TWI834420B

TWI834420B - 化工爐管之機械乾式清洗方法

Info

Publication number: TWI834420B
Application number: TW111146894A
Authority: TW
Inventors: 李明利
Original assignee: 加禾興業有限公司
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-03-01
Also published as: TW202423559A

Abstract

本發明化工爐管之機械乾式清洗方法，其主要利用加溫、清洗、分離及過濾等步驟，來針對附著在該化工爐管之內壁面上的碳或污垢進行清除，即將液態氮加熱為常溫狀態且體積會膨脹形成高壓氣體之氮氣與複數沖擊體混合，使該等沖擊體在該氮氣的帶動下呈漩渦式進入該化工爐管中，並針對附著於該內壁面上之碳或污垢進行沖擊刮除後排出，最後通過風力漩流的分離方式，將排出之該等沖擊體、碳及污垢進行分離，再對氮氣中具有碳及污垢等粉塵進行多段式的過濾，以形成為乾淨氮氣後向外排出，大幅有效縮短該化工爐管之內壁面的清洗時效外，更可免除清洗後排出之氣體對環境污染。

Description

化工爐管之機械乾式清洗方法

本發明係有關於一種爐管內壁面清洗，特別是指一種化工爐管之機械乾式清洗方法。

查，化工工業爐及天然氣體之管線，在石化業佔著極為重要的設備，不但按照不同領域有不同使用標準與分類外，同時在化工產業上使用也極為頻繁，而化工工業爐的用途更可區分為有加熱爐、裂解爐、反應爐以及和其他特殊爐等，因此無論前面所述及之任一形態的化工工業爐的化工爐管經長期使用後，其該化工爐的內壁面上會積結許多碳或污垢，若不定期清洗將會影響後續之使用及運轉。

因此，在對不同燃燒燃料經燃燒過後附著在管道內壁面的碳或污垢的清洗，一般均會運用水蒸氣輸入與噴水方式結合的清洗技術方式為之，亦即先以大量水蒸氣輸入至該管道中，使該水蒸氣於該管道中靜置一段時間後，利用水蒸氣的熱氣將附著在該管道上的碳或污垢予以軟化後，再以噴水之方式，利用噴水射入之模式來加速該管道內壁面上的碳或污垢等脫落且隨水流向外排出，然而此方式用於直管式之該管道上使用確實可有效使達到大量脫落的清潔效果，但當碳或污垢是積結在為具有複數彎折之彎道的該管道內壁面上時，在無法受到噴射進入之水的壓力而自該管道內壁面上去除狀態下，僅會有小部分在水蒸氣的作用下脫落而隨流入該管道中之水向外排出，導致該管道之彎道處的壁面上仍積結有大量的碳或污垢等存在，不但清潔效果不佳且有限外，同時對於清洗過後殘留在該管道中水分未呈充分乾燥的情況下，是無法馬上進行氣體輸送作業，其必須再針對殘留在該管道內壁面上的水分，另加設一產生風力之送風機的配合，來對殘留在該管道內壁面上的水分進行風乾，以使該管道內壁面完全達到乾燥後才能繼續進行氣體輸送作業，實耗時且又費力，有待改善。

