專利名稱：用于改進(jìn)脈沖爆震清潔的效果的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及脈沖燃燒(impulse combustion)清潔系統(tǒng)。更具體而言， 本發(fā)明涉及一種在爆震腔室的下游端周圍用于增加脈沖清潔系統(tǒng)的效果的噴射器屏蔽 (eductor shield)。
背景技術(shù)：
具有含微粒物質(zhì)的流動(dòng)的各種裝置和系統(tǒng)可需要在某段時(shí)間使用后進(jìn)行清潔。這些裝置/系統(tǒng)的某些實(shí)例包括工業(yè)鍋爐、氣體對(duì)空氣熱交換器和在諸如水泥的產(chǎn)品的加工 /制造中使用的其它類型的熱交換器。目前關(guān)注工業(yè)鍋爐的一個(gè)實(shí)例，這種鍋爐通過(guò)使用熱源來(lái)操作以從水或另一工作流體形成蒸汽，該蒸汽然后可用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)以供電。熱源可為燃燒器，其燃燒燃料以便生成熱，熱然后經(jīng)由熱交換傳給工作流體。焚燒燃料可生成殘留物，殘留物可留在燃燒器或熱交換器表面上。這種煤煙、灰分、爐渣或灰塵在熱交換器表面上的積聚可抑制傳熱且因此降低系統(tǒng)效率。周期性移除這些積聚的沉積物維持了這種鍋爐系統(tǒng)的效率。加壓的蒸汽、水流射、聲波和機(jī)械錘擊已用于移除積聚的沉積物。這些系統(tǒng)維護(hù)起來(lái)成本會(huì)高且這些系統(tǒng)的效果不同。在許多情形下，加壓蒸汽、水射流和機(jī)械錘擊損壞了傳熱表面。超音速燃燒或脈沖清潔系統(tǒng)近來(lái)用于試圖移除積聚的沉積物。超音速燃燒事件形成強(qiáng)脈沖波，脈沖波從熱交換器表面移除積聚的沉積物和累積的碎屑。激波很有效地使積聚的灰塵流化。由單個(gè)裝置來(lái)改進(jìn)激波的有效清潔面積和沖刷作用是持續(xù)的目標(biāo)。因此， 存在發(fā)展具有改進(jìn)的清潔面積和沖刷作用的有效且可靠脈沖清潔系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
下文的總結(jié)給出簡(jiǎn)化總結(jié)以提供對(duì)本文所討論的系統(tǒng)和/或方法的某些方面的基本理解。此總結(jié)并非本文所討論的系統(tǒng)和/或方法的全面概括。其并非意在確定關(guān)鍵/ 至關(guān)重要的元件或者敘述這種系統(tǒng)和/或方法的范圍。其唯一目的是為了以簡(jiǎn)化形式提出某些概念，作為下文給出的更詳細(xì)描述的前序。根據(jù)一方面，本發(fā)明提供一種從容器表面移除累積的碎屑的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括脈沖清潔裝置和噴射器組件，脈沖清潔裝置限定燃燒腔室，在燃燒腔室中可燃的燃料與空氣混合并點(diǎn)火以產(chǎn)生燃燒，燃燒被導(dǎo)向(directed at)該容器內(nèi)的待清潔表面，噴射器組件包圍腔室的下游端用于將周圍大氣引入到燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種從容器內(nèi)的表面移除累積的碎屑的方法。該方法包括提供一種脈沖清潔裝置，該脈沖清潔裝置限定燃燒腔室，傳送可燃燃料的流動(dòng)到燃燒腔室中的空氣的流動(dòng)內(nèi)，在燃燒腔室內(nèi)混合可燃的燃料與空氣，將燃料與空氣混合物點(diǎn)火以產(chǎn)生燃燒，將燃燒導(dǎo)向待清潔的表面以使累積的碎屑松動(dòng)且從容器的表面移除累積的碎屑，且經(jīng)由包圍腔室的下游端的噴射器組件將周圍大氣引入到超音速燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。


