Способ очистки внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов от накипи и устройство для его реализации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ ОТ НАКИПИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(71) Заявитель Малое предприятие ВЮ ЭСНГ(73) Патентообладатель Федорович Элла Николаевна(57) 1. Способ очистки внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов от накипи, включающий импульсное намагничивание экранной трубы постоянным магнитным полем, отличающийся тем,что намагничивание осуществляют с частотой 0,05-0,1 Гц парами установленных диаметрально противоположно индукторов, при этом сердечники индукторов прижимают к экранной трубеусилием 100-1000 Н. Фиг. 1 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сердечник индукторов прижимают к экранной трубе на уровне форсунок в топке остановленного и заполненного нагретой, периодически дренируемой водой котла. 1894 1 3. Устройство для очистки внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов от накипи,содержащее источник питания, генератор импульсов, накопительный конденсатор, коммутирующий элемент и индукторы, отличающееся тем, что сердечники индукторов соединены магнитопроводом по два, пары индукторов установлены диаметрально противоположно, при этом торцы сердечников имеют цилиндрическую выемку, образующую заостренные кромки, которыми индукторы прижаты к трубе с помощью немагнитных шин с захватами. Изобретение относится к очистке поверхности от отложений и может использоваться для очистки накипи с поверхности теплообменных аппаратов из ферромагнитных материалов. Известный способ паро-кислотной очистки внутренних поверхностей котельных труб -1430669 22 27/48 экологически опасен и очень дорог - после 5-6-ти очисток трубы ветшают, а котел приходит в негодность. Устройство для удаления шлама из барабана котла -1312310 22 37/54 лишено перечисленных недостатков. Однако неприменимо для очистки экранных труб, очистка которых наиболее важна, так как именно трубы осуществляют теплопередачу в котлах. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки поверхности 1, заключающийся в воздействии на поверхность электромагнитным полем, при этом величину напряженности магнитного поля повышают до величины соответствующей индукции насыщения ферромагнитного материала, а затем напряженность магнитного поля уменьшают до величины соответствующей остаточной индукции. Однако, намагнитить поверхность до индукции насыщения переменным магнитным полем крайне затруднительно - требуется применение сверхпроводящей электромагнитной системы. Кроме того, чтобы получить в металле остаточную индукцию, намагничивающее поле нужно выключить полностью, а не уменьшать до какой-либо величины. В результате указанных неточностей реализация способа по патенту 40 практически затруднена. Наиболее близким к устройству для реализации предлагаемого способа является устройство, предложенное в способе очистки поверхности - патент 40, которое содержит источник питания, генератор импульсов, накопительный конденсатор, коммутирующий элемент и электромагнит в результате воздействия на очищаемую поверхность переменного магнитного поля происходит ее намагничивание, однако намагничивающий импульс настолько слаб, что намагничивание до индукции насыщения не происходит, в результате очистка, например, парового котла ДКВР 10/13 занимает более 30 суток, при этом огневая поверхность экранных труб в конвективном пучке не очищается. Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и удешевление очистки паровых и водогрейных котлов от накипи - полное отслаивание накипи от всей поверхности нагрева, размельчение ее до порошкообразной массы и удаление из котла. Поставленная техническая задача достигается тем, что одну из экранных труб сжимают сердечниками индукторов, например с усилием равным 100-1000 Н. При этом сердечники осуществляют импульсное намагничивание с частотой соответствующей 0,05-0,1 Гц, что равно 3-6 импульсов в минуту. В импульсе магнитное поле магнитная индукция которого составляет 1,2-1,6 Тл постоянно. Сжатие трубы с усилием сердечниками индукторов обеспечивает намагничивание металла до насыщения,частота импульсов позволяет учесть инерционность периодически намагничиваемом и размагничиваемой массы металла. Постоянная величина магнитного поля в импульсе исключает синусоидальные колебания, имеющие место, например при использовании НЕ выпрямленного тока из сети и снижающие величину магнитной индукции, значения которой в диапазоне 1,2-1,6 Тл в месте непосредственного контакта с трубой позволяют вызвать эффект периодического расширения и сжатия металла на межатомном уровне, следствием чего является появление сдвигающих напряжений между колеблющимся металлом и неподвижной накипью. Поставленная техническая задача осуществляется устройством, которое содержит четыре индуктора, это позволяет соединить их магнитопроводом по два, установить диаметрально противоположно и полностью замкнуть магнитный поток на металл трубы. При этом уменьшены потоки рассеяния, магнитный поток усилен, а экранные трубы оказываются между намагничивающими их сердечниками. Противоположные торцы сердечников имеют цилиндрические выемки, диаметр которых на величину равную например 1-5 мм меньше наружного диаметра трубы, что приводит к образованию заостренных кромок, на которых концентрируется магнитный поток. Имеется возможность упора кромок в зачищенную до металла поверхность трубы, что приводит к передаче на трубу как основного - сконцентрированного магнитного потока, так и потоков рассеяния на кромках. 