當然，習知亦有運用清洗效果較水蒸氣快的化學藥劑使用，來對積結於該管道內壁面上的碳或污垢進行清洗，即針對碳或污垢的積結於該管道內壁面上的程度，調節該化學藥劑的使用量，並輸入至該管道中，使該碳或污垢通過化學藥劑的清洗而脫落或溶解於內並向外排出，而後再以大量的清水來清洗殘留的化學劑，而後同樣配合送風機對該管道內壁面產生風力的利用，以再對該管道內壁面上的水分進行風力乾燥等作業，惟，實際作業後發現，雖使用化學藥劑後再多一道清水的稀釋清洗工序，可有效使直管式之該管道達到較佳的清潔效果，但運用在彎折有複數彎道之該管道內壁面上時，但因鑒於彎道呈有弧度形態設置，導致在該化學藥劑流入到彎道時不但無法將該碳或污垢完全被清除外，更會有部分的該化學藥劑沉積在彎道處而無法有效隨後續清洗的水往外排出，使得位於彎道處之該管道內壁面上在水分乾掉後仍會殘留有化學藥劑、以及無法順利被清除的碳或污垢，若這時重新進行氣體輸送作業時，殘留的該化學藥劑與碳或污垢便會因受燃燒的影響而溶解且相互產生化學變化，進而導致燃燒作業行程中會有異常，同時長期使用具有酸鹼之化學藥劑清洗會使該管道內壁面壁受損，且當利用化學藥劑的清洗過後所排出的污水，是無法直接排放於環境中，其還需要進行廢水處理後才能向外排出，因此不但清洗時間長且速度慢，更耗時與費力，且無形中亦會造成清洗成本增加，故有待改善。

因此，本發明之目的，是在提供一種化工爐管之機械乾式清洗方法，其將液態氮加熱為常溫且膨脹形成高壓氣體的氮氣，再與複數沖擊體混合進入該化工爐管的內壁面中，以漩渦式對積結之碳或污垢進行沖擊式的清洗刮除，不但清洗時效短、效率快外，同時更可免除清洗後排出之氣體對環境污染負荷。

於是，本發明化工爐管之機械乾式清洗方法，包含有加溫步驟、清洗步驟、分離步驟及過濾步驟；其中，在該加溫步驟具有一儲存有液態氮之儲存單元，以及一與該儲存單元連接之加熱單元，而該加熱單元可將該液態氮加熱為常溫狀態且體積會膨脹而形成高壓氣體之氮氣輸出，且於該清洗步驟中與容置在投射單元內的複數沖擊體混合，並在該投射單元的作動下，使該氮氣與該等沖擊體且呈漩渦式輸出進入該化工爐管中，利用該等沖擊體針對積存在該化工爐管之內壁面上的碳或污垢進行沖擊清除並往外排出，而後便可透過該分離步驟中之一旋風分離單元，承接經該化工爐管之內壁面所排出的該氮氣、沖擊體、碳或污垢，俾在該旋風分離單元產生之風力漩流下，來分離該沖擊體與該碳或污垢並分別集收，且再經由該過濾步驟之高壓吸塵單元具有複數過濾層的設計，以對該旋風分離單元所輸出夾雜有該碳或污垢之氮氣予以進行多段式的過濾，針對該氮氣中之該碳或該污垢等粉塵予以過濾，以形成一乾淨氮氣向外排出至大氣中，故利用機械乾式清洗之方式進行，得以使整體的清洗乾淨且效率快速外，同時清洗後更無需等待便可立即馬上進行作業，大大有效縮短清洗作業時效，且清洗過後之夾雜有粉塵之氮氣體只要經過濾後得以形成一乾淨氮氣排入於大氣環境中，以有效降低環境污染負荷。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。

參閱圖1至圖2，本發明一較佳實施例，本實施例化工爐管之機械乾式清洗方法3，本實施例其用以對各式化工爐(圖中未示)燃燒使用後積結、附著於該化工工業爐之化工爐管4內壁面上的碳或污垢進行清除，同時該化工工業爐的型態已如習知所揭示，在此恕不贅述，而該機械乾式清洗方法3依序包含有加溫步驟31、清洗步驟32、分離步驟33及過濾步驟34等步驟；其中，該加溫步驟備31備具有一儲存有液態氮之儲存單元311，以及一與該儲存單元311連接之加熱單元312，而前述該儲存單元311會將儲存於內之該液態氮輸出至該加熱單元312中，該加熱單元312會將該液態氮加熱為常溫狀態之氮氣，使該液態氮由-196°C溫度加熱至27°C之常溫狀態的氮氣，且該氮氣經加熱後之體積會膨脹而形成該高壓氣體予以輸出，以便進行下一步驟。

