CN209485084U - 一种自动前进式清焦喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种自动前进式清焦喷头，涉及石油化工炉管清焦设备技术领域，使用时先将外围高压介质机构连接固定于安装部，然后将喷头插入炉管内，高压介质机构向内腔提供高压介质，由于设有迷宫式凹凸槽，高压介质在通过迷宫式凹凸槽后，压力降低后才从炉管内壁与喷头后节段之间的间隙流出，防止高压介质对操作人员造成伤害。由于设有孔偏心，可以使清焦喷头旋转，周向进行360°清焦。高压介质经过反向清焦孔喷出对喷头产生朝前推动力。高压介质经过正向清焦孔喷出对喷头产生朝后推动力，在清焦过程中，能够自动推动清焦喷头向前进，而无需额外的动机机构来驱动喷头前进，降低清焦难度和成本。

Description

一种自动前进式清焦喷头

技术领域

本实用新型涉及石油化工炉管清焦设备技术领域，具体涉及一种自动前进式清焦喷头。

背景技术

在石油炼制与化工、煤化工等领域，炉管在使用过程中炉管内壁经常会发生结焦现象，且结焦越积越多，直到结焦速度与炉管内介质冲刷掉的焦物速度相等时，达到平衡结焦，才会停止继续结焦。这样会导致炉管壁的传热效率逐渐下降，最终达到最低点，导致炉管壁温度升高，缩短炉管在高温运行的寿命，并增加能源消耗。当温度超过炉管材料承受间隙时，将会导致炉管发生破坏。

对结焦处理的方法有两种：结焦抑制技术和清焦技术。结焦抑制技术是在通过向炉管内流动的介质中添加结焦抑制剂、改变炉管材料的合金成分和对炉管内表面预处理等结焦抑制技术，能够拟制减少炉管在运行过程中的结焦，延长炉管的使用寿命。当炉管处在运行末期时，炉管表面温度、压降等指标超过设计规定时，就需要进行清焦工作恢复生产。因此清焦技术对于延长炉管的寿命，提高经济效益具有很大的意义。

当前的清焦方式主要包括：空气-蒸汽清焦(烧焦)、在线清焦和机械清焦等：

空气-蒸汽清焦方法主要是利用空气和蒸汽按照一定的配比吹进炉管，利用加热炉管的方式使炉管内堆积的焦炭燃烧，再利用蒸汽将烧尽的灰成分吹出炉管，这样反复作业直至管内结焦清除为止。此方法中焦炭燃烧排放气体会对环境造成污染，炉管加热会存在炉管开裂的风险。

在线清焦有两种方法：一是恒温法，利用高速流动的水蒸气对结焦层的冲刷作业以及水蒸气在高温下与焦炭发生化学反应生成一氧化碳和氢气。二是变温法，利用炉管金属与炉管内结焦层热膨胀系数的不同，通过快速升高及降低炉管温度，使结焦层与炉管剥落。此方法炉管膨胀和收缩造成潜在的炉管损坏。

机械清焦是一种纯物理方法，利用清焦工具在炉管内运动除去炉管内壁焦垢的方法，其使用的水或蒸汽在除焦垢后可以集中收集进行处理，对环境友好，同时不会损伤炉管，是目前广泛使用的清焦方法。此种方法中，清焦工具在工作过程中，需要向前移动以清掉管中不同位置的结焦，由此则需要额外设置动力机构来驱动清焦工具。然而炉管内空间有限，驱动机构深入炉管中增加工作难度，提高清焦成本。

实用新型内容

针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种自动前进式清焦喷头，其在清焦过程中能够自动前进。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

提供一种自动前进式清焦喷头，包括喷头本体，喷头本体内部设有内腔，喷头本体的后节段设有用于将所述内腔连通外围高压介质机构的安装部；喷头本体的后节段的外侧设有迷宫式凹凸槽，喷头本体的前节段开有分别连通所述内腔的反向清焦孔、正向清焦孔、轴向清焦孔和偏心孔，偏心孔偏离所述内腔中心；反向清焦孔的外端口倾斜向后，正向清焦孔的外端口倾斜向前，且反向清焦孔的流通面积比正向清焦孔的大；轴向清焦孔轴向布置且其外端口朝前。

