CN1025824C - 一种净化设备内表面的方法及设备 - Google Patents

Abstract

使冲击波穿过设备表面可除去沉积在设备内表面上的颗粒该冲击波是由位于设备内部一个腔室内的气体爆炸产生的。本发明特别适用于净化工艺设备。

Description

本发明涉及一种去除工艺设备内表面沉积物的新型净化装置及其净化方法。具体来说，本发明涉及使冲击波穿过被净化物体的一种气体爆炸净化装置及其方法。冲击波运动穿过物体可去除物体内部的沉积物。

工艺设备内表面上沉积污垢是一个很普通的问题。在许多情况下，这种积垢是因沉积物或颗粒粘到内表面上而筑成的。这种积垢常常会降低该工艺设备的效率。因此，必须净化内表面以保持工艺设备的最高效率。

一种公知的普通的净化方法是利用压力脉冲去除沉积物。压力脉冲净化，首先是使承载沉积物的表面处于很高的压力之下，然后再处于很低的压力之下，这种压力差使沉积物膨胀，并从表面除去。为了净化工艺设备的内表面，必须使压力脉冲穿过设备而产生移动的压力差。

典型的产生压力脉冲的方法是通过一个阀释放高压气体短脉冲冲击。利用气体爆炸作为产生冲击波的方法。Enoksson等人（下文称Enoksson）的美国专利4089702公开了一种引燃爆炸性混合气体，以产生冲击波的方法，这种冲击波可用于去除颗粒，像物体内表面上的砂尘和鳞垢。然而，Enoksson的方法有几个缺点。Enoksson的方 法须把要净化的设备出口装置密封起来，并用爆炸性气体充入设备的内部空腔。这种方法的缺点是使被净化的设备的工艺过程停止，而该法的另一缺点是要求分段净化大型设备，因此，要求用工艺设备中的阀门或其它装置封住各段，并用爆炸性气体充入各段。Enoksson的再一个缺点是不能严格控制爆炸。

授与Koerner的美国专利（下文称Koerner）公开了一种声波引擎，通过点爆气体产生超声波。然而，这种声波引擎用于净化工艺设备中是有缺点的，Koerner的方法是通过产生响亮的共振频率来振动或摇动被净化的设备，而设备的振动或摇动可使颗粒从设备的内表面脱除。Koerner还说，这种共振频率基本上是连续的声波。然而，Koerner的振动净化方法对于净化大型的工艺设备是有缺点的，或者说是不适合的。大多数大型设备是以牢牢地固定安装方式，这就使得设备很难振动。并且，利用Koerner方法净化大型设备需要产生极响亮的声波来诱导振动。这种连续的响亮声波对生活和居住在被净化设备附近的人们来说是很不愉快和/或危险的。Koerner还建议，在净化开始之前，必须暂停或结束被净化设备的工艺过程。

因此，本发明的一个目的是要提供一种净化设备和方法，克服已知脉冲净化设备的缺点。这种净化设备和方法可用在工艺设备中，在该设备进行工艺过程时，不必经常拆卸。

本发明的另一个目的是提供一种爆炸气体以产生冲击波的设备，该冲击波运动穿过工艺设备，并除去粘在工艺设备内表面上的沉积物和颗粒。

本发明的第三个目的是提供一种能控制气体爆炸以产生冲击波的设备。

本发明的第四个目的是提供一种能引爆气体产生沿确定方向传播冲击波的设备。

本发明的第五个目的是提供一种引爆气体的设备，其中不需要频繁更换气体的点燃装置。

本发明的其它目的和优点依照本发明的描述会更加清楚。

根据本发明，将一端封闭的腔室，该腔室含有产生紊流的装置，如螺旋弹簧，放置在被净化的工艺设备内。腔室具有送入稳定空气流或富氧空气流的装置，输入爆炸气体以在腔室中产生爆炸气体-空气的混合气体装置，以及点燃气体-空气混合气体的装置。在工艺设备外面设置定时装置，以控制输入爆炸气体进入腔室的装置和点燃装置。在腔室中形成合适的气体-空气混合气后，用点燃装置引爆混合气体，产生爆炸冲击波。由腔室中的紊流装置产生紊流，而使该冲击波达到超声速度，波以超声速度运动，使冲击波前面的气体也以超声速度运动，并在冲击波前面产生一个压力很高的区域。

