CN101832570A - 油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清灰装置领域，特别是涉及一种油田专用湿蒸汽发生器清灰装置。一种油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，包括压缩空气储罐、激波发生器、单控电磁阀和激波喷射装置，所述激波发生器的进气管连通压缩空气储罐，激波发生器的激波喷口通过激波管路连通激波喷射装置，所述的单控电磁阀安装在激波发生器上，单控电磁阀的控制端连接有程序控制器。本发明油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置最大限度的利用了过热蒸汽瞬时喷爆所产生的激波、强烈的声能、高速气流动能综合作用于积灰，破坏积灰的稳定状态，达到清洁受热面的目的，能够有效的清除受热面上各种不同类型的积灰或结焦。
Description
技术领域
本发明属于清灰装置领域，特别是涉及一种油田专用湿蒸汽发生器清灰装置。
背景技术
油田专用湿蒸汽发生器是稠油热采关键设备，油田专用湿蒸汽发生器对流段翅片管积灰直接导致锅炉排烟温度升高，油田专用湿蒸汽发生器烟温每上升10～15℃，锅炉热效率下降1％，油田专用湿蒸汽发生器每次彻底清灰后，一般排烟温度可下降到200℃以下，如果以渣油为燃料，锅炉每天烟温上升在10℃以上，原油为燃料也应在5℃左右，在锅炉运行中如燃料、雾化、配风失调会导致锅炉“冒黑烟”加剧了锅炉烟温上升速度，锅炉对流段清灰一般在停炉冷态状态下人工进行，启炉后，烟温逐日上升而无法在线实施清灰，会造成燃料浪费，油汽单耗上升。所以需要一种能够在线清灰的装置。
现在的在线清灰装置分为三种，蒸汽清灰器、声波清灰器和燃气激波清灰器。
蒸汽清灰器工作原理是利用具有一定压力的蒸汽、过热蒸汽为吹扫介质，通过一根可伸缩、旋转的长数米的管状吹扫枪伸进对流段翅片管中间，直接用蒸汽或过热蒸汽吹扫受热面上的积灰。该种型式清灰器的主要缺点是机械可靠性差，清灰往往经历一段时间运行后就会有大量的机械件磨损、损坏，故障形式通常为卡死、卡涩，结果不是清灰器不能正常投运造成锅炉热效率下降，就是因为用高压蒸汽长时间连续吹扫，高压蒸汽携带粉尘冲刷磨损受热面管壁，造成锅炉爆管事故，并且由于该型清灰器是利用高压蒸汽连续吹扫工作方式，设备本身的能耗很大。
声波清灰器是指利用声场能量的作用，清除锅炉换热器表面积灰和结焦的方法，该种清灰器目前最大的声能仅能达到150分贝，能量强度不足对积灰的清除作用十分有限。
燃气激波清灰器主要是用可燃气体(乙炔、天然气、油气也有用燃油雾化)与空气以一定比例在混合气罐内混合，经点火后产生爆燃，在前端冲击管口产生冲击波，利用冲击波对受热面进行吹扫。这种清灰器的因工作介质为可燃气体，而锅炉内各段烟道内烟温温度很高，可燃气体未经点火进入炉膛或烟道会引起回火爆轰或引起锅炉爆炸，所以只能用于低温段，应用范围具有很大的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，该清灰装置利用激波、声波、高速气流多重作用清灰，清灰效果更好，使用更安全。
一种油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，包括压缩空气储罐、激波发生器、单控电磁阀和激波喷射装置，所述激波发生器的进气管连通压缩空气储罐，激波发生器的激波喷口通过激波管路连通激波喷射装置，所述的单控电磁阀安装在激波发生器上，单控电磁阀的控制端连接有程序控制器。
所述的激波喷射装置为气动步进旋转喷头，所述气动步进旋转喷头的控制口通过导气管连通激波发生器。
所述的气动步进旋转喷头中的喷口与气动步进旋转喷头的轴线成15°～45°夹角。
所述的激波管路为柔性连接管。
本发明的喷口与旋转喷头轴线成一定角度斜向喷爆，喷头旋转，都增加了清灰器有效清灰作用范围；并且工作介质为过热蒸汽，不存在燃气型激波清灰器的燃气管道泄漏、燃气炉膛泄漏膛炸、回火爆轰、过量燃气爆炸等安全隐患；
此外本发明自身能耗低，每天最多运行2～4次，每台清灰器日总运行脉冲数48个即可确保受热面洁净，单台激波清灰器每天耗气量0.6m3～2.4m3过热蒸汽(压力0.5Mpa-0.8Mpa)，该项数据只及单台声波清灰器日耗气量的1/20～1/40。
最后本发明的喷头短小，无长清灰枪等重载部件，也无机械传动齿轮等易磨损部件，更无驱动电机，为纯气动型设计，运行极为可靠。激波发生器、气动步进旋转喷头间由柔性接管连接，可根据现场平台情况灵活摆放，也不会因锅炉膨胀对设备加载破坏性机械应力。激波发生器、气动步进旋转喷头设计寿命为≥50万次脉冲，寿命期内不需做润滑、清洗、更换备件维护工作。