當(dāng)參看附圖來(lái)閱讀本發(fā)明下文的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將更好地理解，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面的實(shí)例脈沖清潔系統(tǒng)的示意圖；圖2是沿著圖1中的線2-2所截取的放大截面圖且示出實(shí)例脈沖清潔裝置的細(xì)節(jié)；圖3是沿著圖2中的線3-3所截取的截面圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)其它方面的脈沖清潔系統(tǒng)的另一實(shí)例的一部分和脈沖清潔裝置的另一實(shí)例的示意圖。部件列表20脈沖清潔系統(tǒng)22脈沖清潔裝置24噴射器組件26控制器40 壁42 管60 主體62 端部64閉合頭端66空氣入口端口68燃料入口端口80燃燒腔室90 噴嘴92會(huì)聚部分94發(fā)散部分96徑向翅片98文丘里管100 箭頭102 閥104燃料閥120點(diǎn)火裝置200脈沖清潔裝置202 主體204鍋爐壁206 喇叭端(horn end)208噴射器組件210 噴嘴
4
212會(huì)聚部分214發(fā)散部分216每個(gè)促動(dòng)器臂218樞軸銷220驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式在附圖中描述和說(shuō)明合并了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的實(shí)例實(shí)施例。這些實(shí)例預(yù)期并不限制本發(fā)明。舉例而言，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面可用于其它實(shí)施例和甚至另外的裝置類型。此外，在本文中使用某些術(shù)語(yǔ)只是出于方便目的且不應(yīng)認(rèn)為限制本發(fā)明。另外， 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的元件。本發(fā)明涉及具有含微粒物質(zhì)的流動(dòng)的各種裝置和系統(tǒng)，這些微粒物質(zhì)可在某段時(shí)間使用之后需要清潔。這些裝置/系統(tǒng)的某些實(shí)例包括工業(yè)鍋爐、氣體對(duì)空氣熱交換器和在諸如水泥這樣的產(chǎn)品的加工/制造中使用的其它類型的熱交換器。本文所提出的討論中的某些關(guān)于工業(yè)鍋爐的一個(gè)實(shí)例提供。但應(yīng)了解本發(fā)明無(wú)需限于關(guān)于工業(yè)鍋爐且本發(fā)明可用于其它裝置/系統(tǒng)。在工業(yè)鍋爐中熱交換器表面上的煤煙或其它積聚物可由于實(shí)際上傳到工作流體的熱量減少而造成鍋爐的總效率損失。這常常反映為來(lái)自過(guò)程的廢氣溫度升高以及維持蒸汽產(chǎn)生和給定能量輸出所需的燃料焚燒率的增加。從熱交換器表面完全移除積聚物可需要在執(zhí)行清潔過(guò)程時(shí)停用鍋爐。但是，這種辦法顯然具有至少熱交換器的停機(jī)時(shí)間的缺點(diǎn)。作為替代，聯(lián)機(jī)清潔技術(shù)通常具有較高的維護(hù)成本或不完全清潔的結(jié)果。在傳統(tǒng)上，聯(lián)機(jī)清潔技術(shù)用于維持傳熱通量率。但在許多情形下，這種聯(lián)機(jī)清潔技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)令人滿意的傳熱表面清潔且需要脫機(jī)清潔。本發(fā)明提供優(yōu)于已知辦法的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。根據(jù)一方面，使用與鍋爐相關(guān)聯(lián)的脈沖清潔系統(tǒng)來(lái)生成一系列的激波(例如，經(jīng)由爆震或準(zhǔn)爆震)，激波被導(dǎo)向至鍋爐的污染部分內(nèi)。所產(chǎn)生的脈沖波沖擊鍋爐表面且從表面松動(dòng)積聚物。松動(dòng)的碎屑自由落到鍋爐底部且因此可通過(guò)料斗從鍋爐出來(lái)。還需要用于鍋爐的清潔系統(tǒng)能通過(guò)操作來(lái)迅速移除積聚物以最小化鍋爐的停機(jī)時(shí)間?？