CN103574628A - 一种可伸缩吹灰器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可伸缩吹灰器，包括支架系统、进气系统、传动系统和吹灰管组件，进气系统安装于吹灰管组件的两端；进气系统包括电磁阀、进气管和进气腔；吹灰管组件包括吹灰外管、吹灰内管、吹灰喷嘴、压板和密封机构，吹灰外管和吹灰内管同轴设置，吹灰内管两端设有压板，压板中心开有进气孔；吹灰外管两端与吹灰内管之间为可动连接，吹灰喷嘴安装在吹灰内管上，在吹灰外管上与吹灰喷嘴相对应的位置开有条形孔，吹灰喷嘴从条形孔穿出露于吹灰外管外，吹灰外管的两端与进气腔相连，进气管、进气腔、压板上的进气孔、吹灰内管和吹灰喷嘴依次相通，构成气体通道。采用本发明提高了吹灰喷嘴的吹灰区域，消除了吹灰死角，提高了吹灰功效。

Description

一种可伸缩吹灰器

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可伸缩吹灰器。

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吹灰器存在吹灰点相对固定，吹灰区域存在死角，吹灰效果差的技术问题。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可伸缩吹灰器。

本发明提供的可伸缩吹灰器，包括支架系统、进气系统、传动系统和吹灰管组件，传动系统安装于支架系统上并与吹灰管组件相连，进气系统安装于吹灰管组件的两端；进气系统包括电磁阀、进气管和进气腔，进气管和进气腔相通；吹灰管组件包括吹灰外管、吹灰内管、吹灰喷嘴、压板和密封机构，吹灰外管和吹灰内管同轴设置，吹灰内管两端从吹灰外管两端伸出露于吹灰外管外，吹灰内管两端设有压板，压板中心开有进气孔，与吹灰内管相通；吹灰外管两端与吹灰内管之间为可动连接，吹灰喷嘴安装在吹灰内管上，并与吹灰内管相通，在吹灰外管上与吹灰喷嘴相对应的位置开有条形孔，条形孔的长度方向平行于吹灰外管的轴线，吹灰喷嘴从条形孔穿出露于吹灰外管外，密封机构位于吹灰外管的端部，吹灰外管的两端与进气系统的进气腔相连，进气腔通过压板上的进气孔与吹灰内管相通，进气管、进气腔、压板上的进气孔、吹灰内管和吹灰喷嘴依次相通，构成气体通道。

所述的吹灰管组件的密封机构包括密封填料、填料压盖和填料箱，密封填料设于填料箱内，填料压盖用于压紧密封填料，填料箱与填料压盖之间通过螺栓连接，通过拧紧螺栓挤压密封填料从而实现对吹灰外管端部的密封。

所述的吹灰外管上的条形孔沿吹灰外管的轴向长度等于加热炉炉管的外径，其宽度比吹灰喷嘴的外径大0.5～1.0mm，条形孔的两端为圆弧形，圆弧的直径等于条形孔的宽度。

所述进气系统的进气腔由一段圆管构成，圆管的内径等于吹灰外管的外径，圆管的一端与填料压盖相焊接，另一端通过法兰和进气管的一端相连，进气管上设有电磁阀，进气管的另一端与吹灰气体的进气总管相连，进气管、进气腔、压板上的进气孔、吹灰内管和吹灰喷嘴依次相通，构成气体通道，进气腔的长度为圆管带法兰的一端到吹灰外管端部的距离，进气腔的长度大于条形孔的轴向长度。

所述的传动系统包括电机、减速机、小链轮、链条和大链轮，电机与减速机相连，小链轮安装在减速机轴上，大链轮安装在吹灰外管上，大链轮和小链轮通过链条连接，这样就将传动系统与吹灰管组件连在了一起。

所述的支架系统包括支架和连接件，传动系统的减速机固定在支架系统的支架上。

本发明的可伸缩吹灰器在工作时，电机、减速机通过减速机轴驱动小链轮转动，小链轮通过链条带动大链轮转动，大链轮带动吹灰外管转动，由于吹灰外管和吹灰内管为可动连接，吹灰喷嘴从吹灰外管上的长条孔穿出，吹灰喷嘴起到“键”的作用，从而使吹灰内管随着吹灰外管一起转动。当吹灰气体经进气管进入进气腔内时，一方面，吹灰气体经压板上的进气孔进入吹灰内管，并由与吹灰内管相通的吹灰喷嘴喷出，随着吹灰内管的转动对加热炉管进行吹扫；另一方面，吹灰内管端部的压板在实现进气功能的同时也承受气体压力，从而推动吹灰内管实现轴向移动，吹灰内管的移动又带动吹灰喷嘴沿吹灰外管上的条形孔作轴向移动。吹灰外管的两端均设有进气系统，当吹灰气体从吹灰外管一端进气时，传动系统带动吹灰喷嘴作旋转运动实现对炉管或换热管一侧的吹扫，当吹灰气体从吹灰外管另一端进气时，在气体压力作用下，压板推动吹灰内管作轴向移动，从而带动吹灰喷嘴轴向移动到炉管或换热管另一侧，然后传动系统带动吹灰喷嘴作旋转运动实现对炉管或换热管另一侧的吹扫。

