專利名稱：爆震清潔設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備。更特別而言，本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備的爆震清潔。
背景技術(shù)：
表面污垢是工業(yè)設(shè)備中的主要問題。這種設(shè)備包括爐(煤爐、油爐、廢物爐，等等)、鍋爐、氣化器、反應(yīng)器、熱交換器，等等。通常，這種設(shè)備包括包含內(nèi)部傳熱表面的容器，內(nèi)部傳熱表面由于累積了粒子例如煙灰、灰燼、礦物和其它燃燒產(chǎn)物和副產(chǎn)品，更為一體集結(jié)的如爐渣和/或污垢等，而易于形成污垢。這種粒子集結(jié)可能會(huì)逐漸妨礙設(shè)備運(yùn)行、降低效率和生產(chǎn)量以及可能引起損害。因此非常需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔并且設(shè)備的清潔工作需要考慮到許多相關(guān)因素。通常，難以直接接近帶有污垢的表面。此外，為了保持收入，需要將工業(yè)設(shè)備停工期和與清潔工作相關(guān)的成本減至最低。已經(jīng)提出了多種技術(shù)。舉例來說，在美國專利5,494,004和6,438,191以及美國專利申請(qǐng)出版物2002/0112638中提出了多種技術(shù)．另外的技術(shù)公開于文獻(xiàn)Huque，Z.Experimental Investigation of Slag Removal UsingPulse Detonation Wave Technique，DOE/HBCU/OMI AnnualSymposium，Miami FL.，March 16-18，1999中。詳細(xì)的沖擊波技術(shù)由 和 在其以下出版物中進(jìn)行了描述 K.and I.，F(xiàn)urther Experience Using Detonation Wavesfor Cleaning Boiler Heating Surfaces，International Journalof Energy Rosearch Vol.17，583-595(1993)和 K.and I.，Detonation-Wave Technique for On-load DepoistKemoval from Surfaces Exposed to FoulingParts I and II，Journal of Engineering for Gas Turbines and Power，Transactions of the ASME，Vol.1，116 223-236，January 1994。此類系統(tǒng)還在南斯拉夫?qū)＠霭嫖颬 1756/88和P 1728/88中進(jìn)行了討論。按照這種技術(shù)的示例性應(yīng)用，此類系統(tǒng)常常被稱作“吹灰器”。
然而，在這個(gè)領(lǐng)域中仍存在許多需要進(jìn)一步改進(jìn)的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于清潔容器內(nèi)的表面的設(shè)備。容器壁將容器外部與容器內(nèi)部隔開并且具有壁孔。這種設(shè)備包括燃料和氧化劑源以及用于啟動(dòng)燃料和氧化劑的反應(yīng)的點(diǎn)火器。長管道具有第一和第二端并且安置成用于將反應(yīng)后或反應(yīng)中的燃料和氧化劑的氣流引導(dǎo)通過壁孔并從第二端排放。管道包括多個(gè)端對(duì)端地固定的部段。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，管道部段中至少三個(gè)具有1-3m的沿著氣體流路的長度以及0.006-0.3m2的特征內(nèi)部橫截面積。這些部段中至少三個(gè)可各包括具有第一和第二端的管狀主體以及分別靠近第一和第二端的第一和第二栓接法蘭。噴嘴組件可至少部分穿過容器壁延伸。這些部段中至少一個(gè)可為肘管。管道可基本上包括三個(gè)部分基本上直形的第一部分、位于第一部分上游的基本上直形的第二部分、以及介于第一與第二部分之間的第三非直形部分。第二和第三部分可具有基本上相似的內(nèi)部橫截面。第一部分可包括下游、上游和過渡部分。下游部分內(nèi)部橫截面可基本上與第二和第三部分相似。上游部分內(nèi)部橫截面可比下游部分小。過渡部分內(nèi)部橫截面可從基本上與上游部分相似的內(nèi)部橫截面過渡至基本上與下游部分相似的內(nèi)部橫截面。第一和第二部分可平行和偏移開。第一和第二部分的位向可相互成非零角度(例如20°-160°)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于構(gòu)制用于清潔容器內(nèi)的表面的爆震清潔設(shè)備的方法。確定適當(dāng)?shù)娜紵艿罊M截面積。確定適當(dāng)?shù)娜紵艿篱L度。根據(jù)環(huán)境因素確定燃燒管道的適當(dāng)路線。確定用于形成燃燒管道的管道部段的適當(dāng)組合以便沿著適當(dāng)路線行進(jìn)。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，這些部段可選自許多預(yù)設(shè)的管道部段構(gòu)型。