商峁┻@些和其它特點(diǎn)的基于脈沖的清潔系統(tǒng)將在下文中更詳細(xì)地描述。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“脈沖清潔系統(tǒng)”將指從燃料與氧化劑的爆震或準(zhǔn)爆震產(chǎn)生壓力升高和速度增加的系統(tǒng)。脈沖清潔系統(tǒng)可以重復(fù)模式操作以在該裝置內(nèi)產(chǎn)生多次爆震或準(zhǔn)爆震。這些爆震或準(zhǔn)爆震形成以激波形式的能量脈沖，激波可用于從鍋爐容器表面清潔積聚沉積物和累積的碎屑?！氨稹笔浅羲偃紵录渲屑げ詈?couple)到燃燒區(qū)。 激波由從燃燒區(qū)釋放的能量維持，導(dǎo)致比燃燒反應(yīng)物更高壓力的燃燒產(chǎn)物?！皽?zhǔn)爆震”是超音速湍流燃燒過(guò)程，其產(chǎn)生比亞音速爆燃波所產(chǎn)生的壓力升高和速度增加更高的壓力升高和速度增加。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，如本文所用的術(shù)語(yǔ)“爆震”意謂包括爆震和準(zhǔn)爆震。實(shí)例脈沖清潔系統(tǒng)(其中的某些將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)地討論)包括用于將燃料/氧化劑混合物點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置和爆震腔室或區(qū)，在爆震腔室或區(qū)中由燃燒引發(fā)的壓力波前(pressure wave fronts)合并以產(chǎn)生爆震波。每次爆震由外部點(diǎn)火源(諸如火花放電、激光脈沖熱源或等離子體點(diǎn)火器)或者通過(guò)氣體動(dòng)態(tài)過(guò)程(諸如激波聚焦(shock focusing)、自動(dòng)點(diǎn)火或自另一源(交叉火力點(diǎn)火)的現(xiàn)有爆震波)而引發(fā)。爆震腔室?guī)缀涡螤钤试S在爆震波后的壓力增加以驅(qū)動(dòng)爆震波且也將燃燒產(chǎn)物從脈沖清潔系統(tǒng)吹出。
各種腔室?guī)缀涡螤羁芍С直鹦纬?，包括圓形腔室、管、諧振腔和環(huán)形腔室。這些腔室可在面積和形狀方面具有恒定或變化的截面。實(shí)例腔室包括具有多邊形截面的一個(gè)或多個(gè)柱形管(cylindrical tube)，諸如，六邊形管，或者包括促進(jìn)爆震的阻礙物。在圖1中示意性地示出適用于工業(yè)鍋爐的實(shí)例脈沖清潔系統(tǒng)20的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一方面，脈沖清潔系統(tǒng)20包括脈沖清潔裝置22和噴射器組件M。在本發(fā)明的另一方面，脈沖清潔系統(tǒng)20還包括控制器/監(jiān)視器26。脈沖清潔裝置22被構(gòu)造和安裝成其可將激波或清潔能量脈沖導(dǎo)向鍋爐容器的壁 40。在一實(shí)例中，多個(gè)管42位于鍋爐容器中且由壁40支承。因此，清潔能量脈沖也導(dǎo)向管 42。壁40和管42傾向于具有煤煙或其它積聚物，煤煙或其它積聚物由鍋爐容器中的燃燒過(guò)程造成，這可由于實(shí)際傳到通過(guò)管流動(dòng)的工作流體的熱量減少而造成總系統(tǒng)效率損失。脈沖清潔裝置22具有管狀主體60，管狀主體60在縱向延伸，具有開口“喇叭”端 62，開口“喇叭”端62導(dǎo)向待清潔的鍋爐容器的壁40和管42。主體60具有相對(duì)的閉合頭端64和至少一個(gè)空氣入口端口 66和至少一個(gè)燃料入口端口 68。盡管可向空氣與燃料入口提供多個(gè)端口，但為了易于參考，僅討論用于空氣與燃料中每一個(gè)的單個(gè)端口。主體60限定燃燒腔室80，燃燒腔室80具有爆燃區(qū)“a”和爆震區(qū)“b”。脈沖清潔裝置22的頭端64的空氣進(jìn)入端口 66連接到空氣源，空氣源可在壓力下通過(guò)閥102提供以傳送空氣流動(dòng)P到燃燒腔室80。此空氣源用于填充和凈化燃燒腔室80， 且還提供空氣以用作燃料燃燒的氧化劑?？