CN103148491A

CN103148491A - 一种气体吹灰器

Info

Publication number: CN103148491A
Application number: CN2011104198287A
Authority: CN
Inventors: 郜建松; 孙志钦; 孟庆凯
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明提供了一种气体吹灰器，包括传动系统、进气系统、限位系统、进给系统、吹灰管组件和支架；限位系统包括撞块和限位开关；进给系统为丝杠螺母副机构，包括空心丝杆和螺母；进气系统的进气接管一端与传动系统的联轴器连接，另一端与吹灰管一端相连接；撞块安装于吹灰管上，与安装在支架上的限位开关相配合共同组成限位系统；空心丝杠套装于吹灰管上并与吹灰管焊接为一体，与嵌装于前炉壁上的螺母相配合形成丝杠螺母副机构。本发明的吹灰器通过限位系统和进给系统的作用，将电机的转动就变成了吹灰喷嘴的旋转运动和往复直线运动，从而实现了吹灰喷嘴的伸缩，极大地提高了吹灰喷嘴的吹灰区域，消除了吹灰死角。

Description

一种气体吹灰器

技术领域

本发明涉及石油炼制、石油化工领域管式加热炉所用的一种气体吹灰器。

背景技术

随着原油性质的变化，含硫量的增多，国内石化企业加热炉对流段及预热段受热面的积灰结垢问题日趋严重。受热面一旦积灰，将会严重地影响受热面的传热效果。在对流面积灰严重的情况下，传热能力大约降低30％～50％，这将使加热炉的热效率降低5％以上，而加热炉的燃料能耗占炼油企业总能耗的30％～40％，所以国内石化加热炉对流段积灰，加大了企业能耗，影响了正常生产，缩短了开工周期。如何有效地减少受热面的积灰，确保受热面的传热效率保持在一个较高的水平上，这对于延长加热炉的开工周期，节约燃料将是至关重要的。目前国内普遍采用的有效手段是应用吹灰器来减少受热面的积灰。

中国专利CN201103913Y公开了一种“同步节能高效蒸汽吹灰器”，它是由电机驱动齿轮副，齿轮副通过连接管驱动吹灰管，电机同时驱动凸轮，凸轮与蒸汽导通阀的阀芯、阀杆系统相结合，完成进汽和吹灰管旋转工作。目前国内炼化企业加热炉上采用较多的DG-III型蒸汽吹灰器也是相近的工作方式。上述吹灰器存在的普遍问题是吹灰器在工作时吹灰喷嘴只能随吹灰管做旋转运动，吹灰喷嘴在吹灰管轴向上的位置是固定不变的，相应的吹灰喷嘴在加热炉对流段炉管及预热段换热管上的吹灰区域在吹灰管的轴向方向上也就固定不变，这样就造成了吹灰气流只能吹扫到加热炉对流段炉管及预热段换热管表面上的一部分区域，存在较多吹灰气流吹扫不到的区域，也就是吹灰死角，吹灰效果较差，这些问题影响了气体吹灰器在炼化企业加热炉上的应用，需要进一步改进解决。

发明内容

本发明要解决的是现有气体吹灰器存在吹灰死角、吹灰效果较差的技术问题，为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于炼化企业管式加热炉的气体吹灰器。

本发明提供的气体吹灰器，包括传动系统、进气系统、限位系统、进给系统、吹灰管组件和支架；传动系统设有电机、减速机、联轴器和装于减速机底部的滑轮，滑轮与支架上的导轨相配合；进气系统包括进气管、进气接管、进气筒、前压盖、后压盖和进气筒密封填料；限位系统包括撞块和限位开关；进给系统为丝杠螺母副机构，包括空心丝杆和螺母；吹灰管组件包括吹灰管、吹灰喷嘴和封板；进气系统的进气筒、前压盖、后压盖和进气筒密封填料共同组成进气系统的密封装置，该密封装置套装在进气接管上，进气筒内的进气腔与进气接管上的进气孔相对应，进气腔与进气管相连接，进气接管一端与传动系统的联轴器连接，进气接管另一端通过法兰与吹灰管一端相连接，进气接管靠近联轴器的一端内设封板；撞块安装于吹灰管上靠近法兰的一端，与安装于支架上的限位开关相配合共同组成限位系统；空心丝杠套装于吹灰管上并与吹灰管焊接为一体，与嵌装于前炉壁上的螺母相配合形成丝杠螺母副机构；吹灰管伸入炉膛内的管壁外侧设有吹灰喷嘴，靠近后炉壁支撑孔的管端设有封板。