這些部段可包括至少一個(gè)直部段和至少一個(gè)彎部段。這些部段中至少一些可各具有帶有第一和第二端的管狀主體以及靠近第一和第二端的第一和第二連接法蘭?？纱_定適當(dāng)?shù)念A(yù)起爆器構(gòu)型。可以繪制如此構(gòu)制的設(shè)備的圖并且可以裝配如此構(gòu)制的設(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施例的詳細(xì)情況在附圖和以下詳細(xì)描述中進(jìn)行闡明。通過閱讀以下描述和附圖以及權(quán)利要求，將可以清楚了解本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為工業(yè)爐的視圖，其與若干安置成用于清潔爐的層面的吹灰器相關(guān)聯(lián)。
圖2為圖1的吹灰器之一的側(cè)視圖。
圖3為圖2的吹灰器的上游端的部分剖開的側(cè)視圖。
圖4為圖2的吹灰器的主燃燒器部段的縱向剖視圖。
圖5為圖4的部段的端視圖。
圖6為圖1的系統(tǒng)的管道部段支承臺(tái)車的視圖。
圖7為替代型燃燒管道的側(cè)視圖。
圖8為圖7的燃燒管道的視圖，其中為了示出詳細(xì)情況已將上外管包裝件和各種支承特征除去。
圖9為替代型燃燒管道的俯視圖。
圖10為替代型燃燒管道的俯視圖。
圖11為圖10的燃燒管道的側(cè)視圖。
圖12為管道部段套件中的管道部段的典型尺寸的視圖。
在各圖中，相同的參考數(shù)字和標(biāo)號(hào)指示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有示例性的三個(gè)相關(guān)吹灰器22的爐20。在所示實(shí)施例中，爐身形成為正平行六面體的形式，并且吹灰器全部與爐體的單個(gè)共用壁24相關(guān)聯(lián)并沿著壁安置于相同的高度上。也可以采用其它構(gòu)型(例如單個(gè)吹灰器、多個(gè)層面中每個(gè)層面上具有一個(gè)或多個(gè)吹灰器，等等)。
每個(gè)吹灰器22包括從遠(yuǎn)離爐壁24的上游遠(yuǎn)端28向緊靠壁24的下游近端30延伸的長燃燒管道26。然而，任選地，端30可適當(dāng)?shù)匚挥跔t內(nèi)。在運(yùn)行每個(gè)吹灰器時(shí)，位于管道26內(nèi)的燃料/氧化劑混合物的燃燒在接近上游端(例如在管道長度最上游的10％內(nèi))開始以便產(chǎn)生爆震波，該爆震波與相關(guān)燃燒氣體一起作為沖擊波從下游端射出以便對(duì)爐的內(nèi)部體積內(nèi)的表面進(jìn)行清潔。每個(gè)吹灰器可與燃料/氧化劑源32相關(guān)聯(lián)。這種源或者其一個(gè)或多個(gè)部件可由各個(gè)吹灰器所共享。一個(gè)示例性源包括位于相應(yīng)容器結(jié)構(gòu)38和40中的液化或壓縮氣體燃料缸34和氧氣缸36。在示例性實(shí)施例中，氧化劑為第一氧化劑例如基本純凈的氧。第二氧化劑可為從中央空氣源42輸送的車間氣源的形式。在示例性實(shí)施例中，空氣儲(chǔ)存于空氣儲(chǔ)蓄器44中。由缸34中的燃料膨脹而得的燃料一般存儲(chǔ)于燃料儲(chǔ)蓄器46中。每個(gè)示例性源32通過位于下方的適當(dāng)波導(dǎo)管聯(lián)接于相關(guān)管道26上。類似地，每個(gè)吹灰器包括火花箱50，其用于點(diǎn)燃燃料氧化劑混合物，并且其與源32一起由控制和監(jiān)控系統(tǒng)(未示出)來控制。圖1中還示出，壁24包括多個(gè)用于進(jìn)行檢查和/或測(cè)量的口。示例性的口包括與每個(gè)吹灰器22相關(guān)聯(lián)的光學(xué)監(jiān)控口54和溫度監(jiān)控口56，用于分別容放紅外線和/或可見光攝相機(jī)和熱電偶探頭，以便觀察待清潔的表面和監(jiān)控內(nèi)部溫度。也可使用其它探頭/監(jiān)控/采樣裝置，包括壓力監(jiān)控、成分采樣裝置、等等。
圖2示出了示例性吹灰器22的更多細(xì)節(jié)。示例性爆震管道26帶有由一系列從上游到下游排列的帶雙法蘭的管道部段或部分60和具有下游部分64的下游噴嘴管道部段或部分62形成的主體部分，下游部分64延伸穿過位于壁中的孔并且終止于露在爐內(nèi)部68中的下游端或出口30處。術(shù)語噴嘴在此用的是概括的意思，因而不要求存在任何空氣動(dòng)力學(xué)上的收縮、膨脹或其組合。示例性管道部段材料為金屬(例如不銹鋼)。如果提供有適當(dāng)?shù)闹С泻屠鋮s裝置的話，出口30可位于爐內(nèi)更往里的位置。圖2還示出了爐內(nèi)管束70，它們的外表面常存在污垢。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)管道部段60被支承于相關(guān)的臺(tái)車72上，臺(tái)車72的輪與沿著設(shè)備底板76的軌道系統(tǒng)74相接合。