諝馊肟诙丝?66可連接到設(shè)施空氣源，諸如空氣壓縮機(jī)(未圖示)。燃料入口端口 68位于脈沖清潔裝置22的頭端64且相對(duì)于空氣入口端口 66在橫向延伸。連接燃料入口端口 68以通過(guò)閥104供應(yīng)燃料流動(dòng)F到燃燒腔室80。燃料F將在燃燒腔室80內(nèi)焚燒。供應(yīng)到燃燒腔室80的燃料F與空氣流動(dòng)P混合。燃料F與空氣P的混合可由空氣入口端口 66與燃料入口端口 68的相對(duì)布置而增強(qiáng)。舉例而言，如果利用多個(gè)燃料入口端口，那么這些端口可提供于燃燒腔室80的外圍周圍。通過(guò)將燃料入口端口 68放置于特定位置使得燃料F被噴射到流動(dòng)空氣P產(chǎn)生的高湍流區(qū)域內(nèi)，燃料與空氣可更迅速地混合以提供更易于爆震的燃料/空氣混合物。如同空氣入口端口 66，燃料入口端口 68可安置于多個(gè)軸向與周向位置。燃料入口端口 68可對(duì)準(zhǔn)以在純徑向延伸，或者可相對(duì)于徑向在軸向或周向傾斜。燃料F通過(guò)閥104供應(yīng)到燃料入口端口 68，閥104控制燃料何時(shí)被允許到脈沖清潔裝置22的燃燒腔室80內(nèi)。閥104可安置于燃料入口端口 68內(nèi)，或者可安置于連接到燃料入口端口的供應(yīng)管線的上游。閥104可為電磁閥且可受到控制器沈電子控制以打開和關(guān)閉來(lái)調(diào)節(jié)到燃燒腔室80內(nèi)的燃料流動(dòng)F?？刂破魃蜻€可電子控制該閥102和到燃燒腔室80的空氣流動(dòng)P?？尚枰煽刂破骼粲瞄y104來(lái)控制燃料F到脈沖清潔裝置22內(nèi)的引入。也可需要在清潔系統(tǒng)20不操作時(shí)控制空氣流動(dòng)P?？刂破魃蚩杀O(jiān)測(cè)(track)從燃料閥104打開所經(jīng)歷的時(shí)間量。基于空氣到脈沖清潔裝置22的輸入速率，在添加足量燃料F使得燃料 /空氣混合物填充燃燒腔室80的所需部分后，控制器沈可關(guān)閉燃料閥104。如圖1所示，點(diǎn)火裝置120位于脈沖清潔裝置22的頭端64或相對(duì)端附近。在圖示實(shí)施例中，點(diǎn)火裝置120將燃料/空氣混合物點(diǎn)火以在爆燃區(qū)a中形成燃燒C。點(diǎn)火裝置120可呈各種形式。特別地，點(diǎn)火裝置120無(wú)需在每個(gè)實(shí)施例中產(chǎn)生燃料/空氣混合物的即時(shí)爆震。但是，點(diǎn)火裝置120提供充分能量用于點(diǎn)火，其允許燃料/空氣混合物燃燒， 而此燃燒可過(guò)渡為燃燒腔室80的爆震區(qū)b內(nèi)的超音速激波D。點(diǎn)火裝置120可連接到控制器沈以在所需或周期性時(shí)間操作該點(diǎn)火裝置?？刂破魃蚩蔀槿魏魏线m類型構(gòu)件或構(gòu)件組合以控制各種系統(tǒng)(諸如閥102、104 和點(diǎn)火裝置120)的定時(shí)和操作。舉例而言，控制器沈可包括處理器，微處理器，微控制器， 可編程的邏輯控制器，專用集成電路，適用于這些目的的任何其它可編程的電路和軟件或者其任何合適組合。還如本文所用的那樣，術(shù)語(yǔ)控制器沈可廣泛地包括額外方面，諸如聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)26’和它的操作連接。而且，另外的方面/特點(diǎn)/構(gòu)件可廣泛地包括于控制器沈內(nèi)。這些其它方面/特點(diǎn)/構(gòu)件可為可選的且可包括指示器、警報(bào)器或類似物。這些其它方面/特點(diǎn)/構(gòu)件大體上以26”和其操作連接來(lái)表示?？刂破魃蛞部煽刂破渌矫?功能。舉例而言，在本文中隨后描述的另一實(shí)施例可包括經(jīng)由控制器沈來(lái)控制功能/ 方面。根據(jù)如圖1所示的一方面構(gòu)造的脈沖清潔裝置22包括細(xì)長(zhǎng)管狀主體60，細(xì)長(zhǎng)管狀主體60限定燃燒腔室80，燃燒腔室80從頭端64延伸到喇叭端62。燃料/空氣混合物的燃燒發(fā)生于燃燒腔室80內(nèi)。