專利名稱：氣體脈沖發(fā)生器、氣體脈沖在線除垢方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體脈沖發(fā)生器、氣體脈沖在線除垢方法和系統(tǒng)，具體涉及利用 壓縮氣體形成氣體沖擊波在線清除氣化塔、工業(yè)爐、料斗等工業(yè)設(shè)備內(nèi)部污垢的方法和系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
結(jié)垢是工業(yè)生產(chǎn)的普遍現(xiàn)象，生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的灰(煙)垢，化學(xué)反應(yīng)污垢，微 粒型污垢對(duì)生產(chǎn)影響很大污垢首先降低了熱交換效率，降低了裝置的生產(chǎn)能力，增加能 耗；其次，污垢的堆積減少了換熱管的截面，導(dǎo)致輸送壓力增加；再有，污垢縮短了生產(chǎn)裝 置的運(yùn)行周期，并常常成為裝置非計(jì)劃停車的原因，使生產(chǎn)成本大幅增加。結(jié)垢的處理一般 只能停車清洗，至今尚無合適的在線(即生產(chǎn)裝置運(yùn)行中)處理方法，在線處理可以大大地 延長(zhǎng)生產(chǎn)裝置的運(yùn)行周期，并能相當(dāng)大幅度地降低生產(chǎn)成本，是節(jié)能降耗的關(guān)鍵，有極大的 現(xiàn)實(shí)意義。鑒于結(jié)垢樣式和結(jié)垢設(shè)備的復(fù)雜多樣，以下結(jié)合生產(chǎn)中有代表性的設(shè)備和結(jié)垢類 型進(jìn)行分析。氣化塔是煤化工重要的生產(chǎn)裝置，用于將煤氣化產(chǎn)生所需的工藝氣體。以甲醇的煤化工生產(chǎn)裝置為例說明原料煤在氣化塔氣化轉(zhuǎn)化成煤氣，反應(yīng)溫度高達(dá)900°c，原料煤含有灰分，工藝氣 夾帶煤灰，含灰量與原料煤的灰分高低相關(guān)。氣化塔中，產(chǎn)生的900°c工藝氣進(jìn)入冷卻段通 過汽化冷卻器組冷卻到380°c，方可進(jìn)入下道工序。氣化塔冷卻段的汽化冷卻器組由多組盤管組成，管內(nèi)通入去離子水，水汽化帶走 熱量。但實(shí)際運(yùn)行中，工藝氣夾帶的煤灰附著在盤管上，并且堆積、固化和板結(jié)，工藝氣體不 能充分接觸冷卻盤管而得不到完全冷卻，致使工藝氣出口溫度超標(biāo)，不得不停車清除灰垢， 運(yùn)行周期甚至縮短到只有一個(gè)月，極大增加了生產(chǎn)成本，成為節(jié)能降耗的最大難題。工藝氣體的主要成分是H2，CO, C02，壓力4MPa，煤灰中含有金屬氧化物Mx0，如CaO， MgO等，是高溫下分解產(chǎn)物mxc03 — mx0+c02但是，由于工藝氣中富含co2，溫度大幅降低之后，灰分里的金屬氧化物重新生成 碳酸鹽mxo+co2 — mxco3這是一個(gè)固化、板結(jié)、老化的化學(xué)反應(yīng)過程，加上煤灰的附著、堆積，使冷卻盤管大 面積堵塞，氣流只能由某些通道通過，冷卻器換熱效率急劇下降，裝置很快不得不停車。氣化塔裝備有振打器系統(tǒng)，由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，通過連桿延伸至氣化塔里進(jìn)行周期 性敲打，將振動(dòng)傳遞至冷卻盤管及其它部件，工作周期最短只有幾秒。振打器連桿延伸至溫 度達(dá)上千度，壓力達(dá)4MPa的氣化爐中，材料要求很高，振打器連桿高溫高壓下的軟密封也 不容易，工藝氣中富含易燃易爆的氫氣和一氧化碳，后者是致命的毒性氣體。因此，振打器是一套相當(dāng)昂貴的系統(tǒng)，使用幾個(gè)兆帕的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，幾秒鐘發(fā)射一次，耗氣量很大，運(yùn) 行成本非常高。遺憾的是，如此高強(qiáng)度和高頻率的敲打依然除灰效果不佳！主要原因是煤 灰是疏松的，在工藝氣的含灰量比較高的情況下，振蕩便很難將盤管上的煤灰抖落干凈，而 表層煤灰開始固化、板結(jié)之后，積灰——固化——積灰的進(jìn)程便不可逆轉(zhuǎn)了。使用低灰分原料煤可以延長(zhǎng)生產(chǎn)裝置的運(yùn)行周期，但是問題并未得到根本性解 決，且使用低灰分原料煤不可避免的帶來供應(yīng)、運(yùn)輸和原料成本增加等問題。通過技術(shù)改造 解決問題乃是上上之策。中國(guó)專利CN 94237781. 8報(bào)導(dǎo)了一種“沖擊波除垢器”，該專利使用火藥作為氣體 脈沖的發(fā)生源，并不適應(yīng)于氣化塔這類有嚴(yán)格防爆要求的工藝裝置。其次，該法與振打器系 統(tǒng)相同，工作方式都是將振動(dòng)傳遞于管壁、器壁之上以抖落煙灰，且有運(yùn)行成本高，氣體脈 沖能量不能隨意調(diào)整，不易安全使用等方面缺陷。導(dǎo)入氣體沖擊波作用于煤灰進(jìn)行直接清除是最佳選擇。周期性發(fā)射的，參數(shù)特征 與氣體爆破沖擊波十分相近的定向氣體脈沖對(duì)冷卻盤管附著的輕質(zhì)浮灰有非常高的清除 效果和清除效率，在浮灰未完全板結(jié)、固化之前予以一定頻率的在線清除是解決之道。使用 氮?dú)獾然瘜W(xué)惰性較大的氣體作為工作氣體，氣體脈沖長(zhǎng)度< 0.1秒，數(shù)十到數(shù)百分鐘發(fā)射 一次，視工藝氣體含灰量而加以調(diào)整，這樣，氣體脈沖除灰系統(tǒng)對(duì)工藝體系的擾動(dòng)可以減低 到可忽略程度，氣化塔冷卻盤管組因此能夠長(zhǎng)時(shí)間保持高換熱效率，而無需停車除灰。相對(duì) 于振打除灰系統(tǒng)，其運(yùn)行氣體耗量、運(yùn)行能耗都要低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，裝備成本也比較低。以煤為燃料的工業(yè)爐，如熱電廠鍋爐也常見煤灰堆積在對(duì)流管束、省煤器等部位 降低熱效率的問題，需要進(jìn)行在線清除。本發(fā)明同樣適用。熱電廠粉煤料斗、氮肥廠的尿素料斗等掛壁型結(jié)垢，通過氣體脈沖工作系統(tǒng)的在 線清除，可以減少或消除結(jié)垢對(duì)進(jìn)料的影響，無需停車清除結(jié)垢而提高設(shè)備利用率，免除人 工清理的危險(xiǎn)和不便。并且消除了污垢大量堆積坍塌堵塞進(jìn)料口造成停車的重大事故的巨 大風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在線清除污垢的新技術(shù)，氣體沖擊波直接作用于污垢， 將其去除。本發(fā)明的另一目的是提供一種氣體脈沖工作裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、能耗和 運(yùn)行費(fèi)低、防垢效果好、易于控制、使用安全、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備擾動(dòng)很小。本發(fā)明的另一目的是提供一種可靠性高、成本低、易于控制的氣體脈沖發(fā)生器。本發(fā)明的又一目的是提供一個(gè)由氣體脈沖發(fā)生器、供氣裝置、控制裝置等組成的 工作系統(tǒng)，程序發(fā)射氣體脈沖，形成定向沖擊波，作用于污垢，簡(jiǎn)單實(shí)用且除垢效果好。本發(fā)明提出一種在線除垢的方法，即利用氣體脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的能量寬幅可調(diào) 的高能定向沖擊波，作用于污垢，以達(dá)到清除設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢，延長(zhǎng)運(yùn)行周期的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種氣體脈沖發(fā)生器，用于周期性地以脈沖方式發(fā)射高能 氣體定向沖擊波，包括儲(chǔ)氣倉，用于儲(chǔ)存形成脈沖的工作氣體；高速排氣閥，安裝在該儲(chǔ)氣倉的排氣孔上，用以快速發(fā)射儲(chǔ)氣倉儲(chǔ)存的工作氣體，形成氣體脈沖；以及觸發(fā)器，用于啟動(dòng)該高速排氣閥的排氣，包括用于供氣的供氣閥和用于開關(guān)該高 速排氣閥的啟動(dòng)閥，該供氣閥和該啟動(dòng)閥分別連通該高速排氣閥。供氣閥和啟動(dòng)閥可以通過三通接頭連接于儲(chǔ)氣倉接口 供氣系統(tǒng)通過供氣閥經(jīng)觸 發(fā)器連接高速排氣閥通管向儲(chǔ)氣倉充氣。工作時(shí)，啟動(dòng)閥打開，高速排氣閥即啟動(dòng)并發(fā)射氣 體脈沖。供氣閥可以是一般手動(dòng)截止閥或常開式電磁閥；啟動(dòng)閥可以是一般手動(dòng)截止閥或 常閉式電磁閥；也可使用一臺(tái)兩位三通電磁閥同時(shí)完成供氣閥和啟動(dòng)閥同樣的工作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種氣體脈沖除垢系統(tǒng)，用于以高能氣體定向脈沖 沖擊波除去設(shè)備內(nèi)部的污垢，包括氣體脈沖發(fā)生器，用于以脈沖方式產(chǎn)生高能氣體定向沖擊波，包括儲(chǔ)氣倉、高速排 氣閥和觸發(fā)器；該儲(chǔ)氣倉用于儲(chǔ)存工作氣體，該高速排氣閥用于氣體脈沖的發(fā)射，該觸發(fā)器 用于該高速排氣閥的啟動(dòng)且同時(shí)是儲(chǔ)氣倉的充氣通路；該觸發(fā)器包括用于供氣的供氣閥和 用于啟動(dòng)該高速排氣閥的啟動(dòng)閥，該供氣閥和該啟動(dòng)閥分別連通該高速排氣閥；供氣裝置，連通該氣體脈沖發(fā)生器的供氣閥，用于通過該供氣閥向該儲(chǔ)氣倉供 氣；控制裝置，連接該氣體脈沖發(fā)生器的觸發(fā)器的啟動(dòng)閥，用于控制該氣體脈沖發(fā)生 器的發(fā)射以及發(fā)射氣體脈沖的頻率；同時(shí)顯示氣體脈沖發(fā)生器及該供氣裝置的工作氣體參 數(shù)狀態(tài)；氣體導(dǎo)管，連接該氣體脈沖發(fā)生器，用于將該氣體脈沖發(fā)生器發(fā)射的氣體沖擊波 導(dǎo)入該設(shè)備內(nèi)部，以便除去該設(shè)備內(nèi)部的污垢。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種利用氣體脈沖除去設(shè)備內(nèi)部的污垢的方法，包 括以下步驟在該設(shè)備上固定氣體導(dǎo)管；將該氣體導(dǎo)管連接到氣體脈沖發(fā)生器上；由該氣體脈沖發(fā)生器以脈沖方式產(chǎn)生氣體定向沖擊波；該氣體定向沖擊波通過該氣體導(dǎo)管發(fā)射到該設(shè)備內(nèi)部中。本發(fā)明通過控制發(fā)射氣體脈沖，產(chǎn)生氣體爆破的效果以除去污垢。本發(fā)明可以廣 泛用于氣化塔(爐)、工業(yè)爐、料斗等各種工業(yè)設(shè)備的灰垢、微粒型污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢以及 其它類型污垢的在線除垢、防垢。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖發(fā)生器的實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖發(fā)生器的實(shí)施例的工作原理示意圖；圖3是控制器的實(shí)施例的簡(jiǎn)單電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖在線除垢系統(tǒng)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-1是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖在線除垢系統(tǒng)的實(shí)施例2的工作原理示意圖；圖5-2是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖在線除垢系統(tǒng)的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-3是圖5-1的實(shí)施例2中的氣體脈沖發(fā)生器的安裝示意圖6-1是根據(jù)本發(fā)明的氣體脈沖在線除垢系統(tǒng)的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-2是圖6-1的實(shí)施例3中的氣體脈沖發(fā)生器的安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氣體脈沖發(fā)生器的做功可看成理想氣體的等溫膨脹過程， 氣體脈沖發(fā)生器的儲(chǔ)能ΔΕ(焦耳)與儲(chǔ)氣倉的容積V(M3)和氣體壓力P(Pa)有關(guān)ΔΕ = V · P如儲(chǔ)氣倉體積V = O. OlM3,工作氣體壓力P = 1 · IO7Pa,則氣體脈沖發(fā)生器儲(chǔ)能 100千焦耳。由于氣體脈沖發(fā)生器在非常短時(shí)間(例如約50ms)內(nèi)釋放出壓縮氣體的能量，使 氣體沖擊波的能量密度相當(dāng)高，對(duì)作業(yè)面上的污垢有很強(qiáng)的去除能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提出兩種防治不同類型設(shè)備內(nèi)部污垢的方法(一 )氣體脈沖發(fā)生器發(fā)射的氣體沖擊波通過設(shè)置的氣體導(dǎo)管定向射擊，直接除 去灰垢、微粒型污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢。參見以下所述的本發(fā)明的實(shí)施例1和2。( 二)氣體脈沖發(fā)生器發(fā)射的氣體沖擊波通過器壁的管孔對(duì)掛壁污垢進(jìn)行爆破清 除。參見本發(fā)明的實(shí)施例3。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖1和圖2所示，一種氣體脈沖除垢防護(hù)系統(tǒng)包括(1)氣體脈沖發(fā)生器100，由儲(chǔ)氣倉1、高速排氣閥11、觸發(fā)器12這三大部件組成； 氣體脈沖發(fā)生器固定在需要除垢的設(shè)備的特定位置上，用于氣體脈沖的發(fā)射；(2)供氣裝置300，由氣源、儲(chǔ)氣罐、分配器、截止閥等組成，用以向氣體脈沖發(fā)生 器提供工作氣體；(3)控制器200，用以設(shè)置控制氣體脈沖發(fā)射的周期，控制供氣裝置向氣體脈沖發(fā) 生器的充氣，以及監(jiān)控顯示各系統(tǒng)的工作狀態(tài)。參見圖1和圖2所示，觸發(fā)器12 (扳機(jī))由供氣閥9和啟動(dòng)閥10組成，兩者通過 三通接頭連接于儲(chǔ)氣倉1的接口 A，供氣系統(tǒng)通過供氣閥9向儲(chǔ)氣倉1充氣，工作時(shí)，啟動(dòng) 閥10動(dòng)作，高速排氣閥11即啟動(dòng)并通過排氣管4發(fā)射氣體脈沖。供氣閥9可以是一般手 動(dòng)截止閥或常開式電磁閥；啟動(dòng)閥10可以是一般手動(dòng)截止閥或常閉式電磁閥；也可使用一 臺(tái)兩位三通電磁閥能夠同時(shí)完成供氣閥和啟動(dòng)閥同樣的工作。儲(chǔ)氣倉1的兩個(gè)側(cè)面設(shè)有前板2和后板3，高速排氣閥11由帽式活塞5和活塞座 6組成，活塞座上開有通孔A。儲(chǔ)氣倉的后板3上安裝有法蘭8，帽式活塞5上安裝有密封墊 7?？刂破?00主要由控制電路組成，帶有控制開關(guān)、工作氣體壓力顯示表、電源指示 器、電源開關(guān)等部件。例如控制器可以包括觸發(fā)器啟動(dòng)電磁閥控制電路，該控制電路連接該 觸發(fā)器啟動(dòng)電磁閥，輸出控制脈沖信號(hào)并控制該啟動(dòng)電磁閥的開關(guān)，以控制氣體脈沖發(fā)射 的周期。該控制器可以控制供氣裝置向儲(chǔ)氣倉充氣，改變工作氣體的壓力以調(diào)整氣體脈沖 的輸出能量?？刂破?00的主要功能是a)輸出控制氣體脈沖發(fā)生器100發(fā)射的控制脈沖；b)調(diào)整發(fā)出的控制脈沖的時(shí)間間隔，以控制氣體脈沖發(fā)生器100的發(fā)射周期；
c)調(diào)整供氣系統(tǒng)的工作氣體壓力，以調(diào)整氣體脈沖輸出能量。d)顯示圖2所示的整個(gè)氣體脈沖除垢防護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，工作氣體的狀態(tài)，如 流量、壓力、溫度等。該控制器中可以設(shè)置以下傳感器中的至少一個(gè)流量計(jì)，用于檢測(cè)該氣 體脈沖發(fā)生器工作氣體的充氣流量；壓力傳感器，用于檢測(cè)該氣體脈沖發(fā)生器工作氣體的 壓力；以及溫度傳感器，用于檢測(cè)該氣體脈沖發(fā)生器工作氣體的溫度。該控制器中還可以設(shè) 置顯示裝置，用于顯示上述傳感器所檢測(cè)的工作氣體的參數(shù)。控制器200的主要功能就是控制氣體脈沖的發(fā)射時(shí)間和發(fā)射周期。最簡(jiǎn)單的控 制器是只用于實(shí)現(xiàn)該功能。圖3為一種簡(jiǎn)單的控制器電路，用以調(diào)整氣體脈沖的發(fā)射時(shí)間 和發(fā)射周期。該控制器電路包括延時(shí)通斷雙路延時(shí)器T、轉(zhuǎn)換開關(guān)S以及啟動(dòng)電磁閥Yvl、
Yv2......Yvn0利用延時(shí)器T和轉(zhuǎn)換開關(guān)S，可以控制啟動(dòng)電磁閥(作為觸發(fā)器12的啟動(dòng)
閥)接通或斷開電源，以控制其啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)周期，從而控制氣體脈沖的發(fā)射時(shí)間和發(fā) 射周期。如圖1、圖2所示，氣體脈沖發(fā)生器100的工作過程如下氣體脈沖發(fā)生器100工作前必須先充氣，此時(shí)供氣閥9打開，工作氣體經(jīng)過氣體脈 沖發(fā)生器通孔A進(jìn)入帽式活塞5與活塞座6之間的空隙Si，其間氣體壓力上升，將帽式活塞 5推向排氣管4，帽式活塞5頂端裝有密封墊7從而關(guān)閉排氣孔，高速排氣閥11關(guān)閉。工作 氣體通過帽式活塞5與活塞座6之間的空隙進(jìn)入儲(chǔ)氣倉1，儲(chǔ)氣倉1不斷充氣，此過程中因 帽式活塞5內(nèi)側(cè)面壓力超過左側(cè)排氣管4壓力，帽式活塞5被此差壓頂死在排氣孔上，高速 排氣閥11因此完全關(guān)閉。壓力達(dá)到工作氣體的壓力之后，氣體脈沖發(fā)生器100充氣完畢待 發(fā)。當(dāng)觸發(fā)器12的啟動(dòng)電磁閥10接到控制器200的信號(hào)打開時(shí)，帽式活塞5與活塞座6 之間空隙Sl的氣體被排出，壓力迅速下降，由于帽式活塞5左側(cè)面沒有蓋住排氣孔的部分 仍然受到儲(chǔ)氣倉1的氣體的壓力，此壓力產(chǎn)生的推力超過平衡點(diǎn)時(shí)活塞5開始動(dòng)作，在儲(chǔ)氣 倉1的工作氣體壓力的推動(dòng)下，帽式活塞5急速后退，高速排氣閥11瞬間完全打開，儲(chǔ)氣倉 1的氣體通過排氣管4全部排出。然后，觸發(fā)器常閉式啟動(dòng)電磁閥10關(guān)閉，帽式活塞5在進(jìn) 氣壓力的作用下回位，關(guān)上排氣孔，高速排氣閥11完全關(guān)閉，從而完成了一個(gè)充氣——排氣 的工作流程。某些情況下，如需要除垢的設(shè)備是甲醇煤氣化爐，排氣管4的氣體導(dǎo)管上可以加 裝冷卻夾套13，在冷卻夾套13中可以注入冷卻水，用于避免爐體的高溫傳至氣體脈沖發(fā)生 器造成損害。氣體脈沖除垢防護(hù)技術(shù)使用壓縮氣體為動(dòng)力，工作氣體是空氣、氮?dú)?、氧氣、氫?等常壓液化溫度低(常溫下具有可壓縮性)的氣體中的至少一種，在滿足生產(chǎn)和安全要求 的前提下應(yīng)盡量使用廉價(jià)氣源?？扇?xì)怏w存在防爆問題，腐蝕性氣體存在防腐問題，水蒸 汽、氨氣等液化溫度高的氣體容易形成冷凝水或液氨而使用受限。下面結(jié)合三個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作說明。一、氣化塔冷卻盤管的在線除灰系統(tǒng)以煤為原料的甲醇生產(chǎn)裝置，氣化塔冷卻段的冷卻盤管容易堆積煤灰。根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例的氣體脈沖在線除灰系統(tǒng)見圖4。原料煤氣化產(chǎn)生的工藝氣自上而下地通過氣 化塔冷卻段41的冷卻盤管組42加以冷卻。氣體脈沖在線除灰系統(tǒng)是這樣工作的作為工 作氣體的氮?dú)?如圖4右邊的箭頭所示)進(jìn)入分配器44，通過輸氣管線43對(duì)氣體脈沖發(fā)生器100的儲(chǔ)氣倉進(jìn)行充氣，數(shù)分鐘后充氣完畢待發(fā)。當(dāng)控制器200發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，氣體脈 沖發(fā)生器100的觸發(fā)器的啟動(dòng)電磁閥打開，多臺(tái)氣體脈沖發(fā)生器100齊射氣體脈沖，氣體沖 擊波射向盤管組42，將浮灰吹走。氣體沖擊波的射向與工藝氣流向同一方向(如圖4上方 的箭頭所示)，這樣，沖擊波激起的浮灰也由工藝氣流帶走了。其后，控制器200停止信號(hào)輸 出，氣體脈沖發(fā)生器100的啟動(dòng)電磁閥關(guān)閉回位，恢復(fù)常閉狀態(tài)，氣體脈沖發(fā)生器100的儲(chǔ) 氣倉充氣待發(fā)，從而完成一個(gè)工作循環(huán)。氣化塔冷卻段41有多組冷卻盤管42，在本實(shí)施例中是四組盤管，為避免上一組盤 管沖擊波的揚(yáng)灰堆積在下組盤管，以及降低對(duì)氣化塔運(yùn)行的擾動(dòng)，系統(tǒng)在控制器200的控 制下按程序工作自上而下，第一組冷卻盤管的氣體脈沖發(fā)生器齊射的數(shù)分鐘之后，第二組 冷卻盤管的氣體脈沖發(fā)生器發(fā)射，數(shù)分鐘后，第三組齊射，第三組發(fā)射的數(shù)分鐘后，第四組 齊射，至此系統(tǒng)完成了整個(gè)發(fā)射程序并等待進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。