Technologie čištění teplosměnných ploch pulzním ofukováním

Provoz kotlů na tuhá paliva libovolného výkonu je vždy spojen s rizikem zanášení teplosměnných ploch. Pokud je navíc v kotli spalováno nepředepsané palivo nebo palivo nižší kvality, než na které byl kotel naprojektován, pak jsou negativní dopady na spolehlivost a ekonomiku provozu ještě výraznější. Velké elektrárenské a teplárenské kotle jsou zpravidla vybaveny systémem čištění, který může být založen na jedné nebo kombinaci několika metod:

• mechanické oklepávače
• vodní děla a sprchy
• parní a vzduchové ofukovače
• akustické membránové měniče
• ultrazvuk

Uvedené metody se dají považovat za preventivní, jelikož jejich účelem je průběžné čištění teplosměnných ploch za provozu a snížení náročnosti údržby při odstávkách kotle. Požadovaným výsledkem je udržení vysoké intenzity přestupu tepla a nízké komínové ztráty, což v konečném důsledku umožňuje zachování dobré účinnosti transformace energie. Ačkoliv jsou s každou metodou spojeny určité nežádoucí jevy, jako například mechanické opotřebení, nadměrná hlučnost, vysoké provozní náklady nebo vliv na parametry spalin, nacházejí praktické uplatnění v široké škále provozů. Pneumatické systémy pro mechanické čištění teplosměnných ploch se prosazují především u elektrárenských a průmyslových uhelných kotlů, kde slouží nejen k odstraňování nánosů z teplosměnných ploch, ale také k rozrušování klenby vznikající v zásobníku paliva.

Na rozdíl od parních a horkovodních kotlů se pneumatické čištění u teplovodních kotlů určených pro domácnosti dosud nevyužívá. Současné možnosti čištění kotlů malých výkonů jsou založeny výhradně jen na mechanickém způsobu, kdy usazeniny jsou odstraňovány fyzickou osobou pomocí ručních hrabel, ocelových kartáčů, spirál či fréz. Z principu se jedná o činnost nahodilou závisející na přístupu obsluhy, která si mnohdy není vědoma potřeby takového zásahu a ponechává provoz kotle po dlouhou dobu bez údržby. Tím dochází k průběžnému zhoršení výkonových i emisních parametrů kotle vlivem snižující se intenzity přestupu tepla ze spalin do topného okruhu. Nižší vychlazení spalin má pak za následek vzrůst komínové ztráty a maření části využitelného tepla, což se odráží ve vyšších celkových provozních nákladech kotle.

Výzkumné energetické centrum v rámci svých vývojových aktivit v oblasti zvyšování účinnosti kotlů malých výkonů navrhlo technické řešení, které oproti současnému stavu nabízí komfortní způsob čištění teplosměnných ploch bez nutnosti přímého přístupu. To dovoluje realizovat proces čištění za plného provozu kotle. Přidanou hodnotou je vyšší efektivita odstraňování nánosů v těžko dostupných částech kotle a možnost zajištění čištění v pravidelných intervalech.

Podstatou technického řešení je vývin pneumatických pulzů s dostatečným dynamickým účinkem pro odstranění usazených nečistot. Technologie sestává z generátoru rázových vln, který stlačuje vzduch na tlak cca 8 bar. Tlaková energie vzduchu je uvolňována rychlým otevřením ventilu na dobu v řádu jednotek ms, čímž vzniká rázová vlna, která je sadou trysek směřována na zanesenou plochu. Dynamickým účinkem paprsku vzduchu dochází k narušování a odfouknutí nánosů. Trysky jsou zabudovány v tělese kotle a flexibilním hadicovým rozvodem propojeny s generátorem rázových vln. Frekvence pulzního ofukování je dána otevíráním ručního, případně automaticky řízeného ventilu.

Navržená technologie pomáhá řešit problém zanášení teplosměnných ploch teplovodních kotlů malých a středních výkonů a umožňuje jejich periodické čištění od pevných nánosů. Jedná se o metodu, které má oproti doposud používaným postupům vyšší účinnost čištění a hospodárnost, přičemž na malých kotlích dosud ještě nebyla aplikována. Technologie přispěje k dlouhodobému udržení vysoké účinnosti provozu kotle, přičemž je možné ji nasadit prakticky na všech kotlích spalujících tuhá paliva, je vhodná zejména pro využití v rodinných domcích.

Technologie byla vyvinuta v rámci projektu Pre-seed aktivity VŠB-TUO – Energetické zdroje, OP VaVpI, který je spolufinancován z Evropského fondu pro regionální rozvoj.