Устройство для водоструйной обработки топочных экранов энергетических котлов

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики для очистки поверхностей нагрева котельных агрегатов от золошлаковых отложений. Устройство содержит сопловую головку в наклонной крепежной обойме с водилом и электроприводом на раме для обеспечения головке возвратно-качательных перемещений по конической поверхности преимущественно в горизонтальных направлениях и механизм поворота сопловой головки в вертикальной плоскости, а также снабжено соосными усеченными направляющими цилиндрическими дугами, торцы которых через опорную плиту прикреплены к экранным трубам котла, и по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям дуг установлены охватывающие « Ω» - образные пояса скольжения, жестко скрепленные как со стороны оснований, так и между собой, а наружный « Ω» - образный пояс связан штангами с рамой гидромонитора, при этом оси цилиндрических поверхностей усеченных дуг расположены в одной плоскости с осями экранных труб котла в наименьшем сечении амбразуры, причем эта плоскость пересекает вершину конуса, образующей которого является осевая линия сопловой головки. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы. 4 ил.

 

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике, а именно к устройствам для очистки поверхностей нагрева котельных агрегатов от золошлаковых отложений.

Известно устройство для очистки топочных экранов энергетических котлов [1], размещенное на амбразуре топочной камеры и содержащее сопловую головку с приводом ее перемещения во взаимно перпендикулярных плоскостях, установленных на подвижной платформе. Недостатком данного устройства является значительное удаление от амбразуры горизонтальной оси вращения сопловой головки, что вынуждает либо увеличивать размеры амбразуры, либо приближать все устройство к стенке котла, а это в обоих случаях из-за воздействия тепловой радиации топки снижает надежность работы устройства в целом.

Известно устройство для очистки топочных экранов энергетических котлов [2], содержащее сопло на каретке с возможностью взаимно перпендикулярного перемещения, а конец сопла шарнирно смонтирован на крышке люка амбразуры. Недостатком этого устройства является расположение его в непосредственной близости от стенок топки и сложность обслуживания, настройки и эксплуатации, так как передний конец сопла практически весь находится в амбразуре котла.

Известно устройство для очистки топочных экранов котельных агрегатов от золовых отложений паром или водой [3], содержащее обдувочную трубу с приводами вращательного и поступательного движения и со смонтированными на конце ее наклонными соплами, в которые поступает очищающий агент для обработки экранной стенки котла, а на этой же стенке установлен и сам аппарат. При незначительных размерах амбразуры основным недостатком этой конструкции является малая зона обслуживания, что вызывает необходимость увеличения количества аппаратов, а это, в свою очередь, усложняет условия эксплуатации и снижает надежность работы всего комплекса очистки в целом.

Наиболее близким к заявленному является устройство для очистки топочных экранов котельных агрегатов [4], размещенное на амбразуре топочной камеры и содержащее сопловую головку с приводом ее поворота и качания во взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом привод сопловой головки имеет связанные между собой блоком шестерен кривошип с кулисой и планетарную передачу с червячной парой, причем сопловая головка закреплена на червячном колесе, а привод подвижной платформы имеет зубчатый сектор, а сама платформа снабжена зубчатой рейкой. Хотя аппарат и имеет возможность в нерабочем положении находиться на определенном удалении от стенки топки котла, но его фокальная, плоскость пересечения осей струй проходит через сам механизм, что вынуждает увеличивать размеры амбразуры, а это, в свою очередь, снижает надежность работы устройства. С другой стороны, плотный наезд подвижной платформы к амбразуре исключает возможность визуального наблюдения за состоянием и характером поведения рабочих струй жидкости, что снижает удобство эксплуатации аппарата.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы и удобства эксплуатации при водоструйной обработке топочных экранов через минимально возможные размеры амбразур на стенках котлоагрегатов. Указанный результат достигается тем, что устройство, содержащее сопловую головку в наклонной крепежной обойме с водилом и электроприводом на раме для обеспечения головке возвратно-качательных перемещений по конической поверхности преимущественно в горизонтальных направлениях и механизм поворота сопловой головки в вертикальной плоскости, снабжено соосными усеченными направляющими цилиндрическими дугами, торцы которых через опорную плиту прикреплены к экранным трубам котла, и по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям дуг установлены охватывающие Q-образные пояса скольжения, жестко скрепленные как со стороны оснований, так и между собой, а наружный Q-образный пояс связан штангами с рамой гидромомонитора, при этом оси цилиндрических поверхностей усеченных дуг расположены в одной плоскости с осями экранных труб котла в наименьшем сечении амбразуры, причем эта плоскость пересекает вершину конуса, образующей которого является осевая линия сопловой головки.