本實(shí)施例中，工作氣體使用氮?dú)?，工藝氣中絕不允許含有空氣、氧氣，導(dǎo)入少量氮 氣并無影響?，F(xiàn)場(chǎng)氮?dú)庠磯毫?MPa，氣體脈沖除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力8MPa，因氣化塔壓力 4MPa，故壓力差在0 4MPa之間連續(xù)可調(diào)，一般選擇在氮?dú)鈮毫Σ?. 5 1. 5MPa之間工作。 儲(chǔ)氣倉容積14升，每個(gè)冷卻盤管組裝備6-10個(gè)氣動(dòng)脈沖發(fā)生器。工作周期的范圍為10分 鐘 c ，一般設(shè)定為每隔20-90分鐘發(fā)射一次。二、熱電廠鍋爐氣體脈沖除灰系統(tǒng)以煤為燃料的熱電廠大型鍋爐的對(duì)流管束、省煤器容易沉積不結(jié)實(shí)的灰垢，使對(duì) 流換熱和輻射換熱效率下降。使用的氣體脈沖在線清洗系統(tǒng)見圖5-1、圖5-2和圖5-3。熱 電廠的壓縮空氣(如圖5-1右邊的箭頭所示)通過截止閥59送至油氣分離器51，通過輸氣 管線58進(jìn)入分配器52，壓力表53用于測(cè)量其中的壓力，由分配器52的輸氣管線56、57向 氣體脈沖發(fā)生器100的儲(chǔ)氣倉充氣。輸氣管線56和57上設(shè)置截止閥60作為供氣閥。多 臺(tái)氣體脈沖發(fā)生器100以一定的間隔(參見圖5-2)和傾斜角度(相對(duì)于爐墻的角度，參見 圖5-3)安裝在鍋爐爐膛55的爐壁54上，氣體脈沖發(fā)生器100的觸發(fā)器的啟動(dòng)電磁閥的控 制端連接到控制器200上，控制器200可設(shè)定氣體脈沖發(fā)生器100的工作周期，系統(tǒng)的工況 由操作人員調(diào)試后確定。大型鍋爐氣體脈沖在線清洗系統(tǒng)是這樣工作的熱電廠的壓縮空氣通過分配器 52的輸氣管線56、57給氣體脈沖發(fā)生器100的儲(chǔ)氣倉充氣，充氣過程持續(xù)約數(shù)分鐘，充氣完 畢之后待發(fā)。當(dāng)氣體脈沖發(fā)生器100的儲(chǔ)氣倉的啟動(dòng)電磁閥收到控制器200發(fā)出的控制信 號(hào)時(shí)同步動(dòng)作，氣體脈沖發(fā)生器100的高速排氣閥打開，氣體脈沖發(fā)射，多排并列的氣體脈 沖發(fā)生器100的氣體沖擊波同向齊射，即將對(duì)流管束50表面的浮灰清洗干凈。之后，控制 器200關(guān)閉，不輸出控制信號(hào)，則氣體脈沖發(fā)生器100的觸發(fā)器的啟動(dòng)電磁閥回位關(guān)閉，氣 體脈沖發(fā)生器100重新待發(fā)，至此完成一個(gè)工作循環(huán)。本實(shí)施例中，工作氣體使用壓縮空氣，氣源壓力IMPa，氣體脈沖除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作 壓力IMPa，一般選擇在壓力0. 5 0. SMPa之間工作。儲(chǔ)氣倉容積50升，最大儲(chǔ)能50千焦， 每個(gè)氣體脈沖發(fā)生器處理約10平方米的對(duì)流面。多臺(tái)氣體脈沖發(fā)生器齊射便可以將一層 對(duì)流管束清洗干凈。三、熱電廠粉煤進(jìn)料斗和尿素料斗掛壁垢的氣體脈沖在線除垢系統(tǒng)一些熱電廠使用的水洗粉煤含有粘土，附著在進(jìn)料斗內(nèi)壁上，受熱、脫水后慢慢老化板結(jié)形成堅(jiān)硬的掛壁型結(jié)垢，其硬度甚至超過普通磚塊。此屬微粒型結(jié)垢，最主要特征是 剛附著在斗壁上時(shí)，并不堅(jiān)硬，必須經(jīng)一段時(shí)間的受熱、失水、板結(jié)和老化之后才變成致密 堅(jiān)硬的掛壁垢。因此，解決問題的方法是在其沒有變硬、變厚而難以處理之前便予以爆破粉 碎和剝離。料斗的氣體脈沖防護(hù)系統(tǒng)參見圖6-1和圖6-2。供氣管線61連接到儲(chǔ)氣罐62上， 儲(chǔ)氣罐62通過檢修閥連接分配器63，并通過輸氣管64接通多臺(tái)氣體脈沖發(fā)生器100，儲(chǔ)氣 罐62還連接油水排出閥66。氣體脈沖發(fā)生器100安裝在料斗65的外壁上，安裝方式見圖 6-2，氣體脈沖發(fā)生器100的氣體導(dǎo)管67接裝在料斗外壁65上，排氣孔正對(duì)的位置裝有一 個(gè)錐形導(dǎo)流罩68。料斗的氣體脈沖除垢防護(hù)系統(tǒng)是這樣工作的壓縮空氣經(jīng)供氣管線61進(jìn)入儲(chǔ)氣 罐62 (參見圖6-1右邊的箭頭)，通過分配器63及輸氣管64給氣體脈沖發(fā)生器100充氣， 充氣完畢待發(fā)。