一般而言，燃燒C將從點(diǎn)火裝置120前進(jìn)通過(guò)燃燒腔室80內(nèi)的混合物。圖1示出具有恒定截面積的大體上圓柱體形狀的主體60的截面。顯然，主體60 和燃燒腔室80的其它配置也是可能的。主體60可在燃燒腔室80中包含多個(gè)障礙物(未圖示)，這些障礙物沿著主體的長(zhǎng)度安置于各個(gè)位置。障礙物用于在燃燒沿著主體60的長(zhǎng)度前進(jìn)時(shí)促進(jìn)燃燒，和/或在燃燒前沿到達(dá)主體下游端的喇叭端62之前加速燃燒前沿C到超音速激波D內(nèi)。主體60和障礙物可使用適合于耐受與重復(fù)爆震相關(guān)聯(lián)的溫度和壓力的多種材料制成。這些材料包括(但不限于)鉻鎳鐵合金(Inconel)、不銹鋼、鋁和碳鋼。合并脈沖清潔裝置22的清潔系統(tǒng)20使用超音速激波D，超音速激波D形成清潔能量來(lái)松動(dòng)可累積于鍋爐容器或其它裝置上的壁40和管42的累積碎屑、沉積物和涂層。爆震后的高壓流體流動(dòng)幫助將松動(dòng)的材料吹離清潔的表面。在操作中，脈沖清潔裝置22從燃燒循環(huán)形成超音速激波D和其相關(guān)聯(lián)的高壓流動(dòng)，燃燒循環(huán)優(yōu)選地以高頻重復(fù)。脈沖清潔裝置22可以小于IHz直至IOOHz的頻率操作。每個(gè)燃燒循環(huán)通常包括填充階段，點(diǎn)火事件， 火焰加速到爆震或超音速階段和排污階段。燃料填充階段、燃燒點(diǎn)火、火焰前沿加速到超音速和燃燒產(chǎn)物的排污和凈化的單次發(fā)生被稱作“燃燒循環(huán)”或“爆震循環(huán)”。脈沖清潔系統(tǒng)20啟用的時(shí)間部分被稱作“清潔操作”。當(dāng)待清潔的容器有效地用于其目的的時(shí)間將被稱作“鍋爐操作”。如上文所指出的那樣，待清潔的部分無(wú)需為鍋爐容器的部分；但是，為了易于參考，術(shù)語(yǔ)“鍋爐操作”將用于指由清潔系統(tǒng)20清潔的任何裝置的操作。清潔系統(tǒng)20的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與其它清潔系統(tǒng)不同，無(wú)需停止鍋爐容器或被清潔的其它部件以便操作該清潔系統(tǒng)。具體而言，能在鍋爐操作期間發(fā)生清潔操作。額外優(yōu)點(diǎn)涉及激波對(duì)容器的非破壞性質(zhì)。脈沖不會(huì)損壞傳熱介質(zhì)的表面，因此與常規(guī)方法相比，允許更頻繁的操作。清潔系統(tǒng)20無(wú)需在鍋爐操作期間持續(xù)地運(yùn)行。但是，通過(guò)提供在鍋爐操作期間以規(guī)則循環(huán)操作該清潔系統(tǒng)的靈活性，可維持總體更高的清潔水平，而無(wú)需鍋爐操作中顯著的停機(jī)時(shí)間。點(diǎn)火裝置120受到控制以引發(fā)燃燒腔室80內(nèi)燃料/空氣混合物的燃燒。如果例如火花引發(fā)器用作點(diǎn)火裝置120，那么控制器沈發(fā)送電流到火花引發(fā)器以在預(yù)定時(shí)間形成火花。一般而言，點(diǎn)火裝置120傳送足夠能量到點(diǎn)火裝置附近的混合物以形成燃料/空氣混合物中擴(kuò)張的燃燒前沿C。隨著此燃燒前沿C通過(guò)焚燒燃料與混合物中存在的氧化劑而消耗燃料，燃燒火焰將通過(guò)燃燒腔室80內(nèi)的混合物傳播。隨著燃燒前沿C通過(guò)脈沖清潔裝置22的燃燒腔室80傳播，燃燒前沿將到達(dá)主體 60壁和安置于燃燒腔室內(nèi)的任何障礙物。燃燒前沿C與主體60壁和障礙物的相互作用將傾向于造成燃燒腔室80內(nèi)壓力和溫度升高。這種升高的壓力和溫度傾向于增加燃燒前沿C 通過(guò)燃燒腔室80傳播的速度和燃燒前沿從燃料/空氣混合物釋放能量的速率。這種加速持續(xù)直到燃燒速度升高超過(guò)爆燃區(qū)中普通爆燃過(guò)程預(yù)期的速度到表征爆震區(qū)b中準(zhǔn)爆震或爆震的速度。需要這種爆燃到爆震過(guò)程迅速發(fā)生(以便維持高操作循環(huán)速率)，且因此障礙物用于縮短運(yùn)行時(shí)間和每個(gè)引發(fā)的火焰過(guò)渡到爆震所需的距離。