1894 1 Сердечники заостренными кромками прижаты с усилием к поверхности трубы, что обеспечивает намагничивание. Прижим осуществляется немагнитной шиной с захватами, для предотвращения передачи магнитного потока на шину и захваты. Установка индукторов на уровне форсунок остановленного котла позволяет подавать максимальную величину магнитного поля в ту часть котла, где наибольшее количество плотной и прочно скрепленной с поверхностью накипи. Установка на одну из экранных труб необходима потому, что позволяет замкнуть и тем самым сконцентрировать магнитный поток, создаваемый парой индукторов, соединенных магнитопроводом и следовательно транспортировать магнитный поток по всей длине трубы, и достаточна, так как все экранные трубы соединены между собой скрепляющими шинами и соединены с барабанами и коллекторами, поэтому вся магнитная масса котла становится естественным магнитопроводом, о том что это так свидетельствует очистка верхнего и нижнего барабана на пятый день работы устройства. Заполнение котла до верхнего уровня нагретой например до 80-95 С, периодически дренируемой водой позволяет получить дополнительный эффект, так как вода также подвергается намагничиванию и приобретает все свойства магнитной воды, то есть растворяет соли и окислы, что происходит интенсивнее при ее нагревании, а периодическое дренирование позволяет удалять шлам из котла по мере его образования вместе с дренажной водой. Таким образом, сущность изобретения состоит в том, что одну из экранных труб сжимают сердечники индукторов, которые осуществляют ее импульсное намагничивание с определенной частотой постоянным магнитным полем, которое создают подавая от источника питания через генератор импульсов, накопительный конденсатор и коммутирующий элемент электрический ток на индукторы с сердечниками. Что позволяет периодически намагничивать до насыщения весь металл котла и массу находящейся в нем воды при помощи четырех индукторов, установленных диаметрально противоположно, магнитопровода, соединяющего их по два, заостренных кромок сердечников, которые прижаты к трубе посредством немагнитных шины с захватами и гайками на уровне форсунок в топке остановленного и заполненного нагретой периодически дренируемой водой котла, в результате чего возникают периодические колебания металла на межатомном уровне, вызывающие отслаивание и превращение в порошкообразную массу неподвижной немагнитной накипи, частичное растворение ее намагниченной водой и удаление из котла в процессе дренирования. Предлагаемый способ осуществляют при помощи устройства для очистки внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов от накипи которое показано на фиг.1. Устройство состоит из генератора 1, содержащего трансформатор 2, понижающий напряжение до 24-42 В и электрическую схему 3 ( показана на фиг.2), подающую импульсы с частотой 0,05-0,1 Гц выпрямленного тока силой 1-3 А на индукторы 4 с сердечниками 5, которые соединены магнитопроводом 6, противоположные торцы сердечников 5 имеют цилиндрическую выемку 7, образующую заостренные кромки 8, которые прижаты к экранной трубе 9 немагнитными шиной 10 с захватами 11 и гайками 12 с усилием 100-1000 Н. Устройство работает следующим образом генератор 1 включают в сеть переменного тока напряжением 220 В, потребляемое напряжение трансформатор понижает например до 24 В, а электрическая схема 3 обеспечивает выпрямление тока и его пульсацию с частотой, равной например 0,1 Гц, а также подачу на обмотку индуктора 4. Электрический ток протекая по обмотке индукторов 4 вызывает магнитный поток , который намагничивает сердечники 5, магнитопровод 6 замыкает магнитный поток в сердечниках 5, которые передают его на трубу 9, благодаря кромкам 8 на выемках 7 и намагничивают трубу 9, создавая в месте контакта магнитное поле с магнитной индукцией, например 1,2 Тл. При этом сердечники 5 посредством шин 10 с захватами 11 и гайками 12 прижимают к трубе с усилием, равным например 100 Н. Сжатие экранной трубы 9 с усилием посредством передачи усилия через немагнитные шину 10 с захватами 11 и гайками 12 на заостренные кромки 8 сердечников 5 позволяет намагнитить трубу до индукции насыщения. Так как все экранные трубы соединены между собой и связаны с барабанами и коллекторами,магнитный поток намагничивает металл всего котла - происходит расширение на межатомном уровне, а в промежутке между импульсами происходит сжатие. 1894 1 На пятые сутки работы устройства барабаны парового котла очищаются до металла - это происходит раньше, чем на экранных трубах, ибо на барабанах температурные напряжения меньше и накипь слабее скреплена с поверхностью металла, затем очищаются прямоточные трубы, последними освобождаются от накипи изогнутые трубы конвективного пучка. Продолжительность работы импульсатора 10 суток, отслоившийся шлам уносится с дренажной водой. Предлагаемое устройство спроектировано, изготовлено и испытано МПВЮЭСНГ под названием Импульсатор электромагнитный ИЭ 111-94 Д. Разработаны и внесены Белгосстандартом в реестр государственной регистрации Технические условия Рег 002772 от 20.12.95 г. оставитель Е.В. Федоров Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 1859 Тираж 20 зкз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь.