Используйте детонационные волны для очистки труб котла

Одним из больших сюрпризов, с которыми сталкиваются заводы, переходящие с более или менее стандартного битуминозного угля на западный уголь, является увеличение шлакования и загрязнения. Многие заводы сообщили о значительно большем загрязнении углем бассейна Паудер-Ривер (PRB), чем предыдущим углем. Борьба с увеличением загрязнения обычно означает изменение количества, типа или расположения сажеобдувочных аппаратов, а также увеличение частоты их работы. Также доступен ряд систем автоматизации, которые используют термодинамические модели парогенератора для прогнозирования типа и частоты очистки; другие используют датчики на пути газа, чтобы «сообщать», когда поверхности трубок нуждаются в очистке. Единственной константой на протяжении почти десятилетия была механика продувки сажи.

Неспособность привести в порядок дом с режимом очистки поверхности газопровода обходится дорого. Накопленная зола приводит к снижению эффективности работы парогенераторов. Это означает, что сжигается больше топлива, и начинается спираль смерти. Проблема заключается в том, что каждый котел, топливо и сценарий эксплуатации уникальны и обычно требуют индивидуального решения, чтобы быть эффективным. Правильная комбинация может быть неуловимой. На более низкий уровень эффективности указывает увеличение общего перепада давления, температуры выходящего газа и/или мощности вентилятора; дополнительная эрозия трубок и утечки; продолжающиеся высокие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание; и более частые незапланированные отключения электроэнергии исключительно для очистки. Если это похоже на ваше растение, возможно, у нас есть решение, которое вы ищете.

Новая технология была внедрена в энергетическую отрасль США около пяти лет назад. В нем используется детонационная очистка, созданная на основе импульсного детонационного двигателя Pratt & Whitney, который используется в сверхзвуковых кораблях (рис. 1). Инженеры, разрабатывающие футуристический импульсно-детонационный двигатель, не могли предвидеть, что эта технология мигрирует в электроэнергетику как самая новая технология очистки котлов, появившаяся за многие годы. Новая камера сгорания с детонационной очисткой ShockSystem (рис. 2) не имеет ничего общего с использованием динамита или детонирующего шнура, когда установка отключена от сети — это наиболее инвазивный метод очистки, который до сих пор используется. Это также не относится к другим вариантам онлайн-систем очистки, таким как звуковые сирены или водяные пушки.

1. Ударная волна. Это художественная концепция импульсно-детонационного двигателя, приводящего в движение космический корабль. Идея проста: смесь топлива и окислителя заполняет трубку и воспламеняется. Быстрое горение переходит в детонационную волну, которая распространяется по цилиндру со скоростью, в восемь раз превышающей скорость звука. Сгорание завершается до того, как газ успевает расшириться. Полученное взрывное давление затем преобразуется в тягу транспортного средства. С разрешения: Центр космических полетов имени Маршалла НАСА.

2. Простая конструкция системы. Типичная камера сгорания Pratt & Whitney ShockSystem, используемая для оперативной очистки котла. С разрешения: Pratt & Whitney MMI

Процесс создания детонации заключается во впрыске в камеру смеси топлива и окислителя, воспламенении этой смеси, переходе образовавшейся волны горения в волну детонации и последующей продувке воздухом для подготовки к следующему циклу (рисунок 3). Детонационная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью внутри камеры сгорания и быстро затухает до взрывной волны, как только покидает камеру и распространяется в открытом пространстве (или внутри большой конструкции, например котла). Взрывная волна, также известная как волна давления, импульс давления или просто импульс, обладает энергией, необходимой для удаления спеченной и неспеченной золы в обратном канале котлов. Эта волна давления практически не оказывает негативного воздействия на эрозию трубки, а требуемая рабочая частота намного меньше, чем у акустических рупоров.

3. Внутренние работы. Этот рисунок иллюстрирует рабочий цикл ShockSystem. Источник: Pratt & Whitney MMI.

Детонационная очистка создает взрывную волну, распространяющуюся во всех направлениях от выхода из камеры сгорания. На сегодняшний день все приложения смонтированы за стенкой котла и направляют взрывную волну через проходку. Эти приложения были установлены как на котлах с принудительной, так и с уравновешенной тягой. Преимущество такого типа установки состоит в том, что камеру сгорания можно установить вдоль стены котла или проложить вокруг внешних конструкций, не рискуя потерять фурму из-за ее изгиба, застревания или облома в процессе работы. Еще одним важным преимуществом, которое видят операторы котлов, является то, что волны давления контролируются и применяются в режиме онлайн, что исключает ненужные простои. Долгосрочное воздействие на эрозию труб минимально, выбросы установки снижаются, температура выходящих газов снижается, а общий КПД котла увеличивается.