工业锅炉除垢装置设计

关键词：高压水 射流 清洗 锅炉 0 引言

据有关资料统计, 我国有40 余万家工厂使用的中、小型锅炉都不同程度地存在结垢和堵塞问题, 使锅炉的热效益明显下降。据能源部出版的节能手册测算, 若我国电厂使用的锅炉热效率降低1% , 就等于2 至3 个电厂只烧煤不发电, 损失原煤几百万吨, 折合发电量为几十亿kWh, 经济损失达几亿元。因此, 对锅炉的清洗是一项非常重要的工作。长期以来, 锅炉的清洗一直采用化学方法, 但化学清洗最大的问题是腐蚀锅炉而缩短炉龄, 严重时造成锅炉损坏或报废。并且对堵塞的锅炉水冷壁管难以用化学方法清洗, 只得更换, 这样增加了锅炉的维修费用和维修时间, 如大同矿务局某矿就有49 台供热锅炉,因水质差, 结垢严重造成锅炉爆管和鼓包, 用化学清洗效果很不理想, 除垢率不到50%,并且锅炉钢材有被腐蚀的现象, 影响了锅炉安全经济运行, 所以对锅炉的清洗人们一直在寻找一种新的理想方法。高压水射流技术是以水为介质, 经过高压水发生装置形成高压, 经过控制, 最后通过喷嘴将压力能转变为高度聚集的水射流动能, 以达到对结垢物的清除目的。因为是以水为介质, 不加任何化学药剂, 因此对被清2 洗物无腐蚀, 对环境无污染, 对完全堵塞的管子也能完全清通。由于高压水射流与化学、机械等清洗方法相比具有不可比拟的优越性, 所以在一些领域已逐步替代了传统的化学、机械等清洗方法。如果将这项新技术应用到锅炉清洗中, 将是一件非常有意义的工作。

1 工业锅炉除垢装置概述及总体方案确定 1.1国内外清洗机的发展状况

随着中国机械制造行业的不断发展，清洗机的应用范围已经覆盖社会的各个方面：航天、航空方面主要是清洗精密零部件，电子线路板、飞机轮毅、刹车系统、空调热交换器、轴承、各种金属件。现如今，产品零部件的清洁程度己成为决定产品质量的一个重要因素，其生产加工过程中己经离不开清洗机。 目前，许多大型生产企业的生产线都引进国外玻璃清洗机，国外先进的清洗机具有控制可靠、设备使用时间长等优点。分析国外的清洗机发现，它们主要采用可编程控制器PLC控制。PLC是专门应用于工业控制的微型计算机，它能根据生产需要，灵活地改变控制程序，使控制系统具有较大的灵活性、通用性和可靠性。 纵观国内清洗机行业，。国产的传统高压水清洗设备都采用就地操作、人工手动控制，对设备的监测完全依靠经验，没有精确的安全数值。沈阳仪表院研发的变频清洗机设备，应用了先进的高压水射流设备，以电气动控制代替人工操作，充分保证设备的安全运转和精确监测。该设备能够满足石油、化工、电力、煤炭等领域现场清洗工件分散、主机与控制系统分离但需要联合作业的工业清洗需求。日前，我国清洗机行业己形成系列产品。但由于我国清洗技术起步较晚、技术相对有限等因素，控制系统与国外相比仍存在差距,主要表现为: （1）清洗技术简单，仅限于喷淋式清洗。

（2）清洗机配套技术有待提高，如过滤、吸雾、排风、浮油排除、铁屑清除等。 （3）清洗喷嘴品种单一，不能满足特殊清洗部位的需要。 （4）清洗介质种类少，质量符合要求的不多。

（5）清洗机质量有待提高，主要是保证清洁度要求,降低设备的故障率。 目前我们广泛采用的设计手段已不适应技术发展和清洗机市场的需要。采用先进的控制理念、先进的控制

方法、先进的控制系统，真正实现整个清洗机的控制自动化、可视化、高性能本论文主要内容：

（1）对清洗机种类与现状进行阐述：对国内外清洗机的种类及设备的优缺点进 行对比研究。

（2）对清洗机清洗原理研究：包含了对清洗的理论以及实际运用情况清洗流程3 以及工位布置进行设计。

（3）清洗机的机械结构设计：对清洗机机械部分的几个要素如机体结构、动力 源、机械执行机构进行研究设计。

（4）清洗机喷淋系统设计：对喷淋一、二工位的喷嘴进行选择设计。

（5）清洗机现场控制系统设计：分析了现场的工作环境,现场控制采用PLC为 核心，并对现场控制方式进行重点研究。 1.2射弹清洗机总体设计

小型高压清洗机由高压泵、电动机、调压阀、控制阀、高压胶管总成、喷、喷头和磨料喷头等组成, 其主机是高压泵组。以往这类高压泵主要用作管道、容器、阀门等的压力试验, 亦称试压泵。原来一般是单泵使用, 对其外在指标缺少重视, 故这类产品都较笨重。但是高难度清洗应用要求高压力的泵, 其移动特点又要求主泵体积小自80 年代初期,我国大力发展了小型高速泵的成套产品—小型清洗机, 直到80年代末期,小型清洗机引进产品的最高工作压力也仅在60MPa 以内, 大路产品压力仍停留在60MPa 以内。而高速化已使泵的外形尺寸大大缩小。为了进一步提高水射流的应用功能, 高速高压就成了小型泵的发展方向和技术难点。为了适应船舶表面清洗处理、钢板涂装前表面清洗处理、金属除锈、铸件清砂、机械设备表面剥层、乙炔气瓶内壁清洗等高难度清洗的要求, 就必须提高泵的工作能力, 提高周边设备的成套功能。为此, 项目设计参数定为: 额定排出压力 31.5MPa 额定流量 12.5L/min

泵 速 750r/min 吸入压力 常压 介 质 清水

调压阀调压范围 O~ 31.5MPa 喷、喷头工作压力 31.5MPa

外形尺寸 410*220*200mm 配带电动机功率 18.5kw 柱塞直径 16mm 行 程 32mm

由此, 泵的理论流量为14.47L/m in容积系数为86.40% ,有效功率为6.43w,泵组效率为85.8%,小型高压清洗机成套布置如图1 所示。

射弹清洗机方案示意图 1-水箱 2-过滤器 3-泵 4-阀 5-磨料罐 6-调节阀 7-喷嘴 为使外形美观, 机组采用罩壳全封闭, 配有操作方便的电控开关, 可根据用户需要配套胶管绞盘、脚控阀和专用喷头等。该小型清洗机主要对该项清洗技术进行研发，研究了在不同工况下和不同锥形喷嘴射流破碎管垢规律，进而对射流参数和喷嘴结构进行优化，对锥形喷嘴前后混合射弹磨料射流进行了理论分析；在前混合磨料射流中，分别分析了喷嘴的结构参数，直径d、喷嘴出口圆柱段的长径比l/d对射流流场特性的影响，在此分析基础上，设计制造

了冷却管大流量遥控射弹清洗机。