采用本发明，具有如下的有益效果：

(1)本发明的可伸缩吹灰器的吹灰管采用同轴双管结构，在气体压力作用下吹灰内管可以在吹灰外管内作轴向直线移动，从而带动吹灰喷嘴在对流室或空气预热器内作同样的直线运动。吹灰管不但能做旋转运动，也能做直线运动，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，而且通过前进或后退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，通过调节吹灰外管上长条孔的长度，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的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形成的吹灰区域沿吹灰管的轴向方向是固定不变的，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，使现有吹灰器的吹灰功效提高一倍；

(2)本发明中吹灰喷嘴的直线动作是依靠吹灰气体本身的静压能来实现的，不需要外来机械动力机构，减少了吹灰器的体积，降低了造价。

本发明的可伸缩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是本发明的可伸缩吹灰器的总装配示意图；

图2是图1中吹灰外管和吹灰喷嘴相配合的A向示意图。

图中：1-电机，2-减速机，4-前侧壁密封，5-后侧壁密封，6-支架，10-连接件，11-前侧壁，12-后侧壁，13-炉管，14-支架，15-连接件，16-套管，31-小链轮，32-大链轮，33-链条，71-填料箱，72-密封填料，73-填料压盖，74-进气腔，75-进气管，76-电磁阀，81-填料箱，82-密封填料，83-填料压盖，84-进气腔，85-进气管，86-电磁阀，91-吹灰内管，92-吹灰外管，921-条形孔，93-吹灰喷嘴，94-压板，941-进气孔，95-压板，951-进气孔。

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是本发明的可伸缩吹灰器的一种具体实施方式，包括支架系统、进气系统、传动系统和吹灰管组件，传动系统安装于支架系统上并与吹灰管组件相连；进气系统包括电磁阀、进气管和进气腔，进气系统为两套，分别安装于吹灰管组件的两端，如图1所示，安装于吹灰管组件左端的进气系统包括电磁阀86、进气管85和进气腔84，安装于吹灰管组件右端的进气系统包括电磁阀76、进气管75和进气腔74；吹灰管组件包括吹灰外管92、吹灰内管91、吹灰喷嘴93、压板94、压板95及设于吹灰外管92两端的密封机构，吹灰外管92和吹灰内管91同轴设置，吹灰内管91两端从吹灰外管92两端伸出露于吹灰外管92外，吹灰内管91两端设有压板94和压板95，压板94的中心开有进气孔941，压板95的中心开有进气孔951，进气孔与吹灰内管91相通，进气孔的孔径大于吹灰喷嘴93的最小内径且小于吹灰内管91的内径；吹灰外管92两端与吹灰内管91之间为可动连接，吹灰内管91可以在吹灰外管92内作轴向移动；吹灰喷嘴93用锥管螺纹连接方式固定安装在吹灰内管91上，并与吹灰内管91相通，在吹灰外管92上与吹灰喷嘴93相对应的位置开有条形孔921，条形孔921的长度方向平行于吹灰外管92的轴线，这样当吹灰内管91带动吹灰喷嘴93作轴向移动时，吹灰喷嘴93可以在条形孔921内作同样的轴向移动，而吹灰外管92的位置在轴向始终保持固定不动；吹灰喷嘴93从条形孔921穿出露于吹灰外管92外，吹灰喷嘴93在这里起到“键”的作用，使吹灰内管91能够随吹灰外管92一起转动。密封机构位于吹灰外管92的两端，吹灰外管92的两端与进气系统的进气腔相连。

所述的压板94和95通过其上的进气孔941和951实现进气功能的同时，也承受气体压力从而推动吹灰内管91实现轴向移动。以7kg/cm²的吹灰气体压力为例，Φ50的压板表面(减去进气孔的面积)将会产生50kg左右的推力，为吹灰内管91实现轴向移动提供动力。