示例性的軌道系統(tǒng)包括一對(duì)與臺(tái)車輪的凹形外周表面相接合的平行導(dǎo)軌。示例性的各部段60具有相似的長度L1，并且通過位于其相應(yīng)法蘭的螺栓孔中的相關(guān)螺栓陣列而端對(duì)端地栓接起來。類似地，各部段60中的最下游部段的下游法蘭栓接于噴嘴62的上游法蘭上。在示例性實(shí)施例中，與一個(gè)或多個(gè)金屬螺旋反作用彈簧82串聯(lián)連接的反作用帶80(例如棉花或熱學(xué)/結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的合成材料)聯(lián)接于該最未相配的法蘭對(duì)上，并且將燃燒管道連接于環(huán)境結(jié)構(gòu)如爐壁上，以便彈性地吸收與吹灰器的排放操作相關(guān)的反作用力并且保證燃燒管道正確放置以隨后點(diǎn)燃。任選地，可以提供另外的阻尼(圖中未示出)。反作用帶/彈簧組合可形成為單個(gè)長度或者環(huán)。在示例性實(shí)施例中，這個(gè)組合的下游部段具有總長度L2。替代性的彈性反沖吸收裝置可包括非金屬或非螺旋彈簧或橡膠或其它在張力、壓縮和/或剪切作用下有利地至少部分彈性變形的彈性體元件，氣壓反沖吸收器，等等。
預(yù)起爆器管道部段84從上游端28向下游延伸，其也可帶雙法蘭并且具有長度L3。預(yù)起爆器管道部段84的特征內(nèi)部橫截面積(垂直于管道的軸線/中心線500)小于燃燒管道的下游部分(60、62)的特征內(nèi)部橫截面積(例如平均、中值、眾數(shù)、等等)。在涉及圓形橫截面管道部段的示例性實(shí)施例中，預(yù)起爆器橫截面積的特征在于直徑介于8cm至12cm之間，而下游部分的特征在于直徑介于20cm至40cm之間。相應(yīng)地，下游部分與預(yù)起爆器部段的示例性橫截面積比值介于1∶1至10∶1之間，更窄的話，介于2∶1至10∶1之間。端28與30之間的總長度L可為1-15m，更窄的話，為5-15m。在示例性實(shí)施例中，過渡管道部段86在預(yù)起爆器部段84與最上游部段60之間延伸。部段86具有尺寸適于與部段84和60的相應(yīng)法蘭相配合的上游和下游法蘭，并且具有在部段84和60的內(nèi)部橫截面之間提供了平滑過渡的內(nèi)表面。示例性部段86具有長度L4。部段86的內(nèi)表面的發(fā)散的示例性半角≤12°，更窄的話，為5-10°。
燃料/氧化劑進(jìn)料可以按照各種方式引入爆震管道內(nèi)部?？捎幸环N或多種不同的燃料/氧化劑混合物。這種混合物可在爆震管道外部進(jìn)行預(yù)混合，或者可在引入管道處或在引入管道后進(jìn)行混合。圖3示出了部段84和86構(gòu)制成用于分別引入兩種不同的燃料/氧化劑組合預(yù)起爆器組合；和主組合。在示例性實(shí)施例中，在部段84的上游部分中，一對(duì)預(yù)起爆器燃料噴射管道90聯(lián)接于限定了燃料噴射口的部段壁中的口92上。類似地，一對(duì)預(yù)起爆器氧化劑管道94聯(lián)接于氧化劑入口96上。在示例性實(shí)施例中，這些口位于部段84的長度上的上游半段中。在示例性實(shí)施例中，燃料噴射口92中每個(gè)都在相同的軸向位置處成一定角度(所示為示例性的90°，但是也可以為包括180°在內(nèi)的其它角度)與相關(guān)的氧化劑口96配對(duì)，以便為燃料和氧化劑提供相對(duì)的射流混合。在下文中將會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行討論，吹掃氣體管道98在更上游處類似地連接于吹掃氣體口100上。栓接于部段84的上游法蘭上的端板102密封著燃燒管道的上游端并且穿過具有位于部段84內(nèi)部的運(yùn)行端108的點(diǎn)火器/引爆器106(例如火花塞)。
在示例性實(shí)施例中，主燃料和氧化劑被引入部段86中。在所示實(shí)施例中，主燃料由多個(gè)主燃料管道112運(yùn)送而主氧化劑由多個(gè)主氧化劑管道110運(yùn)送，其中每個(gè)主氧化劑管道110具有同心地環(huán)繞著相關(guān)燃料管道112的端口，以便在相關(guān)入口114處混合主燃料和氧化劑。在示例性實(shí)施例中，燃料為烴。在特別的示例性實(shí)施例中，兩種燃料相同，它們從單個(gè)燃料源引出但是與不同的氧化劑混合與基本上純凈的氧混合以便得到預(yù)起爆器混合物；與空氣混合以便得到主混合物。在這種情況中可用的示例性燃料有丙烷、MAPP氣體、或其混合物。也可以使用其它燃料，包括乙烯和液體燃料(例如柴油、煤油和射流航空燃料)。氧化劑可包括混合物，例如適當(dāng)比例的空氣/氧混合物，以便得到所需的主和/或預(yù)起爆器進(jìn)料化學(xué)性質(zhì)。此外，具有分子組合的燃料和氧化劑組分的單元推進(jìn)劑燃料也可作為選擇。