其中，反向清焦孔设有多个，且多个反向清焦孔绕内腔的轴线均匀分布。

其中，正向清焦孔设有多个，且多个正向清焦孔绕内腔的轴线均匀分布，反向清焦孔数量比正向清焦孔多。

其中，反向清焦孔的直径为3.2mm，正向清焦孔的直径为3mm。

其中，轴向清焦孔的直径为1.5mm。

其中，偏心孔的中心线与内腔的径向之间的夹角为30°。

其中，反向清焦孔与内腔轴线之间的夹角、正向清焦孔与内腔轴线之间的夹角均为 45°。

其中，所述安装部为开在喷头本体顶部的内螺纹，喷头本体的后节段设有与扳手适配的扭紧部。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种自动前进式清焦喷头，使用时先将外围高压介质机构连接固定于安装部，然后将喷头插入炉管内，高压介质机构向内腔提供高压介质，内腔内的高压介质部分通过偏心孔喷射到炉管内壁进行周向清焦,由于设有偏心孔，可以使清焦喷头旋转，周向进行360°清焦，无需另外使用机构来驱动喷头转动。内腔内的高压介质经过反向清焦孔喷出，喷射到炉管内壁进行周向清焦,高压介质冲击炉管内壁后对喷头产生朝前推动力。同时内腔内的高压介质经过正向清焦孔喷出，喷射到炉管内壁进行周向清焦,高压介质冲击炉管内壁后对喷头产生朝后推动力。由于反向清焦孔的流通面积比正向清焦孔的大，所以对喷头朝前推动力比朝后推动力大，因而在清焦过程中，能够自动推动清焦喷头向前进，而无需额外的动机机构来驱动喷头前进，降低清焦难度和成本。另外，同时内腔内的高压介质部分通过轴向清焦孔喷射出去，对正前方进行清焦。由于设有迷宫式凹凸槽，高压介质在通过迷宫式凹凸槽后，压力降低后才从炉管内壁与喷头后节段之间的间隙流出，防止高压介质对操作人员造成伤害。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为实施例中的一种自动前进式清焦喷头的局部剖视图。

图2为图1中以A-A为剖面的截面图。

图3为图1中以B-B为剖面的截面图。

图4为图1中以C-C为剖面的截面图。

附图标记：

喷头前节段H；

喷头后节段G；

内螺纹1；

扭紧部2；

反向清焦孔3；

正向清焦孔4；

轴向清焦孔5；

偏心孔6；

迷宫式凹凸槽7；

内腔8。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本实用新型进行详细说明。

本实施例的一种自动前进式清焦喷头，如图1至图4所示，喷头内部设有内腔8，整个喷头分为喷头前节段H和喷头后节段G，喷头后节段G的顶部设有内螺纹1，用于将所述内腔8连通外围高压介质机构，高压介质机构可以向内腔8提供高压水或高压蒸汽。喷头后节段G设有与扳手适配的扭紧部2，通过扳手与扭紧部2匹配转动整个喷头，进而将高压介质机构的软管连接固定于内螺纹1。

喷头前节段H开有分别连通所述内腔8的五个反向清焦孔3、三个正向清焦孔4、一个轴向清焦孔5和两个偏心孔6，五个反向清焦孔3和三个正向清焦孔4分别绕内腔8的轴线均匀分布，反向清焦孔3的外端口倾斜向后，正向清焦孔4的外端口倾斜向前，反向清焦孔3与内腔8轴线之间的夹角、正向清焦孔4与内腔8轴线之间的夹角均为45°。反向清焦孔3的直径为3.2mm，正向清焦孔4的直径为3mm。实际中，正向清焦孔4和反向清焦孔3的直径可设置为其它数值，反向清焦孔3的总流通面积比正向清焦孔4的大，即反向清焦孔3的流量较大。正向清焦孔4和反向清焦孔3的数量也可以设为其它数值，优选反向清焦孔3数量比正向清焦孔4多。实际中，反向清焦孔3的直径比正向清焦孔4的大，且/或反向清焦孔3数量比正向清焦孔4多，均能够使反向清焦孔3的流量大于正向清焦孔 4的流量，这样就能够实现在清焦过程中自动推动喷头向前移动。轴向清焦孔5的直径为 1.5mm，且其轴向布置且其外端口朝前；偏心孔6偏离所述内腔8中心，偏心孔6的中心线与内腔8的径向之间的夹角为30°。

