения газоплотности и исключения воздействия, оказываемого за счёт реакции импульсной камеры на конструкционные элементы котла, предусмотрены специальные уплотнения мест прохода сопел через ограждающие стены котла.

Блок сопловой предназначен для ввода продуктов взрыва газовоздушной смеси в газоход котла и для изоляции оборудования ГИО газоимпульсной очистки от проникновения дымовых газов из газохода котла в промежутках между циклами очистки.

Коллекторы предназначены для распределения газовоздушной смеси на импульсные камеры при помощи специального переключателя или клапанов с электромагнитным или пневматическим приводом.

Технологический блок ГИО газоимпульсной очистки (автоматизированный вариант) устанавливается непосредственно около котла и выполняет все технологические функции в соответствии с алгоритмом работы системы очистки.

С одной стороны технологического блока выведен смесепровод, соединённый с коллектором, а с другой стороны подводится газ от газопровода или газовых баллонов. В технологическом блоке размещены: вентилятор, узел смешения, узел зажигания и блок управления.

Технологический блок может работать в режиме ручного или автоматического управления и управляться с места или дистанционно.

Блок управления со степенью защиты IP66 выполнен на базе стандартного контроллера и осуществляет выполнение алгоритма работы и контроль режима работы системы ГИО газоимпульсной очистки.

К блоку управления подводится кабелем переменное напряжение 220В 50 Гц.

Периодичность очистки – от одного раза в сутки (для котлов) до одного раза в неделю (для камер конвекции). Продолжительность цикла очистки 10÷15 минут, расход газа (пропана) на цикл очистки – 0,5÷2,5 кГ.

Преимущества систем газоимпульсной очистки ГИО

Безопасность

Работа ГИО газоимпульсной очистки не вызывает вредных воздействий на обслуживающий персонал и конструктивные элементы котла. При работе без звукоизоляции уровень шума в котельной в местах установки импульсных камер составляет 80÷90 дБ. С помощью звукоизоляции он может быть значительно снижен.

Система ГИО газоимпульсной очистки не содержит вращающихся узлов, располагающихся в газоходе котла. В процессе работы взаимное расположение узлов и деталей не изменяется. В промежутках между ревизиями котлов система ГИО газоимпульсной очистки не требует профилактических ремонтов.

Чистит любые золовые отложения

ГИО Газоимпульсная очистка успешно применяется на котлах, сжигающих жидкие и твёрдые топлива, а также на котлах-утилизаторах и энерготехнологических агрегатах различного назначения. ГИО Газоимпульсная очистка используется для очистки поверхностей нагрева, работающих в среде как нейтральных, так и агрессивных газов (SO2, HF и другие).

Неизменный уровень КПД котла

Регулярное включение ГИО газоимпульсной очистки в работу позволяет поддерживать поверхности нагрева в чистом состоянии и обеспечивать КПД, значение которого близко к расчётному.

Высокая степень защиты

Система ГИО газоимпульсной очистки находится в постоянной готовности к работе и приводится в действие нажатием кнопки с пульта управления или автоматически.

Отсутствие "мёртвых зон" при очистке

Генерируемые импульсными камерами ударные волны распространяются во все точки газохода котла, что обеспечивает равномерную очистку поверхностей нагрева.

Высокая технологичность

Система ГИО газоимпульсной очистки проста в изготовлении и монтаже. Систему газоимпульсной очистки ГИО можно устанавливать не только на сооружаемых котлах, но и на котлах, находящихся в эксплуатации. Время простоя котла для монтажа установки ГИО газоимпульсной очистки составляет 5÷10 суток и зависит от количества монтируемых импульсных камер.

Что даёт применение системы газоимпульсной очистки ГИО

Применение ГИО газоимпульсной очистки взамен штатных средств очистки, кроме экономии электроэнергии за счёт улучшения аэродинамики газохода и сокращения затрат за счёт исключения ручной очистки, позволяет значительно повысить эффективность работы конвективных поверхностей нагрева котлов и камер конвекции.

КПД паровых и водогрейных котлов, работающих на жидком и твёрдом топливах, за счёт применения ГИО газоимпульсной очистки повысился на 1,5÷2%.

Применение устройств ГИО газоимпульсной очистки для очистки камер конвекции нефтенагревательных печей НП3 позволило повысить эффективность работы конвективных поверхностей нагрева. Так, например, внедрение системы газоимпульсной очистки ГИО на печах П-100 и П-102 установки ЛК-6У Мозырского НПЗ позволило снизить температуру дымовых газов за камерами конвекции на 15÷30°C. На печи 301/2 Чимкентского НПЗ после внедрения в 1992 году ГИО газоимпульсной очистки температура сырья за конвективной камерой повысилась на 3°C. На печи П-102 Ачинского НПЗ в 1993 году за счёт ГИО газоимпульсной очистки температура дымовых газов была снижена на 50°C при повышении температуры сырья на 4°C. На камерах конвекции печей П-2/1 и П-102 Киришского НПЗ после внедрения ГИО газоимпульсной очистки температура дымовых газов снизилась на 18÷20°C.

Вышеприведённые данные свидетельствуют об эффективности использования устройств газоимпульсной очистки ГИО на камерах конвекции нефтенагревательных печей, а также на котлах-утилизаторах, установленных за этими печами.

За системой газоимпульсной очистки ГИО – будущее

Опыт длительной эксплуатации ГИО газоимпульсной очистки показал более высокую надёжность и эффективность по сравнению с аппаратами паровой и воздушной обдувки, устройствами дробеочистки, системами ударной очистки и виброочистки. Это позволило начать производство котлов с ГИО газоимпульсной очистки в России. В течение ряда лет Кусинский завод выпускает экономайзеры паровых котлов, используя в качестве штатных средств очистки системы ГИО газоимпульсной очистки. В последнее время Дорогобужский, Бийский и Белгородский котельные заводы комплектуют выпускаемые ими котлы системами ГИО газоимпульсной очистки. Однако технический уровень систем ГИО газоимпульсной очистки, поставляемых котлостроительными заводами и некоторыми другими фирмами часто не соответствует современным требованиям.

За ГИО газоимпульсной очисткой – в Полиформ

В настоящее время ЗАО "Полиформ" совместно с АО НПО ЦКТИ производит системы ГИО газоимпульсной очистки и успешно внедряет их на различных предприятиях. В Карелии это Петрозаводская ТЭЦ (автоматизированный вариант), ОАО ССЗ "Авангард", Петрозаводские Тепловые Сети, ОАО "Петрозаводскмаш" (варианты с ручным управлением).

В результате применения ГИО газоимпульсной очистки на котлах различных типов вышеуказанных объектов получен экономический эффект, позволяющий окупать затраты на внедрение ГИО газоимпульсной очистки только за счёт экономии топлива в срок от полугода до года.ЗАО "Полиформ" осуществляет как выполнение всего объёма работ "под ключ", на уже действующих котлоагрегатах (разработка техдокументации, изготовление, монтаж, пуско-наладка систем ГИО газоимпульсной очистки с выдачей режимных карт, инструкций по эксплуатации и техническое описание), так и выполнение отдельных видов работ при поставке котлостроительными заводами новых котлов с ГИО газоимпульсной очисткой (пуско-наладка и т.п.), проводит работы по реконструкции и автоматизации систем ГИО газоимпульсной очистки при наличии на объектах систем ГИО газоимпульсной очистки, работающих недостаточно эффективно по различным причинам.