Fale uderzeniowe w przemyśle

Fala uderzeniowa kojarzy nam się raczej jako coś złego i niebezpiecznego. Biorąc pod uwagę np. falę uderzeniową powstającą przy wybuchu lub zderzeniu – w istocie jest ona niebezpieczna w skutkach. Jednak kontrolowane wywołanie takiej fali np. w przemyśle, można z powodzeniem wykorzystywać w różnego rodzaju procesach czyszczenia, usuwania osadów i nalotów. Jak się okazuje wykorzystywanie efektu fali uderzeniowej pozwala na nowo spojrzeć na zjawiska związane z eksploatacją chociażby kotłów energetycznych.

 

W kotłach energetycznych gdzie nie jest dotrzymywany reżim jakości wody kotłowej często można spotkać się z różnego rodzaju problemami eksploatacyjnymi (np. pękające rury). Istnieją przecież kotłownie, które nie posiadają stacji uzdatniania wody, gdzie do jej uzupełniania w obiegach wykorzystuje się wodę miejską o stosunkowo dużej twardości. Fotografia nr. 1 (galeria na końcu tekstu) przedstawia właśnie taką przykładową rurę wyciętą z kotła. Jej średnica zewnętrzna wynosi 44,2mm, zaś grubość ścianki 2,9mm. Po przecięciu okazało się, że w miejscu tego przecięcia jej przelot miał średnicę zaledwie 10mm, a grubość całkowita osadów wynosiła ok. 13mm. Taki stan powodował znaczące ograniczenie przelotu rury. Osady składały się z dwóch warstw. Pierwsza o grubości ok. 5mm, bardzo twarda, ściśle przylegająca do ścianki rury. Druga, miękka o grubości ok. 8mm. Na całej długości badanego odcinka (ok. 1000mm) osady miały zróżnicowaną grubość. W pewnych obszarach rury nastąpiło całkowite ograniczenie przepływu wody, brak chłodzenia rury, a tym samym miejscowe przegrzanie ścianek metalu. Nasuwa się pytanie czy zawsze w takich przypadkach musi to oznaczać awarię, postój i wysokie koszty? Czy jednak da się jakoś temu zaradzić?

Usunąć osady

Ciekawym i co najważniejsze skutecznym rozwiązaniem jest zastosowanie zjawiska fali uderzeniowej do procesu usuwania osadów. W skład zestawu do generowania takiej fali wchodzi ich generator (np. GFU-1/15), zestaw przewodów, automatyka (sterująca pracą układu) wraz z opomiarowaniem, urządzenia towarzyszące (czujniki, zawory redukujące itp.). Ideologia działania takiego układu jest prosta i skuteczna i o to właśnie chodzi. Nie wspominając już o tym, że pozwala przedłużyć czas eksploatacji obiektu (w tym przypadku kotła energetycznego) oraz uniknąć niepotrzebnych kosztów.

Jako przykład może posłużyć kocioł wodny o mocy 3MW opalany zrębkami i trocinami, w którym ubytki wody były uzupełniane wodą miejską. Awarie objawiały się pękającymi rurami. Przyczyną było uzupełnianie ubytków wody, wodą miejską. Kocioł czyszczono poprzez zastosowanie generatora fal uderzeniowych.

Wnioski

Wnioski płynące po przeprowadzonych pracach mówią same za siebie:

  • początkowe przepłukiwanie kotła wodą bez użycia fali uderzeniowej nie dawało żadnego efektu,
  • po zainicjowaniu fali uderzeniowej z kotła wymywane zostały osady w formie szlamu i twardych osadów,
  • wytworzone w wodzie uderzenia hydrauliczne kruszyły zalegające w rurach osady,
  • kocioł przepracował bez awarii ponad dwa miesiące, co świadczy o udrożnieniu rur do tego stopnia, że wyeliminowano zjawisko ich przegrzewania,
  • w procesie czyszczenia nie stosowano żadnych chemikaliów, był on bezpieczny dla ludzi i środowiska,
  • okresowe czyszczenie części ciśnieniowej kotła falą uderzeniową może wyeliminować tworzenie się twardych osadów na wewnętrznych ściankach rur.

Istnieje wiele innych obszarów, w których z powodzeniem można stosować falę uderzeniową do usuwania osadów. Mogą to być m.in.: rurociągi wody przemysłowej, wymienniki ciepła, układy grzewcze, chłodzące oraz wentylacyjne, powierzchnie konwekcyjne kotłów od strony spalin i wiele innych zastosowań. W wielu przypadkach wykorzystując opisane tutaj zjawisko fali uderzeniowej można wyeliminować kosztowne i szkodliwe dla środowiska czyszczenie chemiczne.

Autor: Patrycjusz Plosza, napisane na podstawie materiałów dostarczonych przez Andrzej Zuber, prezes zarządu EKOZUB Sp. z o.o. Więcej inf. o zastosowaniu zjawiska fali uderzeniowej oraz ciekawe art. na ten temat na www.ekozub.pl

fot.: Andrzej Zuber

Galeria zdjęć:

Fot.1 Wycięta z kotła rura o średnicy zewnętrznej 42,4 mm

Fot.1 Wycięta z kotła rura o średnicy zewnętrznej 42,4 mm

 

Fot. 2 Rurociąg przesyłowy zasolonych wód kopalnianych

Fot. 2 Rurociąg przesyłowy zasolonych wód kopalnianych

 

Fot. 3 Rurociąg po oczyszczeniu za pomocą generatora fal uderzeniowych

Fot. 3 Rurociąg po oczyszczeniu za pomocą generatora fal uderzeniowych

 

Fot. 4 Osady twarde usuwane podczas czyszczenia kotła

Fot. 4 Osady twarde usuwane podczas czyszczenia kotła

 

Fot. 5 Generator fal uderzeniowych GFU-01-100

Fot. 5 Generator fal uderzeniowych GFU-01-100

czytaj także: