Способы защиты рекуператоров ОПТ в условиях отличных от Технического задания

I. Введение

Имеют место случаи, когда «Заказчик» в своем техническом задании (ТЗ) не указывает ряд реальных эксплуатационных ситуаций, которые в дальнейшем являются причиной выхода из строя рекуператоров ОПТ.

Особенно сильно влияют на срок службы рекуператоров ОПТ следующие неуказанные в ТЗ факторы:

  • наличие резких скачков температуры отходящих газов перед ОПТ в сторону их увеличения, что приводит к перегреву теплообменных поверхностей и в дальнейшем (при цикличности процессов) имеет место разрушение конструкций, особенно в районе входного участка;
  • неуказанная реальная запыленность газового потока влечет за собой интенсивное забивание каналов ОПТ по дымовой стороне, что в свою очередь приводит е резкому снижению эффекта теплосъёма, а также к увеличению аэродинамического сопротивления греющей среды;
  • неуказанная минимальная температура газового потока, особенно содержащего сернистые соединения, влечет за собой конденсацию паров воды ( H2O), образовывая росу, в которой растворяются имеющиеся в газах окислы серы и вследствие этого получаются слабые растворы кислот, интенсивно разъедающие теплообменные поверхности ОПТ.

Учитывая многообразие и сложности технико-технологических ситуаций, компания ООО «Термо-Северный поток» ( ООО «ТСП») совместно со специализированными организациями проводит внедренческие и проектно-конструкторские работы по защите рекуператоров ОПТ от вышеуказанных негативных процессов. Ниже приведены ряд способов по защите рекуператоров ОПТ.

II. Защита от перегрева

Типовая схема по защите рекуператора от перегрева была разработана институтом «Стальпроект» и реализована почти на всех нагревательных печах прокатного производства. Принципиальная сущность данной схемы заключается в том, что осуществляется сброс «горячего» воздуха, нагретого в рекуператоре, в дымоход перед рекуператором.

Рациональность схемы (см. рис.1 в приложении к данной пояснительной записки) заключается в том, что задается определенная максимальная температура дымовых газов перед рекуператором, которая является контрольной в части защиты рекуператора от перегрева. Если указанная температура превысит контрольного значения, то срабатывает на открытие клапан «К», смонтированный на отводном трубопроводе «горячего» воздуха и в этом случае часть «горячего» воздуха будет подаваться в дымоход перед рекуператором. При этом будет происходить процесс смешения дымовых газов с «горячим» воздухом и в результате температура дымовых газов понизится до контрольной и тогда клапан «К» автоматически сработает на закрытие.

Данная система монтируется с установкой, только КИПиА и не требует дополнительного дорогостоящего оборудования.

Указанная схема является более рациональной по сравнению со схемами, описанными в технической литературе и в том числе в книге «Рекуператоры для промышленных печей» (автор Тебеньков Т.Б.).

III. Ликвидация загрязнённости и запылённости ОПТ

В части ликвидации запыленности, загрязненности и отложений на теплообменных поверхностях ОПТ компания ООО «ТСП» провела ряд работ в этом направлении. В частности были проведены работы по ликвидации технологических отложений на теплообменных поверхностях рекуператора, установленного за печью предприятия «Казцинк» с использованием генератора ударных волн марки ГУВ38ПМД, который позволяет:

  1. Производить эффективную очистку поверхности нагрева от отложений различной прочности;
  2. Поддерживать стабильные значения сопротивления газового тракта;
  3. Увеличить среднюю эксплуатационную теплопроизводительность и КПД
  4. Осуществлять очистку поверхностей нагрева на работающих тепловых агрегатах;
  5. Исключить сезонные работы, связанные с демонтажем, очисткой и монтажом загрязнённых поверхностей нагрева за время рабочей компании;
  6. Получить значительную экономию топлива, снизить затраты на собственные нужды и повысить культуру производства;
  7. Производить очистку поверхностей нагрева нескольких тепловых агрегатов применяя один переносной генератор;

За основу действия генератора ударных волн положен способ, названный «ударно-волновая очистка», который заключается в использовании энергии ударной волны для разрушения удаления наружных отложений с поверхности нагрева.

Генерация ударной волны осуществляется генератором ударных волн с использованием специально созданных энергетических зарядов.

Продукты генерации при движении в сопле генератора со скоростями, большими, чем скорость звука, на выходе из сопла формируют комплекс «ударная волна+скоростной поток продуктов сгорания», который направляется на очищаемые поверхности. Эффект ударной волны заключается в динамическом нагружении слоя отложений волнами сжатия и разрежения, т.е. к отложениям прикладывается знакопеременная нагрузка, которая разрушает отложения тем быстрее и меньшими затратами, чем выше динамика прикладываемых нагрузок.

Использование порохов, характеризующихся высокими скоростями химического превращения позволяет получить импульсы ударной волны практически любой интенсивности за счет изменения массы навески порохов и геометрии сопловых насадок генератора, и тем самым, снять все конструктивные сложности.

Возможность выбора частоты и амплитуды ударной волны позволяет рационально использовать генератор, удаляя отложения, в зависимости от их прочности, без нарушения целостности металлоконструкций тепловых агрегатов. В этом смысле сам способ воздействия ударной волны на отложения следует признать достаточно универсальным для решения задач чистки теплообменных поверхностей.

Генератор ударных волн является переносным устройством, с дистанционным спусковым механизмом, не требует подвода какого либо питания, что позволяет одним генератором производить очистку на нескольких агрегатах в нужное Вам время, с нужной Вам частотой. Малый вес (не более 10кг) автономность и транспортабельность генератора позволяют за короткий срок практически, без каких либо конструктивных изменений тепловых агрегатов оснастить их под генератор на уровне штатного очистного оборудования.

Опыт очистки теплообменных поверхностей с использованием ударных волн компания ООО «ТСП» считает положительным. Данное положение подтверждается фотографиями, где (см. приложение, рис.2) показана входная решетка ОПТ до очистки отложений, а ( см. рис.3) после очистки с применением генератора.

Однако необходимо отметить весьма существенный недостаток, который присущ данному методу очистки, а именно невозможностью полностью автоматизировать указанный процесс, т.е. операции по зарядке генератора пороховыми зарядами необходимо выполнять вручную. Учитывая данное обстоятельство , ООО «ТСП» обратилось к организации ООО «НПП «ИСТА» (г. Санкт-Петербург) которая осуществляет комплекс работ по очистке теплообменных поверхностей с помощью, изготавливаемых ими пневмопушек. Принцип действия пневмопушки основан на создании мощного импульса струн сжатого воздуха, накопленного в коллекторах системы, и на ударную волну, формирующуюся в выходном стволе пневмопушки. Система трубопроводов сжатого воздуха, сами пневмопушки, укомплектованные быстродействующими клапанами, могут работать в автоматическом режиме, могут работать в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала. Данное обстоятельство является положительным фактором и ООО «ТСП» приняло решение о проведении совместных работ с организацией ООО «НПП «ИСТА» по очистке ОПТ.