在運(yùn)行時(shí)，在使用周期開始處，燃燒管道中除了存在空氣(或其它吹掃氣體)之外在開始時(shí)為空。預(yù)起爆器燃料和氧化劑隨后通過相關(guān)口引入，充入部段84并且部分延伸入部段86(例如接近中點(diǎn)處)中，并且有利地剛剛超過主燃料/氧化劑口。然后切斷預(yù)起爆器燃料和氧化劑流。充入的預(yù)起爆器燃料和氧化劑的示例性體積占燃燒管道體積的1-40％，更窄的話，占1-20％。然后引入主燃料和氧化劑以便基本上充入一定部分(例如20-100％)的燃燒管道剩余體積。然后切斷主燃料和氧化劑流。此前經(jīng)過主燃料/氧化劑口引入預(yù)起爆器燃料和氧化劑，就大大消除了在預(yù)起爆器和主進(jìn)料之間形成空氣或其它不燃?jí)K的危險(xiǎn)。這種塊可防止燃燒前沿在兩個(gè)進(jìn)料之間遷移。
在引入進(jìn)料之后，就觸發(fā)火花箱以便提供引爆器的火花放電，從而點(diǎn)燃預(yù)起爆器進(jìn)料。預(yù)起爆器進(jìn)料選擇成具有非常迅速燃燒的化學(xué)性質(zhì)，因此在部段84內(nèi)，最初的爆燃快速地轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，并且產(chǎn)生爆震波。一旦產(chǎn)生了這種爆震波，就能有效地經(jīng)過主進(jìn)料，而主進(jìn)料可能另外具有足夠慢的化學(xué)性質(zhì)以便不會(huì)自動(dòng)地在管道內(nèi)爆震。波沿縱向向下游通過并且從下游端30處作為爐內(nèi)的沖擊波的形式出現(xiàn)，從而轟擊于待清潔的表面上并且產(chǎn)生熱學(xué)和機(jī)械上的沖擊，以便典型地至少使污物變松。波之后將跟著從爆震管道排出的加壓燃燒產(chǎn)物，排過來的產(chǎn)物從下游端30處作為射流的形式出現(xiàn)并且進(jìn)一步完成清潔過程(例如除去已經(jīng)松掉的材料)。在排出燃燒產(chǎn)物之后，或者與排出燃燒產(chǎn)物同時(shí)進(jìn)行，通過吹掃口100引入吹掃氣體(例如，來自用于提供主氧化劑的同一源的空氣和/或氮)以便將最終燃燒產(chǎn)物驅(qū)出并使爆震管道充滿吹掃氣體以便重復(fù)下一周期(立即進(jìn)行，或者在隨后按照有規(guī)律或者無規(guī)律的間隔進(jìn)行(其可手動(dòng)地確定或者通過控制和監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)地確定)。任選地，在進(jìn)料/排放周期之間可保持吹掃氣體的基線流，以便于防止來自爐內(nèi)的氣體和粒子向上游滲透并且便于幫助對(duì)爆震管道進(jìn)行冷卻。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，內(nèi)表面增加裝置可將內(nèi)表面積顯著增加至超出由名義上為圓柱形和截頭圓錐形的部段內(nèi)表面提供的表面積之外。增強(qiáng)裝置可有效地幫助實(shí)現(xiàn)爆燃至爆震過渡或者幫助保持爆震波。圖4示出了應(yīng)用于主部段60之一的內(nèi)表面上的內(nèi)表面增加裝置。示例性的增強(qiáng)裝置名義上為Chin螺旋，但是也可以使用其它增強(qiáng)裝置，例如Shchelkin螺旋和Smirnov腔。螺旋由螺旋狀構(gòu)件120形成。示例性的構(gòu)件120形成為具有圓形橫截面的金屬元件(例如不銹鋼金屬線)的形式，其截面直徑大約為8-20mm。替代地，也可以使用其它截面。示例性的構(gòu)件120通過多個(gè)縱向元件122與部段內(nèi)表面保持相隔。示例性的縱向元件為截面和材料類似于構(gòu)件120并且焊接于其上和相關(guān)部段60的內(nèi)表面上的桿。這種增強(qiáng)裝置也可用來提供預(yù)起爆，以代替涉及不同進(jìn)料和不同燃燒器橫截面的前述技術(shù)或者作為前述技術(shù)的補(bǔ)充。
這種設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用。舉例來說，就在典型的燃煤爐內(nèi)，設(shè)備可以應(yīng)用于懸架或者二級(jí)過熱器、對(duì)流通道(初級(jí)過熱器和省煤器束)；空氣預(yù)熱器；選擇催化劑清除器(SCR)洗滌器；集塵室或靜電除塵器；省煤器灰斗；不管是位于傳熱表面或其它地方的灰渣或其它熱/積聚，等等。類似的可能性存在于其它應(yīng)用中，包括燃油爐、黑液回收鍋爐、生物燃料鍋爐、廢物回收利用爐(垃圾爐)，等等。
圖6示出了示例性臺(tái)車72和軌道系統(tǒng)74的更多細(xì)節(jié)。示例性軌道系統(tǒng)包括一對(duì)平行的頂朝上的直角通道元件140(例如由鋼制成)，其通過例如焊接于安裝板142上而得以固定。安裝板又例如通過位于螺栓孔144中的螺栓(未示出)而固定于底板76上。示例性的臺(tái)車包括具有一對(duì)左右縱向構(gòu)件152的結(jié)構(gòu)框架150和前后橫向構(gòu)件154。在每個(gè)橫向構(gòu)件的左右兩側(cè)處，輪156安裝于下垂的托架158上。輪周具有凹面(例如直角V形槽160)，容放著直角通道構(gòu)件140的頂。示例性的臺(tái)車具有用于支承相關(guān)管道部段的裝置和用于將部段固定就位的裝置。示例性支承裝置包括一對(duì)前后管夾170，它們各自通過螺母172定位和支承于相關(guān)左右螺紋軸174上，而螺紋軸174在其下端處固定于框架上。夾170具有與相關(guān)管道部段的外體表互補(bǔ)的凹形表面176，以便從下方支承著部段。固定裝置包括類似的頂托架180，其也通過螺母182安裝于軸174上并且向下保持就位與部段形成壓緊接合。