爆炸冲击波通过腔室的开口端以超声速度离开，并穿过工艺设备而传播。爆炸波接近时，工艺设备的内表面首先处于高压区域，然后，当爆炸波穿过后，压力迅速下降，这种压力的降低可使粘在工艺设备内表面上的沉积物和颗粒变的松动。然后，通过工艺设备的工艺气流或者通过流过腔室再流过工艺设备的连续空气流把疏松的沉积物或颗粒从工艺设备中除去。

本发明的主要优点是本发明可以在工艺设备工作过程中连续地净化工艺设备。如果以这种方式应用本发明，冲击波的净化作用和工艺设备的工艺过程可同时进行。

本发明也可以其它许多方式应用，但与下面描述的要求相一致。

图1是本发明的气体爆炸装置的侧视截面图。

图2是对净化设备充入爆炸气体和点燃气体的定时顺序的图示。

图3是本发明的一个实施例的电路图示。

根据本发明的气体爆炸装置示于图1。本发明的这个实施例包括腔室12，其一端开口，通常呈园筒或管形。腔室12内含有螺旋弹簧14，在腔室14的非开口端连接管10，连续的空气或富氧空气流过管10进入腔室12，方向如箭头所示。管22通过“T”型接头32与管10连接，管22的另一端与盛有爆炸气体的罐26连接。电磁阀24可打开或关闭以控制来自储气罐26的爆炸气体经管22进入“T”型接头32。当电磁阀24打开时，爆炸气体从储气罐26流出，经过管22进入“T”型接头32，在“T”型接头内外爆炸气体与空气或富氧空气混合，形成爆炸气体-空气混合气，这种混合气由管10中的连续气流带入腔室12。电磁阀24由导线30连接定时器20，由定时器20控制电磁阀24打开和关闭的时间，从而调节进入“T”型接头32的爆炸气体量，即进入腔室12的混合气中的爆炸气体的量。在电磁阀24保持打开一予定时间后，腔室12中的混合气被点燃装置16点燃，并产生爆炸气体冲击波，它由腔室12的开口端冲出。点燃装置16可以是火花塞或其它适合点燃混合气的装置。点燃装置16由导线34连接变压器18，变压器18由导线36连接定时器20，定时器20用来控制点燃装置16点燃或不点燃的时间，以及电磁阀24打开或关闭的时间。

图2是定时器20在打开电磁阀24和引发点燃装置16时的时间顺序图示。一般来说，电磁阀24打开的时间应保证形成爆炸气体-空气的混合气，它将爆炸产生冲击波，而该冲击波将具有所要求的净化效果。点燃装置16在电磁阀24打开的时间周期的接近结束时，开始 点火引爆，并持续到电磁阀24关闭为止。总之，点燃装置16点火引爆的时间周期要足以点燃腔室12中全部的混合气。如图2所示，这个点火引爆的时间周期一定要小于阀打开的时间周期。

为了净化工艺设备，将具有螺旋弹簧14、点燃装置16和连接导线34、及连接管10的腔室12安装到被净化工艺设备内部。“T”型接头32及附管22可以放在被净化工艺设备内部，也可以放在外部。储气罐26、电磁阀24、变压器18和定时装置20一般放在被净化设备的外部。在这种布置中、腔室的工作按如下进行。电磁阀24打开，使爆炸气体从储气罐26出来，经管22进入“T”型接头32。爆炸气体在“T”型接头32中与经管10。流来的空气或富氧空气混合，以形成爆炸气体-空气的混合气。这种气体-空气的混合气由空气载带经管10流入腔室12。在混合气充满整个腔室12后，点燃装置16开始点火引爆。当电磁阀24关闭时，点燃装置16仍在点火引爆。点燃装置16的点火引爆点燃了混合气体，从而产生爆炸波。这个波从腔室12的开口端冲出，在与净化设备的初始接触点处为超声的。然后，该波继续穿过被净化的设备。当波穿过工艺设备时可松散设备内壁上的沉积物和颗粒。这些沉积物和颗粒被流过腔室12和工艺设备的工艺气流带走。在电磁阀再次打开之前，连续不断的空气流还能完全去除残留在腔室12中的燃烧产物。