本发明的气体吹灰器在工作时，电机转动，带动吹灰管作整体旋转，通过进给系统的作用，可使吹灰管在完成旋转运动的同时，实现前进和后退的直线运动，从而带动吹灰喷嘴实现旋转和直线运动。在吹灰管做直线运动的同时，传动系统通过装于减速机底部的滑轮沿轨道作同样的直线运动。吹灰管做直线运动的距离由吹灰器的限位系统控制，吹灰管旋转一周后，限位系统的撞块再次撞到限位开关，吹灰管随之反转回到原位。这样，通过限位系统和进给系统的丝杠螺母副机构的作用，电机的转动就变成了吹灰喷嘴的旋转运动和往复直线运动，从而实现了吹灰喷嘴的伸缩。

采用本发明，具有如下有益效果：本发明的吹灰器在吹灰管上安装有进给系统，进给系统为丝杠螺母副机构，利用丝杠螺母副机构在工作时丝杠部分不但作旋转运动而且作直线运动的功能，把丝杠固定在吹灰管上，使吹灰管同样具备旋转和直线运动的功能，这样安装在吹灰管上的吹灰喷嘴喷出的气体射流不但能固定完成圆周方向的吹扫，而且能前进或后退从而可以完成更大面积圆周区域的吹扫，对于不同的炉管及换热管间距，通过调节传动系统的减速比和进给系统丝杠螺纹的螺距，实现吹灰喷嘴对加热炉对流段炉管及预热段换热管表面上整个区域的吹扫，克服了现有固定旋转式吹灰器只能吹扫炉管及换热管表面上的一部分区域的弊端，极大地提高了吹灰喷嘴的吹灰区域，消除了吹灰死角。现有的固定旋转式气体吹灰器吹灰管只能做旋转运动，吹灰喷嘴喷出的气体射流在加热炉对流段及预热段换热管上的吹灰区域在吹灰管的轴向方向上是固定不变的，吹扫时不可避免地存在较多吹灰死角，造成吹灰效果差，影响了气体吹灰器在炼化企业加热炉上的应用，本发明吹灰器克服了现有固定旋转式气体吹灰器的上述弊端，显著提高了现有吹灰器的吹灰效果。本发明的气体吹灰器主要用于石油炼制和石油化工领域的管式加热炉，高效清除管式加热炉对流段中的炉管以及空气预热器中换热管上的积灰。可使炉管和换热管的传热效率能保持在较高的水平上，从而可以节约燃料消耗。火力发电厂的水冷管管壁表面积灰的清除，也可以采用本发明。

附图说明

图1是本发明气体吹灰器的总装配示意图；

图中：1-电机，2-减速机，13-滑轮，14-导轨，21-联轴器，91-前压盖，92-进气筒，93-进气筒密封填料，94-进气腔，31-进气孔，3-进气接管，95-后压盖，111-封板，12-支架，10-进气管，8-电磁阀，4-法兰，114-撞块，7-限位开关，5-螺母，6-空心丝杆，112-吹灰管，113-吹灰喷嘴，115-封板，23-后炉壁封板，22-后炉壁，21-炉管，20-前炉壁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

图1是本发明的气体吹灰器用于管式加热炉的一种具体实施方式，设有传动系统，进气系统，限位系统，进给系统，吹灰管组件，支架12。传动系统设有电机1、减速机2、联轴器21、滑轮13，所述吹灰器的减速机2为摆线针轮减速机，它可以是工业上各种常用的类型。本发明采用摆线针轮减速机，原因是其减速比较大(可以达到700～1500)。