Следовательно, технический результат изобретения выражается в неизменности положения точки пересечения (фокуса) осей водяных струй при любых углах наклона сопловой головки в пространстве, причем фокус расположен на плоскости, проходящей по осям экранных труб, т.е. через минимальное сечение амбразуры.

Как правило, предлагаемое устройство предназначено для парогенераторов с газоплотными топками, на экранных трубах которых выполнены 2-х или 4-трубные разводки под амбразуры с шириной 150 мм и высотой прямоугольника 260 мм. Для снижения вредного воздействия на элементы устройства тепловой радиации топки гидромонитор аппарата может быть отодвинут от амбразуры на наперед заданную величину, значение которой ограничено двумя факторами: углом наклона крепежной обоймы сопловой головки к водилу и условиями обеспечения компактности водяной струи. Поскольку след струи жидкости на противоположном экране котла (для условий качания водила из одного горизонтального положения в другое) представляет собой в общем случае нижнюю половину эллипса, полученного при пересечении конической поверхности прямой плоскостью под разными углами, то нелинейность траекторий следа струй при констатированных размерах топки можно сгладить только увеличением угла раскрытия конуса. Это обстоятельство при неизменном удалении устройства от амбразуры котла вынуждает увеличить размеры водила и выполнить соответствующие перерасчеты динамики его привода.

Если пренебречь требованиям спрямления траекторий следа струй, то уменьшение угла раскрытия конуса до размеров, при которых сопло в горизонтальном положении будет своей струей изображать окружность, вписанную в вертикальные границы противоположного экрана, то в этом случае, как вариант, водило может работать в режиме одностороннего непрерывного вращения в течение всего цикла обдувки, а само устройство при констатированной длине водила будет удалено на максимально возможное расстояние от амбразуры.

С другой стороны, требования к компактности участка водяной струи в сечении амбразуры котла определяют состояние и долговечность металла в разводке экранных труб. В зависимости от условий подвода жидкости, ее температуры и давления, наличия внутрисопловых устройств, степени шероховатости внутренних стенок подводящих труб и самого сопла свободная струя при вылете из сопла внешне может сохранять относительно долго компактную форму. Как показывает практика, дробление струи начинается сразу после соплового среза, и по мере ее полета в пространстве отдельные капли, оторвавшись от основной массы потока, движутся параллельно струе. Они и являются причиной расплывчатости границ струи, а на определенном удалении сопла от амбразуры и источником охлаждения труб разводки экранов в крайних положениях оси сопловой головки. Опытным путем установлено, что для конических сопел диаметром 12÷16 мм с внутренней фаской и направляющей решеткой при давлении воды 8,5÷10,5 кг/см2 участок компактной части струи воды, проходящей под углами ±45° к амбразуре из труб диаметром 60 мм с размерами 150×260 мм без какого-либо увлажнения их поверхности, составляет 750÷1050 мм. Расчеты и экспериментальные исследования с лазерной имитацией струи на пионерном образце аппарата водяной очистки показали, что для котла с шириной очищаемого фронта в пределах 10÷12 метров с криволинейностью следа струй, приемлемой для практического использования, оптимальный угол наклона крепежной обоймы сопловой головки к водилу составляет 45°±3°. Принятой компоновке соответствует расстояние между аппаратом и амбразурой котла 0,5÷0,7 метра, которое достаточно для значительного снижения отрицательного воздействия тепловой радиации топки на элементы устройства, что в итоге повышает надежность его работы, позволяет визуально оценивать состояние и характер поведения струй и облегчает выполнение профилактических работ.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А фиг.1 (конструкция с потенциальной возможностью перемещения фокуса струй в топку котла), на фиг.4 - вариант нерегулируемой конструкции положения шарниров рамы гидромонитора с расположением фокуса струй перед осевыми линиями экранных труб (вид сбоку и сверху).

Устройство для водоструйной обработки топочных экранов энергетических котлов содержит сопловую головку 1 и водило 2, один конец которого соединен через регулятор установки угла 3 с наклонной крепежной обоймой 4, а другой конец - с выходным валом редуктора боковой развертки 5. Редуктор 5 снабжен электроприводом 6 и хвостовиком 7 и закреплен на раме гидромонитора 8, которая шарнирно соединена с коромыслом 9 и имеет отверстия под штанги 10.