臺(tái)車的使用可有許多選擇。各個(gè)部段可預(yù)裝配于其相關(guān)臺(tái)車上并且沿著軌道系統(tǒng)滾動(dòng)就位，這時(shí)各部段可通過其端法蘭而彼此固定在一起。拆卸過程可為這個(gè)過程的反向過程。臺(tái)車還可容許燃燒管道作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)(例如，如果需要管道的下游部分并不一直插入爐內(nèi)的話)。另外，如上所述，臺(tái)車可適應(yīng)于在排放周期內(nèi)作為一個(gè)整體進(jìn)行的與縱向熱膨脹和/或與反沖作用相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保持管道部段的對(duì)齊。
圖7示出了替代型系統(tǒng)200，其中燃燒管道202懸掛于托架204上(例如，作為獨(dú)立式支承結(jié)構(gòu)的部分或者固定于設(shè)備的頂部或頂壁206上)。這種系統(tǒng)可特別適用于管道的位置遠(yuǎn)高于設(shè)備底板之上的情況。示例性系統(tǒng)200繞著爐外的周圍障礙物操縱著管道202。示例性的障礙物包括管道穿過其中的上、下管束210和212。在示例性實(shí)施例中，管道迂回穿行以便容許將其出口214定位于與兩個(gè)管束之一對(duì)齊的爐壁上的位置上。在這種情況下，直管道將會(huì)受到管束的妨礙。因此，管道帶有一個(gè)或多個(gè)彎曲部段216以便與管束相適應(yīng)。
從上游到下游，示例性的支承系統(tǒng)包括由螺旋扣裝置224和226聯(lián)接于相關(guān)管道部段上的上游和中間彈簧吊架220和222。示例性的彈簧吊架可從LISEGA，Inc.，Newport，Tennessee公司得到。在示例性實(shí)施例中，由于在該位置上具有更高的靜負(fù)載，因此彈簧吊架222可具有顯著更高的能力。鑒于管道的質(zhì)量參數(shù)(例如重心、質(zhì)量分布、等等)、管道的強(qiáng)度參數(shù)(例如，各種模量)以及任何附加支承件的位置情況，吊架尺寸的具體組合情況可受到沿著管道的吊架的相對(duì)位置的影響。示例性的彈簧吊架用作基本上恒定的負(fù)載的吊架，而支承張力在工作范圍內(nèi)基本上恒定。由懸架提供的垂直順應(yīng)性的一個(gè)功能在于可適應(yīng)出口214的垂直位置相對(duì)于頂部表面206或其它燃燒管道支承結(jié)構(gòu)的與熱相關(guān)的變化。例如，爐壁的熱膨脹可能引起出口垂直位置在熱與冷(例如運(yùn)行和停止)爐況之間發(fā)生變化。在圖2的實(shí)施例中，這種膨脹問題通過非剛性地垂直聯(lián)接管道和壁，使得管道在超過尺寸的壁孔中具有足夠的垂直余隙而得以解決。然而，對(duì)于剛性安裝情況，如果爐的加熱過程升高了管道出口的高度，則在沒有恒定力懸架的情況下，更大部分的管道質(zhì)量將會(huì)由爐壁承載，而更小部分由上游支承件承載。這將會(huì)引起剪切/彎曲力/矩和相關(guān)變形。然而，彈簧懸架易于收縮，從而抬高其所連接的部段，因此由爐壁支承的質(zhì)量不會(huì)顯著增加，因而至少部分地并且有利地在主要部分中減輕/消除了否則將會(huì)由于出口高度增加而引起的應(yīng)力。因此，懸架可以使管道保持基本上恒定的位向(例如，將其上游主要部分保持于基本上水平的位向上)。
在示例性實(shí)施例中，位于燃燒管道外部的支承結(jié)構(gòu)240進(jìn)一步加強(qiáng)了相關(guān)的裝配好的部段。這種加強(qiáng)作用有利地處理了與彎曲部段內(nèi)發(fā)生的沖擊波反射相關(guān)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。在所示實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)將管道的下游部分更加牢固地連結(jié)于爐壁上。在示例性實(shí)施例中，螺旋扣226通過其下螺桿連接于夾具242上，而夾具242固定于支承結(jié)構(gòu)的上游端上并且具有緩沖器244以便適應(yīng)和阻尼可能由燃燒過程產(chǎn)生的管道的左右運(yùn)動(dòng)。在示例性實(shí)施例中，支承構(gòu)件與爐壁的剛性連接吸收了反沖力，從而基本上防止了反沖。就管道的縱向熱膨脹仍成問題的情況來說，這種膨脹可通過容許懸架繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，相對(duì)于上方的連接至托架204上的連接位置246和下方的與相關(guān)管道接合夾具的連接點(diǎn)248)而得到處理。替代實(shí)施例可去除管道與壁的剛性聯(lián)接并且容許采用彈性或阻尼的聯(lián)接。