使用时，先使用扳手配合扭紧部2，将高压介质机构的软管连接固定于内螺纹1，然后将喷头插入炉管内，高压介质机构向内腔8提供高压水或高压蒸汽，内腔8内的高压水或高压蒸汽经过五个反向清焦孔3喷出，喷射到炉管内壁进行周向清焦,高压水或高压蒸汽冲击炉管内壁后反向对喷头产生朝前推动力。同时内腔8内的高压水或蒸汽经过三个正向清焦孔4喷出，喷射到炉管内壁进行周向清焦,高压水或高压蒸汽冲击炉管内壁后反向对喷头产生朝后推动力。由于五个φ3.2反向清焦孔3的流量比三个φ3正向清焦孔4的流量大，所以对喷头朝前推动力比朝后推动力大，因而可以自动推动清焦喷头向前进。实际中可以根据需要，通过控制调整正向清焦孔4和反向清焦孔3的数量差和/或直径差，进而控制对喷头朝前推动力和朝后推动力的差值，从而控制喷头前进的速度，控制喷头前进速度不过快，确保清焦效果。内腔8内的高压水或蒸汽部分通过两个φ1.8偏心孔6喷射到炉管内壁进行周向清焦,由于偏心孔，可以使清焦喷头旋转，周向进行360°清焦。一般来说，喷头插入炉管后，喷头与炉管内壁之间的空隙较小，传统设置额外比较复杂机构来驱动喷头转动。而本实施例利用喷头自身偏心孔6的巧妙设置来驱动喷头转动，而无需额外设置机构来驱动喷头转动。同时内腔8内的高压水或蒸汽部分通过φ1.5轴向清焦孔5喷射出去，将清下的结焦朝前喷射。

在喷头后节段G上设有迷宫式凹凸槽7，当高压水或蒸汽通过反向清焦孔3、偏心孔6、正向清焦孔4喷射到炉管内壁时，部分水或蒸汽通过炉管内壁与喷头后节段G之间的间隙流出，由于设有迷宫式凹凸槽7，水或蒸汽在通过迷宫式凹凸槽7时，压力降低后才从炉管内壁与喷头后节段G之间的间隙流出，防止高压水或蒸汽对操作人员造成伤害。传统的喷头在使用过程中，会有高压水或者蒸汽从喷头与炉管内壁之间的空隙朝后喷出，工作人员需要采取穿戴防护服等保护措施，而本实施例清焦后的水或蒸汽在降压后喷出，对工作人员不会产生危害，保障施工安全。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种自动前进式清焦喷头，其特征是：包括喷头本体，喷头本体内部设有内腔，喷头本体的后节段设有用于将所述内腔连通外围高压介质机构的安装部；喷头本体的后节段的外侧设有迷宫式凹凸槽，喷头本体的前节段开有分别连通所述内腔的反向清焦孔、正向清焦孔、轴向清焦孔和偏心孔，偏心孔偏离所述内腔中心；反向清焦孔的外端口倾斜向后，正向清焦孔的外端口倾斜向前，且反向清焦孔的流通面积比正向清焦孔的大；轴向清焦孔轴向布置且其外端口朝前。

2.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：反向清焦孔设有多个，且多个反向清焦孔绕内腔的轴线均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：正向清焦孔设有多个，且多个正向清焦孔绕内腔的轴线均匀分布，反向清焦孔数量比正向清焦孔多。

4.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：反向清焦孔的直径为3.2mm，正向清焦孔的直径为3mm。

5.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：轴向清焦孔的直径为1.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：偏心孔的中心线与内腔的径向之间的夹角为30°。

7.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：反向清焦孔与内腔轴线之间的夹角、正向清焦孔与内腔轴线之间的夹角均为45°。

8.根据权利要求1所述的一种自动前进式清焦喷头，其特征是：所述安装部为开在喷头本体顶部的内螺纹，喷头本体的后节段设有与扳手适配的扭紧部。