爆震或超音速激波D沿著主體60的長(zhǎng)度行進(jìn)且作為清潔能量從喇叭端62出來(lái)。 從喇叭端62，清潔能量可導(dǎo)向待清潔的物體，諸如壁40和管42。高壓燃燒產(chǎn)物跟隨在超音速激波D之后且通過(guò)喇叭端62流動(dòng)。隨著高壓產(chǎn)物從脈沖清潔裝置22吹出，通過(guò)空氣入口端口 66繼續(xù)供應(yīng)的空氣流動(dòng)P將傾向于向下游推動(dòng)燃燒產(chǎn)物且使之從喇叭端62出來(lái)。這種持續(xù)的空氣流動(dòng)P的供應(yīng)用于從脈沖清潔裝置22的主體60凈化燃燒產(chǎn)物。一旦凈化了燃燒產(chǎn)物，用于燃料入口端口 68的閥104打開，且可開始新填充階段以開始下一燃燒循環(huán)。脈沖清潔裝置22可受到控制器沈的控制以快速連續(xù)地產(chǎn)生多個(gè)超音速激波D。 從喇叭端62出來(lái)的超音速激波D包括作為清潔能量的突然壓力增加，其將沖擊待清潔的物體的部分，諸如鍋爐容器的壁40和管42。此清潔能量通過(guò)打碎在鍋爐容器的壁40和管42 的累積的碎屑和爐渣而具有有益的效果。在一方面，清潔能量可產(chǎn)生壓力波，壓力波通過(guò)累積的爐渣和碎屑行進(jìn)。這種壓力波可在累積物內(nèi)產(chǎn)生撓曲和壓縮，這可促進(jìn)碎屑內(nèi)的分裂形成且使碎屑部分脫離積聚物的其余部分，或者脫離鍋爐容器的壁40和管42。這通常被視作從累積的爐渣表面放出的“灰塵。此外，與清潔能量的傳遞相關(guān)聯(lián)的壓力變化可在鍋爐壁本身中產(chǎn)生撓曲，其也可輔助從鍋爐容器的壁40和管42分離爐渣。自重復(fù)燃燒循環(huán)的清潔能量的重復(fù)沖擊可激發(fā)爐渣內(nèi)的諧振，這可進(jìn)一步增強(qiáng)所經(jīng)歷的內(nèi)部應(yīng)力且促進(jìn)碎屑的機(jī)械崩潰。使用沖擊和凈化的重復(fù)作用來(lái)去除累積在鍋爐容器的壁40和管42上的積聚物。重要的是，脈沖清潔系統(tǒng)20在鍋爐操作期間適當(dāng)?shù)夭僮鳌Ｃ}沖清潔裝置22可位于操作者或值班人員看不到或聽(tīng)不到的區(qū)域中使得不能檢驗(yàn)該脈沖清潔裝置的操作。根據(jù)圖1至圖3所示的本發(fā)明的一方面，主體60的喇叭端62具備噴射器組件對(duì)。 在圖示實(shí)例中，噴射器組件M呈噴嘴90的形式，其具有會(huì)聚部分92和發(fā)散部分94。但是， 噴嘴可具有不同形狀。舉例而言，噴嘴可為直的(例如，非會(huì)聚的)且然后為發(fā)散的。一般而言，應(yīng)了解形狀、輪廓、尺寸等可不同且在圖示實(shí)例中的形狀、輪廓、相對(duì)尺寸并非具體限制。為了進(jìn)一步表明這點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)指出的是還設(shè)想到表面可具有超過(guò)圖示的復(fù)雜性。舉例而言，能使噴射器的入口卷曲(curl out)使得表面被卷(rolled)為平滑的用于流動(dòng)效率。噴射器組件M由徑向翅片96同心地安裝于主體60的喇叭端62上。噴射器組件M包圍燃燒腔室80的下游端。在脈沖爆震時(shí)，在主體60的喇叭端62處形成文丘里管 98(圖幻。在每次爆震，高速氣體通過(guò)文丘里管98傳遞以將文丘里管98周圍的氣體引入到噴射器組件M內(nèi)，如由箭頭100所示。噴射器組件M將周圍大氣引入到超音速燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。提供噴射器組件M增加了脈沖爆震的有效清潔半徑，具體而言增加了在激波后高壓產(chǎn)物的排污。因此，能使用更少的脈沖清潔裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)所需清潔?；蛘撸紤]此優(yōu)點(diǎn)的另一方式是相同數(shù)量的脈沖清潔裝置將清潔更大面積。或者考慮此優(yōu)點(diǎn)的再一方式是激波之后更大的空氣急流來(lái)由激波沖掉更多的沉積物碎塊。