支承結(jié)構(gòu)240直接與若干帶雙法蘭的管道部段相配合，并且通過排放閥組件250和位于閥組件250上方和下方的示例性先存在的水平結(jié)構(gòu)爐工字梁252和254而將這些部段連接于壁215上。在示例性實(shí)施例中，延伸梁256和258焊接于相應(yīng)梁252和254的外側(cè)法蘭上。示例性的梁256和258為T形梁，但是也可使用工字梁。在示例性實(shí)施例中，有一對(duì)左、右梁256和左、右梁258，其中左、右垂直延伸的工字梁260橫跨著相應(yīng)的梁對(duì)，工字梁260各自的內(nèi)側(cè)法蘭固定于相關(guān)梁256和258的頭法蘭上。
在下游，燃燒管道包括延伸穿過進(jìn)出管道270和組件250的進(jìn)出閥272的噴嘴部分268。進(jìn)出管道270、進(jìn)出閥272和壁安裝板(圖中未示出)提供了進(jìn)出組件。進(jìn)出閥272具有主體，主體的下游面安裝于管道270的上游法蘭上。噴嘴268固定于第二閥或管道閥274的主體上并從其向下游延伸(圖8)。該主體的下游面安裝于進(jìn)出閥272的主體的上游面上。閥272和274具有相應(yīng)的滑塊或門元件276和278，它們可在打開與關(guān)閉位置之間平移。繼續(xù)向上游看，下游45°彎曲肘管280的下游法蘭安裝于管道閥274的主體的上游面上而上游法蘭則安裝于直管道部段282的下游法蘭上。部段282的上游法蘭安裝于第二45°肘管284的下游法蘭上。肘管284的上游法蘭固定于燃燒管道的主上游直部分的最下游部段286的下游法蘭上。示例性的安裝件在這兩個(gè)法蘭之間夾著支撐接口板288。部段286的上游法蘭安裝于直部分的倒數(shù)第二部段290的下游法蘭上，在其前面連續(xù)地類似安裝著更多的各部段。
示例性支承結(jié)構(gòu)240包括一對(duì)左右對(duì)角延伸的下游支架300，支架300的下游端通過安裝托架302連接于閥274的主體的上游面上而下游端通過安裝托架304連接于板288的下游面上。左右縱向支架306與支架300端對(duì)端地定位，其下游端通過托架308連接于板288的上游面上。示例性的支架具有U形截面，帶有內(nèi)側(cè)垂直連接板和橫向法蘭。緊靠部段286和290的上游和下游法蘭的內(nèi)側(cè)，支架306通過壓緊接合著相鄰管道部段主體的對(duì)開夾具310而彼此固定在一起。在示例性實(shí)施例中，附加結(jié)構(gòu)肋312沿著其下游半部焊接于每個(gè)支架306上，與位于其上法蘭上方的其連接板對(duì)齊并且從其向上延伸。
支架有助于加固和加強(qiáng)裝配起來的部段280、282、284、286和289。這些受到支撐的部段可得到垂直地支承并且限制了水平運(yùn)動(dòng)。在所示的實(shí)施例中，吊架222(圖7)剛好位于支架306的上游端的上游處。附加吊架由靠近支架300的下游端的下游螺旋扣320提供。在示例性實(shí)施例中，螺旋扣的上螺紋桿連接于焊接在梁252的法蘭的下側(cè)上的樞軸322上而下螺紋桿連接于位于部段280的主體上靠近其下游端處的夾上的樞軸324。在管道的左右兩側(cè)的每一側(cè)上，第一和第二水平螺旋扣328和330基本上分別限制著所支撐的部段以防向下游和向上游運(yùn)動(dòng)。在示例性實(shí)施例中，第一螺旋扣328橫跨于相關(guān)支架300的下游端部與其上游的垂直梁260之間，而第二螺旋扣330橫跨于板288與其下游的梁260之間。在示例性實(shí)施例中，組件250相對(duì)于壁215剛性地定位。在這種情況下，在靠近管道的下游端處幾乎不需要順應(yīng)性，因而示例性的螺旋扣320不帶彈簧吊架。類似地，螺旋扣328和330也不具有順應(yīng)性。然而，在替代實(shí)施例中，管道的排放/出口端可并非剛性地定位(例如可相對(duì)于壁中的孔具有一定程度的浮動(dòng)能力)。在這種情況下，可提供具有更高順應(yīng)性的垂直和水平安裝件，后者任選地包括彈性反沖吸收裝置。
在示例性安裝順序中，第二閥被安裝于進(jìn)出閥上，如與本申請(qǐng)同一天提交的共同未決的申請(qǐng)案卷EH-10965(03-435)中所述，其公開內(nèi)容如同詳細(xì)闡明一樣在此全部引入作為參考。然后，下游肘管280可被固定于管道閥274的主體的上游面上?？梢园惭b螺旋扣320?？梢詫⒅辈慷?82安裝于下游肘管280上并將上游肘管284安裝于直部段282上。可以將接口板288安裝于肘管284的上游法蘭上。然后可以對(duì)安裝托架302和304及相關(guān)下游支架300進(jìn)行安裝，其后安裝螺旋扣328和330。主直管道部段的最下游的兩部段286和290可順序地安裝并且將相關(guān)夾具310安裝于其上?？蓪⒅Ъ?06安裝于夾具上并且安裝于托架308上，而托架308又安裝于接口板288上。替代地，這些部段、夾具、支架和托架可以裝配成一個(gè)整體然后作為一個(gè)整體安裝于襯板288和肘管284上。下游的吊架組件222可與夾具242和緩沖器244一起安裝。剩余的上游大直徑管道部段可與上游的吊架組件220一起安裝。然后可以安裝預(yù)起爆器和過渡管道，隨后安裝氣體線路、控制、儀表等等。