所述吹灰器的进给系统为丝杠螺母副机构，设有空心丝杠6和螺母5，空心丝杠6套装在吹灰管112上，并与吹灰管112焊接为一体，螺母5嵌装在前炉壁20上，并与前炉壁20焊接为一体，这样吹灰管112只要旋转，必然伴随前进或后退的直线运动，丝杠螺母副机构使吹灰管112在完成旋转运动的同时可实现前进和后退的直线运动，从而带动吹灰喷嘴113实现旋转和直线运动的吹灰动作，使吹灰喷嘴113喷出的气体射流不但覆盖吹灰管112径向的固定圆周区域，而且通过吹灰管112的前进或后退，根据不同的炉管及换热管间距，调节传动系统的减速比和进给系统丝杠螺纹的螺距，实现吹灰喷嘴113对加热炉对流段炉管21及预热段换热管表面上整个区域的吹扫，极大地提高了吹灰喷嘴113在加热炉对流段炉管21及预热段换热管表面上的吹灰区域。这种丝杠螺母副机构同时也起到了密封的作用，可以阻止外部空气吸入炉内，节省了专设的吹灰管和炉墙的密封装置。

吹灰管112直线运动的距离由限位系统控制，限位系统设有撞块114和限位开关7，撞块114为半圆形状，撞到限位开关7实现开关功能，限位开关7为电气通用部件。撞块114的长度a的数值等于空心丝杠6的螺距，这样吹灰管112完成一次前进或后退直线运动时吹灰管112的旋转运动刚好为一圈，吹灰管112旋转一周后，吹灰管112上的撞块114再次撞到限位开关7，吹灰管112随之反转回到原位，完成一次吹灰动作，一般情况根据加热炉对流段炉管及预热段换热管上的积灰程度，由吹灰器的控制系统确定吹灰动作的次数。

所述吹灰器的传动系统不仅通过联轴器21向吹灰管112提供旋转的动力，而且在吹灰管112做直线运动时传动系统要随吹灰管112做直线运动，因此传动系统在减速机2的底部设有滑轮13，滑轮13可以使整个传动系统在导轨14上做灵活的滑动，从而使吹灰管112实现旋转和直线运动的功能。

吹灰管组件设有吹灰管112、吹灰喷嘴113和封板115，一般吹灰喷嘴113焊接在吹灰管112上，吹灰喷嘴113为拉瓦尔喷管结构，其喉部直径为4～7毫米，采用这种结构的喷嘴，可使吹灰介质的喷射速度达到超音速，实现较大的喷射动能，有效清除积灰，吹灰管112的一端进气，另一端设有封板115，其结构和尺寸选择属常规技术。

所述吹灰器的进气系统围绕进气接管3设有进气筒92。进气筒92的中部为进气腔94，进气腔94与进气接管3上所设的进气孔31和进气管10相通。进气筒92的两端与进气接管3之间分别设有进气筒密封填料93和压盖，以防止进气腔94内的吹灰气体泄漏。图1中，进气筒密封填料93设于进气筒92两端与进气接管3之间的两个填料箱内，分别用进气筒92两端通过法兰连接的前压盖91和后压盖95压紧密封。如图1所示，进气接管3在进气腔94内的长度应大于空心丝杠6的螺距，以保证吹灰管112做前进或后退运动时，进气孔31始终在进气腔94内。进气接管3的一端通过法兰4与吹灰管112连接，另一端设有封板111并通过联轴器21与减速器2相连，进气管10的一端焊接于进气筒92的中部，另一端与吹灰气体的进气总管相连(图1中未示出)。

进气管10上设有电磁阀8，当吹灰气体的介质为蒸汽(指水蒸汽)或空气时，电磁阀8可相应地采用蒸汽电磁阀或空气电磁阀。蒸汽电磁阀和空气电磁阀都可以采用工业上常用的电磁阀。

参见图1，本发明吹灰器安装于管式加热炉对流段或空气预热器的侧壁上时，吹灰管112水平设置，一端由前炉壁20上的进给系统穿过，吹灰管的另一端由后炉壁22上的支撑孔穿过，后炉壁22上的支撑孔外侧设有后炉壁封板23。后炉壁22上的支撑孔内预设有套管。电机1和减速器2支撑于支架5上，进气筒92通过连接件(图中未示出)连接于支架12上，在吹灰管112转动时，进气系统保持不动。支架12为钢结构件，焊接在前炉壁20的外侧。

根据吹灰的需要，可以将本发明吹灰器安装于管式加热炉对流段和空气预热器的顶部；安装方法以及有关吹灰器结构参数的选取，可以由上述吹灰器安装于管式加热炉对流段或空气预热器侧壁上的说明并根据本领域的常识类推。