因此，更大體積的清潔流動(dòng)以高速行進(jìn)且接合待清潔的表面。在圖4中示出根據(jù)本發(fā)明的另一方面的脈沖清潔裝置200的另一實(shí)施例。脈沖清潔裝置200大體上類似于圖1所示的脈沖清潔裝置22且具有延伸穿過(guò)鍋爐壁204的主體 202，該主體202的喇叭端206具備噴射器組件208。噴射器組件208呈噴嘴210的形式，其具有會(huì)聚部分212和發(fā)散部分214。在圖示實(shí)例中，噴嘴210由兩個(gè)等距隔開(即，180°分開)的促動(dòng)器臂216支承， 促動(dòng)器臂216由樞軸銷218連接到噴嘴210。但應(yīng)了解可利用具有不同數(shù)量促動(dòng)器臂(包括單個(gè)臂)的布置。在圖示實(shí)例中，可提供位于兩個(gè)圖示臂之間的第二對(duì)臂(因而總共四個(gè)臂)。因此四個(gè)臂繞噴嘴的圓周以90°的間距間隔開。向每個(gè)促動(dòng)器臂216提供一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)220。每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)220可液壓、電氣或手動(dòng)地提供動(dòng)力從而以錐形路徑(conical path)、并排或上下操縱噴嘴210 (圖4示意性地表示這些運(yùn)動(dòng)平面中的任一個(gè))。每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)200可基于預(yù)先編程的模式起作用，或者基于傳熱表面溫度而手動(dòng)地啟動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的此方面，鉸接的噴嘴將脈沖爆震導(dǎo)向至更大的傳熱表面截面。設(shè)想到促動(dòng)器臂控制可合并到控制器沈內(nèi)。因此，可經(jīng)由控制器沈來(lái)控制文丘里管的位置。以此方式，爆震脈沖可與文丘里管部段的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。因此上文所述的脈沖清潔系統(tǒng)的各種實(shí)施例提供實(shí)現(xiàn)從鍋爐容器的壁和管移除煤煙或灰分的方式。這些技術(shù)和系統(tǒng)也允許周期性的操作而無(wú)需停用被清潔的裝置較長(zhǎng)時(shí)段。應(yīng)了解所提出的脈沖清潔系統(tǒng)并不限于用于工業(yè)鍋爐，而是也可用于在經(jīng)歷碎屑污染或累積的多種不同表面上提供清潔。具有可使用本文所述的系統(tǒng)和技術(shù)清潔的表面的容器實(shí)例包括(但不限于)在水泥生產(chǎn)中所用的容器，廢物變能設(shè)備，以及燃煤能源設(shè)施， 以及煤氣化設(shè)備中的反應(yīng)器。盡管關(guān)于一些優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)例公開了本發(fā)明的系統(tǒng)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解本發(fā)明可擴(kuò)展超過(guò)具體公開的實(shí)施例至其它替代實(shí)施例和/或本文所述的系統(tǒng)和技術(shù)的用途和其明顯的修改和等效物。因此，預(yù)期所公開的本發(fā)明的范圍不受上文所述的特定公開實(shí)施例的限制，而是應(yīng)僅通過(guò)公平地閱讀所附權(quán)利要求而確定。
權(quán)利要求