圖9示出了燃燒管道350，其從上游端351向下游端/出口352延伸。示例性的管道350構(gòu)制用于在孔358處位于障礙物例如建筑物壁354與爐壁356之間的距離太近因而不能使用所需長度的完全為直形的燃燒管道的情況。示例性的燃燒管道350具有由帶雙法蘭的90°管道肘管部段360形成的單個(gè)直角彎頭。燃燒管道350的總體構(gòu)型可類似于前述燃燒管道(例如圖1的燃燒管道)。管道通過將各個(gè)管道部段首尾相接而裝配起來。從上游到下游，示例性的各部段包括小直徑預(yù)起爆器部段362、具有從預(yù)起爆器部段的小直徑向其余各部段的更大下游直徑過渡的直徑的過渡部段363、四個(gè)大直徑部段364、肘管360和帶單法蘭的噴嘴366。
更為復(fù)雜的情況可通過不同的部段組合來適應(yīng)。圖10和11示出了示例性的管道380，其既具有高度上的變化以便適應(yīng)于障礙物如圖7和8的管組，又具有彎頭以便適應(yīng)于壁和其它障礙物382。管道380從上游端383延伸至位于爐壁386內(nèi)的孔處的下游端/出口384。從上游到下游，管道包括小直徑預(yù)起爆器部段388、過渡部段390、第一大直徑部段直部段400、90°肘管402、第二大直徑直部段404、第一45°肘管406、第三大直徑直部段408、第二45°肘管410和帶單法蘭的噴嘴412。各部段可類似地形成前述管道的相應(yīng)部段。
圖12示出了來自套件的典型管道部段。示例性套件包括小直徑帶雙法蘭的預(yù)起爆器部段430。這個(gè)部段的上游法蘭可具有適應(yīng)于一種或多種燃料和/或氧化劑組分的點(diǎn)火器和/或入口的端板432。套件還可包括帶雙法蘭的過渡部段434。套件可還包括具有不同長度的帶雙法蘭的大直徑管道部段(示出了四個(gè)不同長度部段436、438、440和442)。這些長度的部段中的任何一個(gè)或者全部各部段都可以存在多個(gè)實(shí)例。圖12還示出了示例性的帶雙法蘭的大直徑45°和90°肘管部段444和446。同樣，每個(gè)肘管部段可能存在多個(gè)實(shí)例。另外，可有具有不同角度跨度的肘管部段?？捎胁煌L度的出口/噴嘴管道(示出了較短和較長的長度448和450)。不同長度的出口管道可適應(yīng)于不同器壁厚和從倒數(shù)第二部段(最末一個(gè)帶雙法蘭的部段)至出口的總長度這兩者中的一項(xiàng)或者全部兩項(xiàng)。后一種因素也可替代地通過使用不同的倒數(shù)第二部段或部段與單種長度的出口管道的組合來解決。
在各種實(shí)現(xiàn)方式中，可能適當(dāng)或者需要的是管道橫截面也發(fā)生變化。例如，在預(yù)起爆器與最下游的長度之間，可具有一個(gè)或多個(gè)具有中間橫截面的部段連同適當(dāng)?shù)倪^渡部段。在一個(gè)特別的實(shí)例中，沿著管道的長度在中間位置處障礙物之間，可能沒有足夠的空間來為一個(gè)或更多大直徑部段確定路線。替代地，通過這些障礙物可能涉及到在總體上保留橫截面積的情況下橫截面形狀的變化。例如，圓形橫截面可過渡為具有相似面積的長方形橫截面以便通過距離較近的障礙物之間。在這種情況下，過渡部段可在橫截面形狀上進(jìn)行過渡。與更多變型一道，可有一個(gè)或多個(gè)部段完全位于容器內(nèi)的變型(包括可按照與上述通過外部障礙物的方式類似的方式通過內(nèi)部障礙物的部段)。
示例性套件可只包含在設(shè)備處的特定燃燒管道或燃燒管道組所需的部段。這些管道可提前進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且可根據(jù)障礙物和其它約束來選擇適當(dāng)?shù)慕M合以便實(shí)現(xiàn)所需管道長度。其它約束可包括管道進(jìn)入爐中的位置、在該位置處的進(jìn)入角度以及管道的上游端的所需位置。例如，可能需要將若干管道的上游端比較靠近地定位以便控制成本。然而，替代地，一定數(shù)量的工程可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。在這種情況下，套件可包括不同尺寸的額外組件以便容許現(xiàn)場(chǎng)選擇構(gòu)型選項(xiàng)并容許進(jìn)行根據(jù)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化。
此外，套件可包括其它上述組件，例如用于將各部段固定在一起的螺栓、支架、吊架、臺(tái)車及相關(guān)硬件、反作用帶/彈簧、燃料/氧化劑/吹掃氣體設(shè)備和波導(dǎo)管、控制和監(jiān)控硬件、襯墊，等等。此外，套件可包括隔熱法蘭、氣簾法蘭、以及冷卻噴嘴部件，如與本申請(qǐng)同一天提交的共同未決的申請(qǐng)案卷EH-10962(03-432)、EH-10963(03-433)和EH-10964(03-434)中所公開，其公開內(nèi)容如同詳細(xì)闡明一樣在此全部引入作為參考。此外，套件可包括在共同未決的申請(qǐng)案卷EH-10965(03-435)中所公開的進(jìn)出設(shè)備。