本发明吹灰器，吹灰管组件(包括吹灰管、吹灰喷嘴、封板等)的材料一般为耐热不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)，进气系统、进给系统、支架等部件的材料一般为碳钢。

下面结合附图说明本发明的操作过程。电机1启动，电机1输出轴的转速一般为1500转/分钟左右，经减速机2减速，通过联轴器21、进气接管3带动吹灰管112整体旋转，吹灰管112的转速一般为1～2转/分钟。

电磁阀8开启，吹灰气体经进气管10、进气腔94进入进气接管3内，由吹灰管112上的喷嘴113喷出，对炉管21或换热管进行吹灰。吹灰管112一边旋转，一边前进，使吹灰喷嘴113喷射的气流能够吹扫炉管21或换热管的整个表面，消除了吹灰死角。与此同时吹灰器传动系统也随吹灰管112前进相同的距离a，吹灰管112旋转1周后，吹灰管112上的撞块114撞到限位开关7，通过吹灰器控制系统的控制，电机1开始反转，吹灰管112一边旋转，一边后退，使吹灰喷嘴113喷射的气流能够再次吹扫炉管21或换热管的整个表面，与此同时吹灰器传动系统也随吹灰管112后退相同的距离a。吹灰管112旋转1周后，吹灰管112上的撞块114再次撞到限位开关7，完成一次吹灰动作。根据加热炉对流段炉管及预热段换热管上的积灰程度，由吹灰器的控制系统确定吹灰动作的次数。

吹灰器完成控制系统规定的吹灰次数后，电磁阀8关闭，同时电机1停止运转，在上述的操作过程中，吹灰气体的介质一般采用过热中压水蒸汽，也可以采用常温压缩空气。进气总管的气源压力一般均为0.7～1.2MPa。

电机1的启动和停转、电磁阀8的启闭，均可采用常规的电控系统(例如可编程逻辑控制器PLC)控制，附图和详细说明从略。根据不同吹灰场合的需要，传动系统可以通过改变减速比，进给系统可以通过改变丝杠螺纹的螺旋角，电控系统可以控制电机1在180度或360度范围内转动，从而使吹灰管112产生相应方式的转动，以达到最佳的吹灰效果。

Claims

1.一种气体吹灰器，其特征在于，包括传动系统、进气系统、限位系统、进给系统、吹灰管组件和支架；传动系统设有电机、减速机、联轴器和装于减速机底部的滑轮，滑轮与支架上的导轨相配合；进气系统包括进气管、进气接管、进气筒、前压盖、后压盖和进气筒密封填料；限位系统包括撞块和限位开关；进给系统为丝杠螺母副机构，包括空心丝杆和螺母；吹灰管组件包括吹灰管、吹灰喷嘴和封板；进气系统的进气筒、前压盖、后压盖和进气筒密封填料共同组成进气系统的密封装置，该密封装置套装在进气接管上，进气筒内的进气腔与进气接管上的进气孔相对应，进气腔与进气管相连接，进气接管一端与传动系统的联轴器连接，进气接管另一端通过法兰与吹灰管一端相连接，进气接管靠近联轴器的一端内设封板；撞块安装于吹灰管上靠近法兰的一端，与安装于支架上的限位开关相配合共同组成限位系统；空心丝杠套装于吹灰管上并与吹灰管焊接为一体，与嵌装于前炉壁上的螺母相配合形成丝杠螺母副机构；吹灰管伸入炉膛内的管壁外侧设有吹灰喷嘴，靠近后炉壁支撑孔的管端设有封板。

2.根据权利要求1所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的限位系统的撞块长度等于空心丝杠的螺距。

3.根据权利要求1或2所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的减速机为摆线针轮减速机。

4.根据权利要求1或2所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的吹灰喷嘴为拉瓦尔喷管结构，其喉部直径为4～7毫米。

5.根据权利要求1或2所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的进气接管在进气腔内的长度大于空心丝杠的螺距。

6.根据权利要去4所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的进气接管在进气腔内的长度大于空心丝杠的螺距。

7.根据权利要求1或2所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的传动系统的减速比和进给系统的空心丝杠螺纹的螺距是可调的。

8.根据权利要去5所述的气体吹灰器，其特征在于，所述的传动系统的减速比和进给系统的空心丝杠螺纹的螺距是可调的。