如图1所示，安装于吹灰外管左端的密封机构包括密封填料82、填料压盖83和填料箱81，安装于吹灰外管右端的密封机构包括密封填料72、填料压盖73和填料箱71，密封填料设于填料箱内，填料压盖用于压紧密封填料，填料箱与填料压盖之间通过螺栓连接，通过拧紧螺栓挤压密封填料从而实现对吹灰外管端部的密封，从而防止进气腔内吹灰气体的泄漏。

如图1和图2所示，吹灰外管92上的条形孔921沿吹灰外管92的轴向长度等于管式加热炉炉管13的外径，其宽度比吹灰喷嘴93的外径大0.5～1.0mm，条形孔921的两端为圆弧形，圆弧的直径等于条形孔921的宽度。

如图1所示，安装于吹灰外管92左端的进气系统的进气腔84由一段圆管构成，圆管的内径等于吹灰外管92的外径，圆管的一端与填料压盖83相焊接，另一端通过法兰和进气管85的一端相连，进气管85上设有电磁阀86，进气管85的另一端与吹灰气体的进气总管(图中未示出)相连，进气管85、进气腔84、压板95上的进气孔951、吹灰内管91和吹灰喷嘴93依次相通，构成气体通道，进气腔84的长度为圆管带法兰的一端到吹灰外管92端部的距离，进气腔84的长度大于条形孔921的轴向长度；安装于吹灰外管92右端的进气系统与安装于吹灰外管92左端的进气系统相同，进气腔74同样由一段圆管构成，圆管的内径等于吹灰外管92的外径，圆管的一端与填料压盖73相焊接，另一端通过法兰和进气管75的一端相连，进气管75上设有电磁阀76，进气管75的另一端与吹灰气体的进气总管(图中未示出)相连，进气管75、进气腔74、压板94上的进气孔941、吹灰内管91和吹灰喷嘴93依次相通，构成气体通道，进气腔74的长度为圆管带法兰的一端到吹灰外管92端部的距离，进气腔74的长度大于条形孔921的轴向长度。

所述进气腔的长度大于条形孔921的轴向长度，可以保证吹灰喷嘴93在条形孔921内能沿吹灰外管92轴向前进或后退一个炉管外径的距离。当吹灰气体的介质为蒸汽(指水蒸汽)或空气时，所用的电磁阀86和76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类型。

实际应用中，条形孔921轴向长度等于炉管或换热管的管径，当吹灰气体从吹灰外管92左端进气时，传动系统带动吹灰喷嘴93作旋转运动实现对炉管13或换热管一侧的吹扫，当吹灰气体从吹灰外管92右端进气时，在气体压力作用下吹灰内管91带动吹灰喷嘴93轴向移动到炉管13或换热管另一侧，然后传动系统带动吹灰喷嘴93作旋转运动实现对炉管13或换热管另一侧的吹扫。而现有吹灰器由于吹灰喷嘴93的位置在吹灰管轴向方向上是固定的，吹灰喷嘴93受吹灰气体压力限制不能增加，吹灰喷嘴93只能实现对炉管13或换热管一侧的吹扫，吹灰区域小，吹灰死角多，本发明吹灰器吹灰喷嘴93可以轴向移动一个管径的距离，从而实现对加热炉对流段炉管13及预热段换热管表面上整个区域的吹扫，使现有吹灰器的吹灰功效提高一倍。

如图1所示，传动系统包括电机1、减速机2、小链轮31、链条33和大链轮32，电机1与减速机2相连，小链轮31安装在减速机2轴上，大链轮32安装在吹灰外管92上，大链轮32和小链轮31通过链条33连接，这样就将传动系统与吹灰管组件连在了一起。减速机2为摆线针轮减速器，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器，原因是其减速比较大，可以达到700～1500。

如图1所示，支架系统包括支架14、支架6、连接件10和连接件15，传动系统的减速机2固定在支架系统的支架14上。

如图1所示，本发明的可伸缩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，吹灰外管92水平设置，吹灰外管92的左端由前侧壁11上的支撑孔穿过，前侧壁11外侧与吹灰外管92之间设有前侧壁密封4(由焊接于前侧壁11外侧的填料箱和内设的密封填料组成)，以防止空气漏入加热炉对流段内。吹灰外管92的右端由后侧壁12上的支撑孔穿过，后侧壁12外侧与吹灰外管92之间设有后侧壁密封5。前后侧壁11和后侧壁12上的支撑孔内预设有套管16。电机1和减速器2支撑于支架14上，填料箱81和填料箱71分别通过连接件10和连接件15连接于支架14和支架6上，在吹灰外管92转动时，吹灰外管92两端的进气系统保持不动。支架14和支架6为钢结构件，分别焊接在前侧壁11和后侧壁12的外侧。