以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出各種改動(dòng)。例如，可使得本發(fā)明適用于各種工業(yè)設(shè)備中以及各種吹灰器技術(shù)中。已有設(shè)備和技術(shù)的方面可能影響任何特定實(shí)現(xiàn)方式的方面。相應(yīng)地，其它實(shí)施例也在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔具有將容器外部與容器內(nèi)部隔開并具有壁孔的容器壁的容器內(nèi)的表面的設(shè)備，這種設(shè)備包括燃料和氧化劑源；用于啟動(dòng)燃料和氧化劑的反應(yīng)的點(diǎn)火器；以及長管道，具有第一和第二端并且安置成用于將反應(yīng)后或反應(yīng)中的燃料和氧化劑的氣流引導(dǎo)通過壁孔并從第二端排放，并且包括多個(gè)端對(duì)端地固定的部段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中管道部段中至少三個(gè)具有1-3m的沿著氣體流路的長度以及0.006-0.3m2的特征內(nèi)部橫截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中這些部段中至少三個(gè)各包括具有第一和第二端的管狀主體；以及分別靠近第一和第二端的第一和第二連接法蘭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中噴嘴組件至少部分穿過容器壁延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中這些部段中至少一個(gè)為肘管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中管道基本上包括三個(gè)部分基本上直形的第一部分；位于第一部分上游的基本上直形的第二部分；以及介于第一與第二部分之間的第三非直形部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中第二和第三部分具有基本上相似的內(nèi)部橫截面；以及第一部分包括內(nèi)部橫截面基本上與第二和第三部分的內(nèi)部橫截面相似的下游部分；內(nèi)部橫截面比下游部分的內(nèi)部橫截面小的上游部分；以及內(nèi)部橫截面從基本上與上游部分的內(nèi)部橫截面相似過渡至基本上與下游部分的內(nèi)部橫截面相似的過渡部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中第一和第二部分平行和偏移開。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中第一和第二部分的位向相互成20°-160°的角度。
10.一種用于構(gòu)制用于清潔容器內(nèi)的表面的爆震清潔設(shè)備的方法，容器具有壁，這種方法包括為設(shè)備的燃燒管道確定適當(dāng)?shù)臋M截面積；為燃燒管道確定適當(dāng)長度；根據(jù)環(huán)境因素確定燃燒管道的適當(dāng)路線；以及確定用于形成燃燒管道的燃燒管道部段的適當(dāng)組合以便沿著適當(dāng)路線行進(jìn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中燃燒管道部段選自許多預(yù)設(shè)的管道部段構(gòu)型。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中燃燒管道部段包括至少一個(gè)直部段和至少一個(gè)彎部段。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中至少一些燃燒管道部段各包括具有第一和第二端的管狀主體；以及分別靠近第一和第二端的第一和第二連接法蘭。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括確定適當(dāng)?shù)念A(yù)起爆器構(gòu)型。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，組合有產(chǎn)生如此構(gòu)制的爆震清潔設(shè)備的圖；以及裝配如此構(gòu)制的爆震清潔設(shè)備。
全文摘要
爆震清潔設(shè)備可通過將按照適當(dāng)?shù)臉?gòu)型將多個(gè)管道部段端對(duì)端地固定在一起而構(gòu)制成適應(yīng)于所需的實(shí)施例。
文檔編號(hào)F27D25/00GK1626287SQ20041009520
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者J·R·小霍赫施泰因, M·J·阿尼奧, S·A·弗拉特內(nèi)斯, T·R·A·巴辛 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司