В верхней части коромысло 9 имеет серьгу 11, шарнирно соединенную с рычагом одноповоротного электрического механизма подъема-спуска 12 (МЭО), оснащенного электроприводом 13. Сам механизм МЭО смонтирован на отдельной платформе 14, которая крепится к экранным трубам 15. Рама гидромонитора 8 установлена на штангах 10 с гайками 16, а противоположные концы штанг 10 прикреплены к блокам скольжения 17, состоящим из Ω-образных поясов 18 и 19, связанных основаниями, а сами блоки скреплены между собой связями 20. Пояса 18 и 19 охватывают направляющие усеченные дуги 21 и между их цилиндрическими поверхностями смонтированы опоры качения 22. Направляющие усеченные дуги 21 посредством фланцев 23 прикреплены к опорной плите 24 таким образом, что без регулировочных прокладок 25 между плитой и фланцами геометрический центр усеченных дуг находится в глубине топки котла не менее чем на величину в один диаметр экранной трубы. Это заглубление геометрического центра усеченной дуги предусмотрено на случай недостаточной разводки по той или иной причине ширины экранных труб 15', расположенных по условиям технологии разводки в топочном пространстве.

Перед пуском в эксплуатацию устройства его узлы регулируют на необходимые угловые характеристики, для чего предварительно устанавливают угол наклона сопловой головки 1 к водилу 2 α=45°±3° и фиксируют эту установку регулятором 3. С соблюдением соосности на место сопловой головки 1 в крепежную обойму 4 монтируют лазерный имитатор струи (стандартная лазерная указка), а в амбразуре в плоскости осей экранных труб 15 (или 15') выставляют щиток, на котором наблюдают след лазерного луча. Установив водило 2 в вертикальное положение ручным или иным способом, перемещают раму гидромонитора 8 по направляющим дугам 21 и отслеживают движение луча по щитку в вертикальной плоскости. Регулировкой толщины прокладок 25 добиваются такого положения направляющих 21, при котором для всех положений луч имитатора струи будет проходить через фокус «F». Аналогично, выставляя раму гидромонитора 8 в положение, при котором ось имитатора струи будет горизонтальна, и совершая водилом 2 возвратно-качательные перемещения во круг оси OF, регулятором установки угла 3 корректируют угол α таким образом, что луч будет сконцентрирован в фокусе F. Если диапазоны регулировки выходят за пределы Δα=±3°, то посредством гаек 16 на штангах 10 всю раму 8 перемещают в необходимых направлениях и фиксируют гайками 16. Ограничения эксплутационных углов 180°-2α и β исходя из местных условий выставляют концевыми выключателями электроприводов.

Устройство работает следующим образом - при автоматическом или ручном пуске однозначно выполняют последовательность: открытие заслонки амбразуры (на чертеже не показана) => включение электроприводов устройства => подача воды на сопловую головку. Электроприводом 6 через редуктор 5 водилу 2 вокруг оси OF передается медленное вращательное движение. Вода через сопловую головку 1 компактной струей поступает в амбразуру через фокус F на противоположный обрабатываемый экран топки котла. На хвостовике 7 редуктора 5 установлены концевые выключатели (на чертеже не показаны), посредством которых по мере достижения струей угловой зоны противоположного экрана топки производится реверсивное переключение электропривода 6 и весь процесс повторяется в противоположном направлении. Одновременная работа электропривода 13 приводит в действие механизм МЭО 12, который своим рычагом через серьгу 11 и коромысло 9 по направляющим 21 перемещает вверх или вниз всю раму гидромонитора 8. Верхние и нижние положения сопловой головки 1 в пределах угла β ограничены концевыми выключателями МЭО (на чертеже не показаны). По мере окончания всего цикла водяной очистки останов устройства производят в обратной последовательности.

Таким образом, в зависимости от режима настройки работы МЭО (непрерывное или пошаговое перемещение исполнительного рычага механизма) по всей противоположной стенке топки котла водяная струя будет оставлять за собой след в виде пилообразных или параллельных с прямоугольными выступами дуг, а в амбразуре экранных труб геометрический центр сечения струи в любых ее положениях будет совпадать с фокусом «F», т.е. отодвинутая от стенки котла компоновка позволит работать аппарату водяной очистки в более щадящих условиях и повысит удобства эксплуатации и обслуживания устройства.