根据吹灰的需要，可以将本发明的可伸缩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。

本发明的可伸缩吹灰器，吹灰管组件(包括吹灰外管、吹灰内管、吹灰喷嘴、压板等)的材料一般为耐热不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)，进气系统、支架等部件的材料一般为碳钢。

下面结合图1说明本发明的可伸缩吹灰器的操作过程。电机1启动，电机1输出轴的转速一般为1500转/分钟左右，经减速器2减速，通过小链轮31、链条33和大链轮32带动吹灰外管92、吹灰内管91和吹灰喷嘴93整体旋转，吹灰外管92的转速一般为1～2转/分钟。

电磁阀86开启，吹灰气体经进气管85、进气腔84、气孔951进入吹灰内管91内，由吹灰内管91上的吹灰喷嘴93喷出，对炉管13或换热管的一侧进行吹灰，此过程一般为2分钟。然后电磁阀86闭合，电磁阀76开启，吹灰气体经进气管75、进气腔74、进气孔941进入吹灰内管91内，同时吹灰气体对压板94产生压力，推动吹灰内管91作轴向移动，带动吹灰喷嘴93从条形孔921的一端移动到另一端，吹灰气体由吹灰内管91上的吹灰喷嘴93喷出，对炉管13或换热管的另一侧进行吹灰，此过程一般为2分钟，然后电磁阀76闭合。如此循环，吹灰气体实现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，消除了吹灰死角，使现有吹灰器的吹灰功效提高一倍。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循环的次数。

吹灰器完成控制系统规定的吹灰次数后，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86和电磁阀76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，吹灰外管92可以通过改变条形孔921的轴向长度，电控系统可以控制电机1在180度或360度范围内转动，从而使吹灰外管92和吹灰内管91产生不同方式的运动，以达到最佳的吹灰效果。

Claims (9)

1.一种可伸缩吹灰器，包括支架系统、进气系统、传动系统和吹灰管组件，传动系统安装于支架系统上并与吹灰管组件相连，进气系统安装于吹灰管组件的两端，其特征在于：进气系统包括电磁阀、进气管和进气腔，进气管和进气腔相通；吹灰管组件包括吹灰外管、吹灰内管、吹灰喷嘴、压板和密封机构，吹灰外管和吹灰内管同轴设置，吹灰内管两端从吹灰外管两端伸出露于吹灰外管外，吹灰内管两端设有压板，压板中心开有进气孔，与吹灰内管相通；吹灰外管两端与吹灰内管之间为可动连接，吹灰喷嘴安装在吹灰内管上，并与吹灰内管相通，在吹灰外管上与吹灰喷嘴相对应的位置开有条形孔，条形孔的长度方向平行于吹灰外管的轴线，吹灰喷嘴从条形孔穿出露于吹灰外管外，密封机构位于吹灰外管的端部，吹灰外管的两端与进气系统的进气腔相连，进气腔通过压板上的进气孔与吹灰内管相通；进气管、进气腔、压板上的进气孔、吹灰内管和吹灰喷嘴依次相通，构成气体通道。

2.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的密封机构包括密封填料、填料压盖和填料箱，密封填料设于填料箱内，填料箱与填料压盖之间通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的吹灰外管上的条形孔沿吹灰外管的轴向长度等于加热炉炉管的外径，其宽度比吹灰喷嘴的外径大0.5～1.0mm，条形孔的两端为圆弧形，圆弧的直径等于条形孔的宽度。

4.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的进气系统的进气腔由一段圆管构成，圆管的内径等于吹灰外管的外径，圆管的一端与填料压盖相焊接，另一端通过法兰和进气管的一端相连，进气管上设有电磁阀，进气管的另一端与吹灰气体的进气总管相连，进气腔的长度为圆管带法兰的一端到吹灰外管端部的距离，进气腔的长度大于条形孔的轴向长度。

5.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的传动系统包括电机、减速机、小链轮、链条和大链轮，电机与减速机相连，小链轮安装在减速机轴上，大链轮安装在吹灰外管上，大链轮和小链轮通过链条连接。

6.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的支架系统包括支架和连接件，传动系统的减速机固定在支架系统的支架上。

7.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的吹灰喷嘴是用锥管螺纹连接方式固定安装在吹灰内管上的。

8.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的吹灰外管、吹灰内管、吹灰喷嘴和压板的材料为耐热不锈钢。

9.根据权利要求1所述的可伸缩吹灰器，其特征在于，所述的压板中心的进气孔的孔径大于吹灰喷嘴的最小内径且小于吹灰内管的内径。

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