專利名稱：用于爆震裝置清潔系統(tǒng)中的脈沖爆震裝置的催化劑障礙物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及燃煤系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及在爆震清潔系統(tǒng)中采用的脈沖爆震裝置中提供的催化劑障礙物。
背景技術(shù)：
通過使用熱源來用水或另一種工作流體產(chǎn)生蒸汽來運(yùn)行工業(yè)鍋爐，然后蒸汽可用來驅(qū)動(dòng)渦輪，以便供應(yīng)動(dòng)力。傳統(tǒng)上，熱源是燃燒燃料以便產(chǎn)生熱的燃燒器，然后熱通過熱交換器(例如流體傳導(dǎo)管或管道)而傳遞到工作流體中。燃燒燃料可產(chǎn)生殘質(zhì)，常常遺留下殘質(zhì)，從而在相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)管或熱交換器的表面上形成堆積。這個(gè)堆積可導(dǎo)致與壓降增加、 降低的燃料效率和對(duì)機(jī)械構(gòu)件的損害有關(guān)的性能退化。性能退化最終可導(dǎo)致代價(jià)高的計(jì)劃內(nèi)或計(jì)劃外停機(jī)。定期移除這種堆積或防止這種堆積會(huì)保持這樣的鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 在過去，通過將加壓蒸汽、水射流、聲波和機(jī)械錘擊引導(dǎo)到燃燒器或熱交換器的內(nèi)表面上來移除堆積。但是，這樣的方法往往耗時(shí)且未必總是有效。最近，正使用爆震燃燒裝置來移除堆積。燃燒諸如天然氣和丙烷的客戶友好的燃料的爆震燃燒裝置往往需要大的爆震室直徑和長度，這繼而需要較大的安裝覆蓋范圍。此外，在一些情況下，這樣的爆震裝置需要有豐富的氧氣，以便引起爆震。柔性燃料或具有大的爆震單元大小和高的直接起始能量的燃料 (例如天然氣和丙烷)在沒有添加一定量的氧氣的情況下在現(xiàn)有系統(tǒng)中不會(huì)恰當(dāng)?shù)厝紵?更具體而言，當(dāng)在現(xiàn)有的爆震燃燒裝置中使用柔性燃料時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^不理想，從而導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)生的燃燒過程有很少或無清潔能力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種脈沖爆震裝置包括具有外壁和限定脈沖爆震區(qū)的內(nèi)壁的本體部件，并且多個(gè)障礙物沿著脈沖爆震區(qū)延伸。該多個(gè)障礙物的至少一部分包含燃燒催化劑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種爆震清潔系統(tǒng)包括具有內(nèi)部室的容器，以及操作性地聯(lián)接到容器上且流體地聯(lián)接到內(nèi)部室上的脈沖爆震裝置。脈沖爆震裝置包括具有外壁和限定脈沖爆震區(qū)的內(nèi)壁的本體部件。多個(gè)障礙物沿著脈沖爆震區(qū)處延伸。該多個(gè)障礙物的至少一部分包含燃燒催化劑。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見。


在說明書的結(jié)論部分處的權(quán)利要求中特別指出和明確聲明了被視為本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征與優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中圖I是以工業(yè)鍋爐的形式顯示的容器的內(nèi)部室的俯視示意圖，該容器具有根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例構(gòu)建而成的脈沖爆震裝置；以及
圖2是圖I的脈沖爆震裝置的示意性橫截面圖。
詳細(xì)描述以參照附圖的實(shí)例的方式來闡明了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
部件列表
I爆震清潔系統(tǒng)
2燃煤系統(tǒng)/容器
4燃煤加熱爐/鍋爐/主體
6外表面
7內(nèi)表面
8熱交換系統(tǒng)/內(nèi)部室
10法蘭
14能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
16壓縮機(jī)部分
18渦輪部分
20、80帶動(dòng)力部件/脈沖爆震裝置
23空氣源
24燃料源