仍續上述，該清洗步驟備32具有一容置有複數沖擊體A之投射單元321，且該投射單元321上分別開設有一入口321a及一出口321b，而該入口321a與前述該儲存單元311之輸出端連接，另該出口321b則與附著有碳或污垢之該化工爐管4的一端相連接，以使加熱為常溫狀態之該氮氣進入該投射單元321後與該等沖擊體A混合，以形成一高速的氣體，進而一同從該出口321b輸出，且呈漩渦式進入該化工爐管4中，藉以利用該等沖擊體A針對積結、附著在該化工爐管4之內壁面上之碳或污垢進行漩渦式沖擊清除，而在本實施例中該等沖擊體A可為鋼珠、亦或為噴砂等設置，以視欲清洗之該化工爐管4的內壁面上所積結、附著的碳或污垢形態進行適當的選用；另，該分離步驟備33備具有一與該化工爐管4另一端相連接且採風力漩流作動之旋風分離單元331，而該旋風分離單元331內部形成有一容置空間331a，以及分別與該容置空間331a相連通之第一集收區331b與第二集收區331c，該等沖擊體A與該碳或污垢隨該氮氣進入該容置空間331a內，通過風力漩流現象而產生一離心作用，且藉由高速風力所形成之離沉下降力量，來分離該等沖擊體A與該碳或該污垢，使得具較重之該碳或污垢、複數沖擊體A下沉往該第二集收區331c集收處理，且將其中之該碳或污垢去除後，再將該等沖擊體A重新回歸於該投射單元321中，而較輕及較細之碳或污垢、粉塵，即會在風力漩流的離心力作用下沿渦流上升而隨氮氣排入該第一集收區331b集收；最後，該過濾步驟34備具有一與該旋風分離單元331連接之高壓吸塵單元341，而該高壓吸塵單元341具有複數過濾層B，該高壓吸塵單元341可將該旋風分離單元331之該第一集收區331b所輸出夾雜有較輕、較細之碳或污垢之氮氣，通過該等過濾層B進行過濾，以將該氮氣體中之碳或污垢與粉塵隔絕在該等過濾層B中，且形成一乾淨的氮氣排入環境中。

參閱圖1及圖2，進行清洗工序時，需在該化工工業爐(圖中未示)完全已停工，且該化工爐管4也呈完全冷卻的狀態下進行，而後即分別控制該儲存單元311、加熱單元312、投射單元321及旋風分離單元331的驅動，使該加熱單元312預熱至適當設定的溫度，即為該加熱單元312的加熱溫度設定在27℃之常溫狀態中，藉此便可控制該儲存單元311將儲存於內之該液態氮輸出，且該液態氮輸出的量得以依據所欲進行清洗之該化工爐管4的規格與形態如為直式、亦或為具有複數彎道等的類型不同，而對該液態氮的輸出量進行適當的設定，以下說明係以該化工爐管4為具有複數彎道形態為例，因此在該儲存單元311將該液態氮輸出連接至該加熱單元312中後，該加熱單元312便會將該液態氮由原有的-196°C溫度加熱為至27°C常溫狀態之氮氣，且該氮氣之體積會在加熱過程中瞬間膨脹而形成高壓氣體輸出至該投射單元321中，這時該氮氣進入後便會與該等沖擊體A混合，並在該投射單元321產生的投射作用力下，由該出口321b進入該化工爐管4內壁面中，且呈漩渦式針對積存、附著在該化工爐管4內壁面上的碳或污垢進行沖擊刮除，特別是位於彎道處之該化工爐管4內壁面上所附著之較頑強的碳或污垢，皆會在該氮氣與沖擊體A的混合產生的漩渦產生強烈的沖擊下，紛紛受到刮除而自該化工爐管4內壁面上脫離，且脫落的該碳或污垢、粉塵便會受到後續不斷投射輸入之該氮氣的推動而向外排出，並進入該旋風分離單元331之該容置空間331a，而該容置空間331a中所產生風力漩流，會因夾雜有脫落之該碳或污垢、粉塵等粒狀物體混合的氮氣的輸入後，而增加該容置空間331a內的壓力，這時進入該容置空間331a內之該等碳或污垢、粉塵該等粒狀物體受到壓力作用，呈高流速方式隨該風力漩流的流動，並在高流速、離心力等作用下，快速分離出比風力重之該沖擊體A與碳或污垢等粒狀物體，以及較風力輕之細微碳或污垢與粉塵，與此同時具有較重之該沖擊體A與碳或污垢等粒狀物體即在風力漩流效應所形成一離沉下降的力量下，而往該第二集收區331c集收處理，以將其中該等沖擊體A予以選出後再重新回歸至該投射單元321中重覆使用，當然較輕之細微該碳或污垢與粉塵即會在漩流離心力的效應作用下，隨著氣體渦流呈上升而往該第一集收區331b集收，藉此得以有效達到清潔後之廢氣與廢棄污物確實的分離作用，且更有利後續步驟的進行。