В настоящее время на Красноярской ТЭЦ-2 выполняются проектные проработки компоновок аппаратов ОВД с увеличенным расстоянием от амбразур для котлов серии БК3-500-140.

Источники информации

1. Устройство для очистки топочных экранов энергетических котлов. Авторское свидетельство СССР, № 468079, кл. F 28 G 1/16, заявка № 1751582/24-6 с присоединением заявки № 1864710/24-6 от 25.02.72.

2. Устройство для очистки топочных экранов энергетических котлов. Авторское свидетельство СССР № 765637, кл. F 28 G 1/16, заявка № 2656569/24-12 от 04.08.78.

3. Гаврилов А.Ф., Малкин Б.М. Загрязнение и очистка поверхностей нагрева котельных установок. - М.: Энергия, 1980. - 328 с., с ил.

4. Устройство для очистки топочных экранов котельных агрегатов. Авторское свидетельство СССР № 726411, кл. F 28 G 1/16, заявка № 2321812/29-1 от 30.01.76.

Устройство для водоструйной обработки топочных экранов энергетических котлов, содержащее сопловую головку в наклонной крепежной обойме с водилом и электроприводом на раме для обеспечения головке возвратно-качательных перемещений по конической поверхности преимущественно в горизонтальных направлениях и механизм поворота сопловой головки в вертикальной плоскости, отличающееся тем, что оно снабжено соосными усеченными направляющими цилиндрическими дугами, торцы которых через опорную плиту прикреплены к экранным трубам котла, и по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям дуг установлены охватывающие Ω-образные пояса скольжения, жестко скрепленные как со стороны оснований, так и между собой, а наружный Ω-образный пояс связан штангами с рамой гидромонитора, при этом оси цилиндрических поверхностей усеченных дуг расположены в одной плоскости с осями экранных труб котла в наименьшем сечении амбразуры, причем эта плоскость пересекает вершину конуса, образующей которого является осевая линия сопловой головки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к котельному оборудованию и предназначено для воздушной очистки поверхностей нагрева от осевших продуктов сгорания топлива. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к эксплуатации теплоэнергетического оборудования атомных и тепловых электростанций, и может быть использовано в системе циркуляционного водоснабжения турбин.

Изобретение относится к очистке теплообменных аппаратов во время их эксплуатации и может быть использовано в энергетической промышленности для очистки топочных экранов котлов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах для очистки поверхностей нагрева котла от отложений. .

Изобретение относится к устройствам для очистки поверхностей нагрева, преимущественно в котельных агрегатах. .

Изобретение относится к способу управления перемещением удлиненного элемента. .
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам шариковой очистки внутренней поверхности трубок конденсаторов паровых турбин и других теплообменников, и может использоваться для чистки поверхностей нагрева

Изобретение относится к струйной обработке поверхностей, в частности к устройствам для очистки поверхностей нагрева котельных агрегатов

Изобретение относится к технике очистки внутренней поверхности труб, преимущественно теплообменников кожухотрубного типа, и может быть использовано в химической, энергетической, металлургической, горной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам пневмоимпульсного обрушения сводов и очистки поверхностей аппаратов от отложений и может применяться в химической и металлургической промышленности, в горно-рудной и других отраслях

Изобретение относится к механической очистке трубок конденсаторов паровых турбин на тепловых и атомных электростанциях

Изобретение относится к области эксплуатации компрессорных станций магистральных газопроводов, в частности аппаратов воздушного охлаждения, и обеспечивает повышение эффективности очистки теплообменников аппаратов воздушного охлаждения

Изобретение относится к пневмоимпульсной технике и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для импульсного воздействия на газообразные, жидкие и твердые среды

Изобретение относится к конструкциям устройств парогазовой термической очистки поверхности металлоизделий из легких металлов от смол и смолообразований и может быть использовано в хлебопекарной промышленности для очистки алюминиевых хлебопекарных форм от смолонагара, а также в цветной металлургии для очистки металлошихты легких металлов от смол перед плавкой в печах

Изобретение относится к области очистки труб теплообменников чистящими телами в виде шаров

Изобретение относится к установкам для очистки поверхностей нагрева от наружных отложений и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, где существует проблема очистки теплообменных поверхностей
Наверх