當(dāng)控制器200發(fā)出控制信號(hào)，氣體脈沖發(fā)生器100的觸發(fā)器的啟動(dòng)電磁閥 啟動(dòng)，高速排氣閥打開，氣體脈沖發(fā)生器100齊射氣體沖擊波，通過排氣管67進(jìn)入料斗65， 排氣孔處的錐形導(dǎo)流罩68將氣體沖擊波導(dǎo)向側(cè)面，破壞掛壁污垢69與料斗壁65的附著， 并且將其爆破、粉碎和剝離。導(dǎo)流罩68的設(shè)置避免了氣體沖擊波僅僅在掛壁結(jié)垢69上打 出一個(gè)洞，而是可以處理料斗上的一個(gè)作業(yè)面，從而能夠清理設(shè)備內(nèi)壁上較大的平面?？刂?器200停止輸出信號(hào)，則氣體脈沖發(fā)生器100的觸發(fā)器的啟動(dòng)電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)氣倉重新進(jìn)行 充氣，從而完成一個(gè)工作循環(huán)。本實(shí)施例中，工作氣體使用壓縮空氣，壓力3MPa，氣體脈沖除垢系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力 3MPa，在0 3MPa之間連續(xù)可調(diào)。儲(chǔ)氣倉容積10升。系統(tǒng)發(fā)射氣體沖擊波的周期、工作氣體的壓力可根據(jù)結(jié)垢的速率，硬度等因素調(diào) 整設(shè)定。導(dǎo)流罩也可以設(shè)置成平板狀，圓片直徑一般是氣體導(dǎo)管的兩倍以上。相同的系統(tǒng)可用于尿素等其它相似的物料斗、刮板等掛壁型結(jié)垢的在線防治。
權(quán)利要求
一種氣體脈沖發(fā)生器，包括儲(chǔ)氣倉，用于儲(chǔ)存工作氣體；高速排氣閥，安裝在該儲(chǔ)氣倉的排氣管上，用于發(fā)射氣體脈沖；觸發(fā)器，用于啟動(dòng)該高速排氣閥的排氣，包括用于供氣的供氣閥和用于開關(guān)該高速排氣閥的啟動(dòng)閥，該供氣閥和該啟動(dòng)閥分別連通該高速排氣閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該供氣閥和該啟動(dòng)閥通過三通接頭連通 該高速排氣閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，該觸發(fā)器啟動(dòng)閥是常閉式電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該供氣閥和該啟動(dòng)閥的組合是兩位三通 電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，該供氣閥是手動(dòng)截止閥，該啟動(dòng)閥是手動(dòng)截止閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該高速排氣閥由帽式活塞和活塞座組成， 該帽式活塞套接在該活塞座上，該帽式活塞的另一端裝有密封墊并對(duì)正儲(chǔ)氣倉排氣管的排 氣孔，該活塞座有連通該觸發(fā)器的供氣閥和啟動(dòng)閥的通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，還包括控制器，包括控制電路，該控制電路連接該觸發(fā)器的啟動(dòng)閥，輸出控制脈沖信號(hào)并控制 該觸發(fā)器啟動(dòng)閥的開關(guān)，以控制氣體脈沖的發(fā)射以及發(fā)射的周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，還包括供氣裝置，用于向該儲(chǔ)氣倉提供工作氣體；其中，該控制器控制該供氣裝置向該儲(chǔ)氣倉 充氣，以調(diào)整該工作氣體的壓力和該氣體脈沖的輸出能量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該控制器還包括 工作氣體壓力表，用于檢測(cè)該儲(chǔ)氣倉內(nèi)的氣體壓力；該控制器控制該供氣裝置向該儲(chǔ)氣倉充氣，直到該儲(chǔ)氣倉內(nèi)的氣體壓力達(dá)到預(yù)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該控制器還包括以下傳感器中的至少一個(gè)流量傳感器，用于檢測(cè)該氣體脈沖發(fā)生器的工作氣體的流量； 壓力傳感器，用于檢測(cè)該氣體脈沖發(fā)生器的工作氣體的壓力、以及該供氣裝置的工作 氣體的壓力；溫度傳感器，用于檢測(cè)該氣體脈沖發(fā)生器的工作氣體的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該控制器還包括顯示裝置，用于顯示所 述傳感器所檢測(cè)的工作氣體的參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該氣體脈沖發(fā)生器發(fā)出的每個(gè)氣體脈沖 的長(zhǎng)度小于60ms。