40脈沖爆震煤燃燒爐系統(tǒng)/控制器
44燃燒爐本體/沖擊波
46人口
47,92 出口
54燃料引進(jìn)系統(tǒng)
56燃料供應(yīng)管道
58、86、132、146 第一端 / 入口部分
59、87、133、147 第二端 / 出口部分
60、89、134、148 中間部分
62燃料通道
65、66旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉
83本體部件
91出口管/過渡件
94脈沖爆震燃料系統(tǒng)
96脈沖爆震燃料供應(yīng)
97脈沖爆震燃料供應(yīng)管道
98壓力調(diào)節(jié)器
100空氣供應(yīng)系統(tǒng)
104空氣供應(yīng)管道
107空氣干燥器
109壓力控制閥
111,112檢修閥
114電子控制閥
117控制器126中心脈沖爆震管128中間脈沖爆震管135第一脈沖爆震區(qū)137燃料入口 /空氣入口149第二脈沖爆震區(qū)152第一流改道區(qū)154曲線表面157 外壁158 內(nèi)壁160第三脈沖爆震區(qū)163第二流改道區(qū)165曲線表面171第一多個(gè)障礙物173、180、186 燃燒催化劑178第二多個(gè)障礙物184第三多個(gè)障礙物
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)DI，根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的爆震清潔系統(tǒng)I包括大體在2處指示的以工業(yè)鍋爐的形式顯示的容器。容器2包括主體4，主體4具有外表面6和限定內(nèi)部室8的內(nèi)表面7。在顯示的實(shí)施例中，容器2包括設(shè)置在主體4上的法蘭10。清潔系統(tǒng)I還包括操作性地連接到法蘭10上的脈沖爆震裝置20，以及(如在下面將變得更加完全明顯的那樣) 電連接到控制器40上的空氣源23和燃料源24。脈沖爆震裝置20選擇性地操作來將超聲脈沖爆震或沖擊波44到內(nèi)部室8中，以除去或松動(dòng)碎片的任何堆積。脈沖爆震裝置20包括具有通過中間部分89延伸到第二端或出口 87的第一端或入口 86的本體部件83。關(guān)于這個(gè)布置，控制器40建立傳送到脈沖爆震裝置20的入口 86 的期望的燃料/空氣混合物。點(diǎn)燃燃料空氣混合物，以形成脈沖爆震波，脈沖爆震波被引導(dǎo)通過過渡件91且進(jìn)入內(nèi)部室8中，以松動(dòng)碎片，例如可附著在容器2的內(nèi)表面上的積碳?？刂破?0還構(gòu)造成設(shè)定從脈沖爆震裝置20中發(fā)出的超聲脈沖爆震波44的期望的頻率。對(duì)于脈沖爆震波，控制器40可將頻率設(shè)定成高達(dá)大約20Hz?？煽刂泼}沖爆震波的頻率，以協(xié)助建立協(xié)作來除去碎片的不均勻的、頻率變動(dòng)的波。超聲脈沖爆震波44可達(dá)到高達(dá)大約 2500 T (1371. 1°C )度或更好的溫度。通過使用脈沖爆震裝置可實(shí)現(xiàn)的高溫且不均勻的沖擊波協(xié)作來增強(qiáng)從容器2中移除碎片。根據(jù)圖2中示出的一個(gè)示例性實(shí)施例，脈沖爆震裝置20包括布置在本體部件83 內(nèi)的中心脈沖爆震管126，以及布置在本體部件83內(nèi)和中心脈沖爆震管126的周圍的中間脈沖爆震管128。中心脈沖爆震管126包括通過中間部分134延伸到第二端133的第一端 132，中間部分134限定第一脈沖爆震區(qū)135。在顯示的實(shí)施例中，第一端132限定聯(lián)接到燃料空氣源23和燃料源24上的燃料和空氣入口 137。中間脈沖爆震管128包括通過中間部分148延伸到第二端147的第一端146，中間部分138限定第二脈沖爆震區(qū)149。中間脈沖爆震管128的第二端147包括具有曲線表面154的流改道區(qū)152。如將在下面更完全地論述的那樣，流改道區(qū)152將紊流燃燒波從第一脈沖爆震區(qū)135導(dǎo)引向第二脈沖爆震區(qū)149。脈沖爆震裝置20的本體部件83包括外壁157和限定第三脈沖爆震區(qū)160的內(nèi)壁 158。另外，顯示了入口 86包括具有曲線表面165的第二流改道區(qū)163。第二流改道區(qū)163 使紊流燃燒波從第二脈沖爆震區(qū)149改道向第三脈沖爆震區(qū)160。關(guān)于這個(gè)布置，脈沖爆震裝置20包括促進(jìn)紊流燃燒波成為沖擊波的曲線流徑，該沖擊波被爆震以形成超聲脈沖爆震波44。曲線流徑使得脈沖爆震裝置20能夠具有短的總長度，同時(shí)確保沖擊波有期望的爆震。