接續前述，而後為避免經風力漩流分離後排出之氮氣中，含有大量對環境危害之粉塵、較輕細微之該碳或污垢以及密度不同的懸浮物質等，這時便可利用與該旋風分離單元331之該第一集收區331b連接之該高壓吸塵單元341的設置，利用具有複數過濾層B的設計，以進一步針對夾雜於該氮氣中之該碳或污垢及粉塵等進行過濾，以將該氮氣中之粉塵、碳或污垢以及密度不同的懸浮物質進行吸附，並隔絕於該過濾層B中，而後形成一乾淨的氮氣體向外排出，藉此得以有效免除對該化工爐管4內壁面經乾洗後所產生的粉塵、碳或污垢以及密度不同的懸浮物質，在未處理的情況下直接排出而對生態環境造成影響與傷害；是以，透過本發明之機械乾式清洗方法3的設計，得以有效針對呈不同形態之該化工爐管4進行內壁面上附著之碳或污垢的清洗，且因整體清洗流程皆為乾式進行，如此可使該化工爐管4經清洗完成後無需浪費時間等待，便可立即進行配合化工工業爐的整體運作使用，藉此不但可免除溼式清洗後所帶來後續處理不便外，同時更可避免使用化學劑對該化工爐管4所造成的損壞，不但省時且清洗效率快外，更可有效免除清洗後排出之氣體對環境污染負荷。

歸納前述，本發明化工爐管之機械乾式清洗方法，藉由加溫步驟、清洗步驟、分離步驟及過濾步驟等一貫式的處理設計，得以有效針對各式形態之化工爐管進行清洗，即將液態氮加熱為常溫狀態且體積會膨脹形成高壓氣體之氮氣輸出，且進入一投射單元中與複數沖擊體混合，使與該氮氣混合之該等沖擊體以漩渦方式進入該化工爐管中，以針對積結、附著在該化工爐管之內壁面上的碳或污垢進行沖擊清洗的刮除後，並隨該氮氣排出進入與該化工爐管之連接之旋風分離單元中，最後通過風力漩流的分離方式，將排出之該等沖擊體、碳及污垢進行分離，再對氮氣中具有碳及污垢等粉塵過濾為乾淨氮氣向外排出，如此不但清洗效果較佳外，同時更能大幅有效縮短該化工爐管清洗時效，亦可免除清洗後排出之氣體對環境污染負荷。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

(本發明)

3:機械乾式清洗方法

31:加溫步驟

32:清洗步驟

33:分離步驟

34:過濾步驟

311:儲存單元

312:加熱單元

321:投射單元

331:旋風分離單元

341:高壓吸塵單元

321a:入口

321b:出口

331a:容置空間

331b:第一集收區

331c:第二集收區

A:沖擊體

B:過濾層

4:化工爐管

圖1是本發明一較佳實施例之流程圖。圖2是本發明該較佳實施例之清洗處理示意圖。