1.一種用于從容器的表面00)移除累積的碎屑的系統(tǒng)(20)，所述系統(tǒng)O0)包括脈沖清潔裝置(22)，其限定燃燒腔室(80)，在所述燃燒腔室(80)中可燃的燃料與空氣混合并點(diǎn)火以產(chǎn)生燃燒，所述燃燒被導(dǎo)向所述容器內(nèi)待清潔的表面GO)；以及噴射器組件(M)，其包圍所述腔室(80)的下游端用于將周圍大氣(100)引入到所述燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴射器組件04)呈噴嘴(90) 的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴嘴(90)具有會(huì)聚部分(92) 和發(fā)散部分(94)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴嘴(90)與所述燃燒腔室(80) 在軸向?qū)?zhǔn)并固定到所述燃燒腔室(80)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴嘴(90)由徑向翅片(96)固定到所述燃燒腔室(80)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述燃燒腔室的下游端發(fā)散以形成喇叭端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴嘴(90)由至少一個(gè)促動(dòng)臂 (216)支承，所述至少一個(gè)促動(dòng)臂(216)樞轉(zhuǎn)地連接到所述噴嘴(90)。
8.根據(jù)權(quán)利向要求7所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述促動(dòng)臂(216)延伸穿過(guò)鍋爐容器的壁(204)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述噴嘴(90)由至少兩個(gè)促動(dòng)臂 (216)支承，所述至少兩個(gè)促動(dòng)臂(216)樞轉(zhuǎn)地連接到所述噴嘴(90)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述燃燒是超音速燃燒。
11.一種用于從容器內(nèi)的表面GO)移除累積的碎屑的方法，所述方法包括提供脈沖清潔裝置(22)，所述脈沖清潔裝置0 限定燃燒腔室(80)；將可燃的燃料的流動(dòng)傳送到所述燃燒腔室(80)中的空氣的流動(dòng)內(nèi)；在所述燃燒腔室(80)內(nèi)混合所述可燃的燃料與空氣；將所述燃料與空氣混合物點(diǎn)火以產(chǎn)生燃燒；將所述燃燒導(dǎo)向待清潔的表面GO)以使累積的碎屑松動(dòng)并從所述容器表面移除所述累積的碎屑；以及經(jīng)由包圍所述腔室(80)的下游端的噴射器組件04)將周圍大氣(100)引入到超音速燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，引入所述周圍大氣(100)是由固定到所述燃燒腔室的下游端的噴嘴(90)造成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述噴嘴(90)由在徑向延伸的翅片 (96)固定到所述燃燒腔室(80)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，促動(dòng)器臂(216)循序操作以使所述噴嘴 (90)在錐形路徑上移動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃燒是超音速燃燒。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及用于改進(jìn)脈沖爆震清潔的效果的裝置。其中，提供一種用于從容器的表面(40)移除累積的碎屑的系統(tǒng)(20)和相關(guān)聯(lián)的方法。該系統(tǒng)包括脈沖清潔裝置(22)和噴射器組件(24)，該脈沖清潔裝置(22)限定燃燒腔室(80)，在燃燒腔室(80)中可燃的燃料與空氣混合并點(diǎn)火以產(chǎn)生燃燒，燃燒被導(dǎo)向該容器內(nèi)待清潔的表面(40)，該噴射器組件(24)包圍腔室(80)的下游端用于將周圍大氣(100)引入到燃燒內(nèi)以加寬被清潔的面積。
文檔編號(hào)F23J1/00GK102213435SQ20111007694
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者D·蔡平, J·E·羅伯茨, R·W·泰勒, T·法默 申請(qǐng)人:通用電氣公司