為了進(jìn)一步促進(jìn)沖擊波和增強(qiáng)爆震，第一多個(gè)障礙物171沿著第一脈沖爆震區(qū) 135延伸。第一多個(gè)障礙物171采取環(huán)形盤的形式，并且構(gòu)造成使紊流燃燒波彎曲/疊合， 以幫助促進(jìn)沖擊波。根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，第一多個(gè)障礙物171中的一個(gè)或多個(gè)由構(gòu)造成協(xié)助/促進(jìn)沖擊波的爆震的燃燒催化劑173形成。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面， 第一多個(gè)障礙物171中的一個(gè)或多個(gè)涂有燃燒催化劑173。在任何一種情況下，燃燒催化劑173包括氧化鉻、氧化鈷、鐵化合物、銅化合物、鈀、鉬和硝酸鈣中的至少一個(gè)。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，燃燒催化劑173可由構(gòu)造成以催化的方式提高燃燒的各種各樣的材料形成。進(jìn)一步根據(jù)示例性實(shí)施例，第二多個(gè)障礙物178沿著第二脈沖爆震區(qū)149延伸。照類似于上面所描述的方式，第二多個(gè)障礙物178采取環(huán)形盤的形式。根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，第二多個(gè)障礙物178中的一個(gè)或多個(gè)由構(gòu)造成協(xié)助/促進(jìn)沖擊波的爆震的燃燒催化劑180形成。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面，第二多個(gè)障礙物178中的一個(gè)或多個(gè)涂有燃燒催化劑180。照類似于上面所描述的方式，燃燒催化劑180包括氧化鉻、氧化鈷、鐵化合物、銅化合物、鈀、鉬和硝酸鈣中的至少一個(gè)。如上面提到的那樣，燃燒催化劑180可由構(gòu)造成以催化的方式提高燃燒的各種各樣的材料形成。另外進(jìn)一步根據(jù)示例性實(shí)施例，第三多個(gè)障礙物184沿著第三脈沖爆震區(qū)160延伸。照也類似于上面所描述的方式，第三多個(gè)障礙物184采取環(huán)形盤的形式。根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，第三多個(gè)障礙物184中的一個(gè)或多個(gè)由構(gòu)造成協(xié)助/促進(jìn)沖擊波的爆震的燃燒催化劑186形成。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面，第三多個(gè)障礙物184中的一個(gè)或多個(gè)涂有催化劑186。照類似于上面描述的方式，催化劑186包括氧化鉻、氧化鈷、鐵化合物、銅化合物、鈀、鉬和硝酸鈣中的至少一個(gè)。而且，如上面提到的那樣，燃燒催化劑180可由構(gòu)造成以催化的方式提高燃燒的各種各樣的材料形成。燃燒催化劑173、180和186與沖擊波反應(yīng)，以促進(jìn)爆震。將燃燒催化劑173、180和 186分別添加到障礙物171、178和184允許脈沖爆震裝置20具有比通過現(xiàn)有的脈沖爆震裝置在目前可獲得的短得多的長度。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)理解，雖然描述成環(huán)形盤，但是障礙物可采取各種各樣的形式。而且，除了使障礙物形成有/涂有燃燒催化劑之外，脈沖爆震裝置 20還可構(gòu)建有中心脈沖爆震管、中間脈沖爆震管和由燃燒催化劑形成或涂有燃燒催化劑的本體部件的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)。最后，脈沖爆震裝置的特定的類型和/或幾何可有所改變。也就是說，雖然顯示為逆流脈沖爆震裝置，例如包括曲線爆震路徑的爆震裝置，但是也可在具有基本線性的爆震路徑的爆震裝置中采用障礙物。雖然結(jié)合了僅有限數(shù)量的實(shí)施例來詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這樣的公開的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變型、變化、替代或等效布置。