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體脈沖發(fā)生器，其中，該工作氣體是空氣、氮?dú)狻⒀鯕?、氫氣?其它常溫可壓縮氣體中的至少一種。
14.一種氣體脈沖除垢系統(tǒng)，用于以高能氣體定向脈沖沖擊波除去設(shè)備內(nèi)部的污垢，包括氣體脈沖發(fā)生器，用于以脈沖方式產(chǎn)生高能氣體定向沖擊波，包括儲(chǔ)氣倉、高速排氣閥和觸發(fā)器；該儲(chǔ)氣倉用于儲(chǔ)存工作氣體，該高速排氣閥用于氣體脈沖的發(fā)射，該觸發(fā)器用于 啟動(dòng)該高速排氣閥，包括用于供氣的供氣閥和用于啟動(dòng)該高速排氣閥的啟動(dòng)閥，該供氣閥 和該啟動(dòng)閥分別連通該高速排氣閥；供氣裝置，連通該氣體脈沖發(fā)生器的供氣閥，用于通過該供氣閥向該儲(chǔ)氣倉供氣； 控制裝置，連接該氣體脈沖發(fā)生器的觸發(fā)器的啟動(dòng)閥，用于控制該氣體脈沖發(fā)生器的 發(fā)射以及發(fā)射的頻率；同時(shí)顯示氣體脈沖發(fā)生器及該供氣裝置的工作氣體參數(shù)狀態(tài)；氣體導(dǎo)管，連接該氣體脈沖發(fā)生器，用于將該氣體脈沖發(fā)生器發(fā)射的氣體沖擊波導(dǎo)入 該設(shè)備內(nèi)部，以便除去該設(shè)備內(nèi)部的污垢。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的氣體脈沖除垢系統(tǒng)，其中，該氣體導(dǎo)管上加裝有冷卻夾套。
16.一種利用氣體脈沖除去設(shè)備內(nèi)部的污垢的方法，包括以下步驟 在該設(shè)備上固定氣體導(dǎo)管；將該氣體導(dǎo)管連接到氣體脈沖發(fā)生器上；由該氣體脈沖發(fā)生器以脈沖方式產(chǎn)生氣體定向沖擊波；該氣體定向沖擊波通過該氣體導(dǎo)管發(fā)射到該設(shè)備內(nèi)部中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，該氣體定向沖擊波直接射向該設(shè)備內(nèi)部沉積污垢 的作業(yè)面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，在該設(shè)備的外壁的多個(gè)位置上固定多個(gè)氣體導(dǎo)管， 該氣體定向沖擊波通過所述多個(gè)氣體導(dǎo)管和外壁上的管孔被導(dǎo)入到該外壁的多個(gè)位置上， 以破壞該設(shè)備的內(nèi)壁上污垢的黏附。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，在該設(shè)備的外壁上的管孔處安裝有導(dǎo)流罩，用以將 氣體沖擊波導(dǎo)向該設(shè)備與污垢的接觸面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體脈沖發(fā)生器、氣體脈沖除垢方法和系統(tǒng)。氣體脈沖發(fā)生器包括儲(chǔ)氣倉，用于儲(chǔ)存工作氣體；高速排氣閥，安裝在儲(chǔ)氣倉的排氣管上，用于發(fā)射氣體脈沖；觸發(fā)器，用于啟動(dòng)高速排氣閥的排氣，包括用于供氣的供氣閥和用于開關(guān)高速排氣閥的啟動(dòng)閥，供氣閥和啟動(dòng)閥分別連通高速排氣閥。氣體脈沖除垢系統(tǒng)用于以高能氣體定向脈沖沖擊波除去設(shè)備內(nèi)部的污垢，包括氣體脈沖發(fā)生器、供氣裝置、控制裝置和氣體導(dǎo)管。本發(fā)明通過控制發(fā)射氣體脈沖，產(chǎn)生氣體爆破的效果以除去污垢，可用于各種工業(yè)設(shè)備除垢。
文檔編號(hào)B08B7/00GK101879512SQ20091013812
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者李文忠 申請(qǐng)人:李文忠