如上所讨论的，本发明的一个主要优点是在此所描述的整个净化过程可以与工艺设备的正常工艺同时进行，因此，在其运行期间能连续地净化工艺设备。

另一个优点是定时器20提供了打开或关闭电磁阀24和改变引燃点燃装置16的定时顺序，从而能改变爆炸之间的时间间隔。所以，本 发明可以按需要调节，有选择地净化各种工艺设备。

在本发明的一个优选实施例中，用固态电子定时器控制打开或关闭电磁阀、和引爆点燃装置。这个电子定时器比机械定时器有许多优点。首先，电子定时器能更严格地使电磁阀和点燃装置同步，从而更好地控制气体爆炸。第二，电子定时器使点燃装置的点火时间降到不到一秒钟。引爆时间的减小对于减小点燃装置的损耗有很大好处，能延长其使用寿命。第三，电子定时器能更严格地控制进入腔室的爆炸气体量，更好地控制爆炸力。

本发明的其它优点用下例说明。

本发明如下用于净化化工工艺热交换器。腔室是一段8英尺长、2英寸直径的管子，其中插入一个螺距为0.75英寸、40英寸长的螺旋弹簧。在接近腔室一端钻孔攻丝，并插入一火花塞。把导线接到火花塞上，于是，经过火花塞导线把火花塞连接到变压器上。腔室的远离火花塞的另一端基本同轴地插入烟管形热交换器壁上的孔中，腔室和热交换器的连接部分要密封起来，防止气体从热交换器中逸出。

腔室靠近火花塞的一端连接到第二根管子，第二根管子由“T”型接头与第三根管子连接。第二根管子的一端通“T”型接头，适于把外部空气压入，从而形成连续的空气流，流经第二根管子和“T”型接头进入腔室。第三根管子通过电磁阀连接到甲烷气罐上。

变压器和电磁阀都用导线连到固态电子定时器上，其实际电路图示于图3。定时器设定为每4秒钟打开电磁阀2秒钟，并且每4秒钟使火花塞点火持续0.5秒，其时间顺序示于图2。

启动定时器、变压器和电磁阀使之工作。电磁阀打开，使甲烷流入“T”型接头，与空气混合成气体-空气的混合气，进入腔室。 然后，用火花塞点燃这种混合气，并产生爆炸冲击波，冲击波从腔室冲出，穿过热交换器。随着冲击波穿过热交换器，热交换器壁上的颗粒和沉积物被除下。然后，在热交换器中流动的工艺气流和在腔室及热交换器中流动的空气流把除下的颗粒和沉积物带出热交换器。

显然，在不脱离本发明的情况下，可以对在此描述的结构做许多变化和更改。因此，应当清楚地理解：在此描述的、在附图中所示出的本发明的形式仅仅是示范性的，而不是对本发明范围的限定。本发明包括全部在如下权利要求范围内的改型。

Claims (7)

1、一种净化设备内表面的方法，其特征在于，包括：

在一个与被净化表面分开的腔室中产生设备的冲击波；

引导冲击波通过被净化表面，其中，所述冲击波在与所述表面初始接触的地方是超声的，以从所述表面上除下颗粒；

用一气流带走所述颗粒。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，在设备被净化的过程中，所述气流连续地流过所述设备。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括连续产生冲击波的步骤。

4、根据权利要求3的方法，其特征在于，在设备被净化的过程中，气流连续地流过所述设备。

5、根据权利要求3的方法，其特征在于，所述设备是一热交换器。

6、根据权利要求2的方法，其特征在于，所述气流是由同时具有被净化设备的设备完成一个工艺的工艺气流。

7、根据权利要求3的方法，其特征在于，所述气流是由同时具有被净化设备的设备完成一个生产工艺的工艺气流。

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