另外，雖然描述了本發(fā)明的多種實(shí)施例，但是將理解，本發(fā)明的各方面可包括描述的實(shí)施例中的僅一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種脈沖爆震裝置(20，80)，包括本體部件(83)，其具有外壁(157)和限定脈沖爆震區(qū)(135)的內(nèi)壁(158);以及沿著所述脈沖爆震區(qū)(135)延伸的多個(gè)障礙物(171)，所述多個(gè)障礙物(171)的至少一部分包含燃燒催化劑(173，180，186)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述脈沖爆震裝置(20， 80)進(jìn)一步包括布置在所述本體部件(83)內(nèi)的至少一個(gè)脈沖爆震管(126)，所述至少一個(gè)脈沖爆震管(126)包括通過中間部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端(58，86，132，146)，所述中間部分限定另一個(gè)脈沖爆震區(qū)(135)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖爆震區(qū)(135)，其特征在于，所述多個(gè)障礙物(171)包括沿著所述脈沖爆震區(qū)(135)延伸的第一多個(gè)障礙物(171)和沿著所述另一個(gè)脈沖爆震區(qū) (135)延伸的另一多個(gè)障礙物(171)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述至少一個(gè)脈沖爆震管(126)包括中心脈沖爆震管(126)和中間脈沖爆震管(128)，所述中心脈沖爆震管具有通過中間部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端(58，86，132，146)， 所述中間部分出0，89，134，148)限定所述另一個(gè)脈沖爆震區(qū)(135)，并且所述中間脈沖爆震管(128)具有通過中間部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端 (58，86，132，146)，所述中間部分(60，89，134，148)限定另外的另一個(gè)脈沖爆震區(qū)(135)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述多個(gè)障礙物(171) 包括沿著所述脈沖爆震區(qū)(135)延伸的第一多個(gè)障礙物(171)、沿著所述另一個(gè)脈沖爆震區(qū)(135)延伸的第二多個(gè)障礙物(178)，以及沿著所述另外的另一個(gè)脈沖爆震區(qū)(135)延伸的第三多個(gè)障礙物(184)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述中間脈沖爆震管(128)的所述第二端(59，87，133，147)包括第一流改道區(qū)(152)，所述中心脈沖爆震管 (126)的所述第二端(59,87,133,147)布置在所述第一流改道區(qū)(152)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述脈沖爆震裝置(20， 80)進(jìn)一步包括第二流改道區(qū)(163)，其布置在所述中間脈沖爆震管(128)的所述第一端 (58,86,132,146)的下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述多個(gè)障礙物(171) 的所述部分由所述燃燒催化劑(173，180，186)形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述多個(gè)障礙物(171) 的所述部分涂有所述燃燒催化劑(173，180，186)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖爆震裝置(20，80)，其特征在于，所述燃燒催化劑(173， 180，186)包括氧化鉻、氧化鈷、鐵化合物、銅化合物、鈀、鉬和硝酸鈣中的至少一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于爆震裝置清潔系統(tǒng)中的脈沖爆震裝置的催化劑障礙物。一種脈沖爆震裝置(20，80)包括本體部件(83)，本體部件(83)具有外壁(157)和限定脈沖爆震區(qū)(135)的內(nèi)壁(158)，并且多個(gè)障礙物(171)沿著脈沖爆震區(qū)(135)延伸。該多個(gè)障礙物(171)的至少一部分包含燃燒催化劑(173，180，186)。
文檔編號(hào)B08B9/08GK102580948SQ201210020559
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者D·M·查平, R·W·泰勒, 張?zhí)扈?申請(qǐng)人:通用電氣公司