本发明油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置最大限度的利用了过热蒸汽瞬时喷爆所产生的激波、强烈的声能、高速气流动能综合作用于积灰，破坏积灰的稳定状态，达到清洁受热面的目的。多种能量综合作用清灰效果远大于单纯的利用过热蒸汽产生声能或高速气流动能的清灰效果，能够有效的清除受热面上各种不同类型的积灰或结焦。
附图说明
图1为本发明油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置结构示意图。
图中：1压缩空气储罐、2激波发生器、3单控电磁阀、4激波管路、5激波喷射装置、51喷口、6炉壁、7衬套、8法兰。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，一种油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，包括压缩空气储罐1、激波发生器2、单控电磁阀3和激波喷射装置5，所述激波发生器2的进气管连通压缩空气储罐1，激波发生器2的激波喷口通过激波管路4连通激波喷射装置5，所述的单控电磁阀3安装在激波发生器2上，单控电磁阀3的控制端连接有程序控制器；安装时在炉壁6上开孔，然后将激波喷射装置5的喷头插入孔中用衬套7定位后由法兰8焊接固定即可。
在本发明中，为了增大清灰装置的有效清灰作用范围，所述的激波喷射装置5选用气动步进旋转喷头，所述气动步进旋转喷头的控制口通过导气管连通激波发生器2，气动步进旋转喷头中的喷口51与气动步进旋转喷头的轴线成15°～45°夹角，喷口51能随每一次冲击波脉冲绕喷头轴线步进旋转，扩大了清灰器吹扫空间范围，在本实施例中选用的气动步进旋转喷头单步步进角度为30°，12次脉冲可推动气动步进旋转喷头旋转一周。
需要特别说明的是，在本实施例中所述的激波管路4为柔性连接管，柔性连接管可弯曲，使得成为一体的激波发生器2与压缩空气储罐1可根据现场平台情况灵活摆放。
本发明工作时能同时利用声能、高速气体的冲击动能、气流的清洗效应三个方面实现清灰的效果。
从声能上来说，激波喷射装置内平面正激波出喷口后，会形成球面激波，球面激波直径不断增大，其球心沿喷口轴线向前运动，同时随着球面激波直径的增大，激波强度不断衰减，最后减弱为高强度声波。激波会在积灰与基底的物理界面发生反射，并能通过折射而导入积灰内部，激波剧烈的压力纵波对积灰产生一种先压后拉的作用，使积灰破裂，导入积灰中的折射激波还会在灰体中产生横波，和入射波及反射波相互作用，使积灰脱离基底。同时在喷口由于激波及高速气流冲击，产生极为强劲的喷口噪声，距喷口1米处，声强能达到160～170分贝，会对积灰结焦在受热面的附着状态产生分离效应，并使积灰、结焦产生疲劳断裂和破碎倾向。
从高速气体的冲击动能上来说，喷口喷射出的过热蒸汽到达受热面管壁后，对其上所附着的灰垢层、结焦表面温度产生剧烈影响，打破灰垢层、结焦原来的温度平衡状态，灰垢层、结焦表面温度发生温度交变，灰垢层、结焦产生热疲劳，使灰垢层、结焦产生碎裂、脱落倾向。
从气流的清洗效应上来说喷口随激波后喷射出高速气流(速度＞300m/s)，直射、折射和反射气流动能直接作用于积灰、结焦层，使依附在受热面表面的积灰、结焦因受气流机械外力作用直接脱离。
Claims (4)
1.一种油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，其特征是：包括压缩空气储罐、激波发生器、单控电磁阀和激波喷射装置，所述激波发生器的进气管连通压缩空气储罐，激波发生器的激波喷口通过激波管路连通激波喷射装置，所述的单控电磁阀安装在激波发生器上，单控电磁阀的控制端连接有程序控制器。
2.如权利要求1所述的油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，其特征是：所述的激波喷射装置为气动步进旋转喷头，所述气动步进旋转喷头的控制口通过导气管连通激波发生器。
3.如权利要求2所述的油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，其特征是：所述的气动步进旋转喷头中的喷口与气动步进旋转喷头的轴线成15°～45°夹角。
4.如权利要求1、2或3任意一权利要求所述的油田专用湿蒸汽发生器在线清灰装置，其特征是：所述的激波管路为柔性连接管。
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