13以及补气孔14上的密封塞15打开，向涡流管3的外壁与传热管4的内壁之间的环形空间内加注导热油23，导热油23加注满后，关闭密封塞15。由于位于涡流管3尾部的热流调节喷嘴6和引射喷管5之间安装有密封环19，正常工作时导热油23不会进入泄漏进入引射喷管5。
[0030]由图1、图2，加注好导热油23后将本发明置于待清除管壁沉积硫的管道26中，通过气体推动本发明在管道26中前进。由于引气管I和传热管4上安装有密封皮碗总成7，密封皮碗总成7的功能是保证本发明与管道26内壁良好接触，防止气流通过本发明与管道26内壁之前的空隙进入下游，保证本发明上下游具有一定的差压以维持前进的动力。密封皮碗总成7还和传热管4外壁上安装的支撑轮总成17 —起保持本发明在管道26中运行的稳定性。
[0031]引气管I上所有引气孔8的截面积之和小于管道截面积的10%，从而保证本发明在后方气流的推动上下游具有足够的差压，驱动本发明能向前运动。由图3可知，在差压作用下，一部分气体通过引气管I上的引气孔8进入涡流室2，通过涡流室2的进流道11膨胀加速后切向进入涡流管3，气流沿涡流管3切向高速旋转形成漩涡，其转速可高达106r /min。如图6所示，高压气流通过祸流管3内时，在Ranque效应的作用下会分离出高温和低温两股气流。其中外层气流温度高，而中心部位的气流温度低。在较高差压下，外层高温气流28温度甚至可以达到100度以上。热流调节喷嘴6的目的在于控制高温气流28和低温气流29的比例以及高温气流28和低温气流29的温度，如图2所示。通过更换不同出口直径的热流调节喷嘴6来调节进入热流喷管18的高温气流28的流量和温度。
[0032]如图5A和图5B，热流喷管18沿涡流管3轴线均匀布置，热流喷管18的入口与涡流管3内壁齐平，以保证涡流管3气流能顺利进入热流喷管18。涡流管3内的外层高温气流28通过布置在涡流管3尾部的热流喷管18向附着有沉积硫的管道26的内壁喷射。在高温气流28作用下，沉积硫27发生软化，稳定性变差，容易在外力作用下将其从管壁上清除。
[0033]如图6，热流喷管18顶部安装有热流喷嘴24，热流喷嘴24上安装三角刀片25。三角刀片25与管道26内壁保持接触，通过将附着在管道26内壁上的环形沉积硫27切割成条状。为了增强导热性和避免三角刀片25划伤管道26的内壁，三角刀片25材质采用铝等导热性好的金属材质。涡流管3外层热量通过导热油23传给传热管4，使传热管4外壁也具有较高温度。进而安装在传热管4外壁上的螺旋刀片16也具备较高温度，增强了其切割沉积硫的效果。
[0034]图6为螺旋刀片16结构示意图。螺旋刀片16的外缘与管道26的内壁保持接触，为了增强导热性和避免螺旋刀片16划伤管道26的内壁，螺旋刀片16采用铝等导热性好的金属材料。螺旋刀片16的作用下，被三角刀片25切割成条状的沉积硫27在螺旋刀片16作用下被沿着管壁清除下来；由于热传导，安装在传热管4外壁上的金属刷盘12也具备较高温度，剩余附着在管壁上的少量沉积硫27在金属刷盘12作用下从管壁上清扫下来。
[0035]位于涡流管3中心部分的温度较低气流在涡流管3的尾部通过热流调节喷嘴6后进入引射喷管5，高速气流通过热流喉部时因流通面积突然缩小，流体得到加速，根据伯努利原理将产生负压，造成局部真空。通过抽吸软管21可将沉积在管道26底部的清理下来的沉积硫抽吸进入引射喷管5，引射喷管5的出口安装有射流喷嘴20，通过射流喷嘴20喷射到下游，避免沉积硫在局部过度堆积，影响本发明在管道26内前进。抽吸软管21末端安装有配重吸入头22，配重吸入头22在重力作用下，一直位于管道26底部，保证了抽吸软管21末端时刻与沉积与管道26底部的沉积硫接触。
[0036]如果管道局部沉积硫过多，本发明有可能被临时卡堵，本发明具有自解堵功能。当卡堵发生时，由于后方气流不断进入管道，本发明前后差压逐渐增加，导致进入涡流室2的气流的压力和流量亦逐渐增加，Ranque效应增强，温度分离更为明显，进入热流喷管18的气量和温度都迅速增加。在热流喷嘴24喷出的高速热气流作用下，沉积硫逐渐软化，附着力降低。同时涡流管3内外层气体温度进一步升高，从而使三角刀片25、螺旋刀片16以及钢刷盘12的除硫效率进一步增强。另外，随着气流量的增加，引射喷管5抽吸作用增强，沉积在管道底部的沉积硫被抽吸软管21抽吸到引射喷管5，由射流喷嘴20喷射到下游，从而保证本发明顺利工作。
[0037]图7为实验测量不同进气压力和热气流比例条件下，进入热流喷嘴24的热气流温度与进入射流喷嘴20的冷气流温度数值曲线。实验出口 I个大气压，进口气流温度25°C，当热气流比例为20%，进口气流压力位850kpa时，热流喷嘴24出口气流温度达到130摄氏度左右。在如此高温下，有很强的除硫效率。从图7上也可以看到热气流比例越小，热流喷嘴24的气流温度越高，为了保证热流喷嘴24具有足够高的温度，所述的涡流管3上所有热流喷管18的截面积之和小于热流调节喷嘴6的出口的面积。在实际作业过程中，还可以采用不同规格的热流调节喷嘴6，以控制进入热流喷嘴24的气流温度。
[0038]本发明中巧妙利用热力除硫和机械除硫两种原理，不消耗外加动力，依靠流体自身产生热量来加热附着在管壁上的沉积硫，通过热流喷嘴24，螺旋刀片16以及钢刷盘12多级除硫模式协同作用提高除硫效果。本发明具有结构简单，无运动部件，维护简便，工作量小，且性能可靠等众多优点，从而降低了高含硫集输管道运行费用。
【主权项】
1.一种用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，包括引气管(I)、涡流室(2)、涡流管(3)、传热管(4)以及引射喷管(5)，其特征在于:引气管(1)、涡流管(3)以及传热管(4)均为管状体，引气管(I)的一端开口，另一端由密封盲板(9)封堵，密封盲板(9)固定在涡流室(2)底部外壁的中心位置，涡流管(3)的入口端嵌装在涡流室(2)的中心，涡流管(3)的出口安装有热流调节喷嘴(6)，传热管(4)同轴地套设于涡流管(3)的外部，传热管(4)的一端固定在涡流室(2)的顶部外壁上，另一端安装有引射喷管(5)，引射喷管(5)与热流调喷嘴(6)之间安装有密封环(19)。
2.根据权利要求1所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述的引气管(I)的进口端的外壁上安装有密封皮碗总成(7)，密封皮碗总成(7)和密封盲板(9)之间的管壁上布置有多个引气孔(8)。
3.根据权利要求2所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所有引气孔(8)的总面积与待清理管道(26)的截面积的比值不大于10%。
4.根据权利要求1所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述的涡流室(2)的外壁上布置有多个进气口(10)，涡流室(2)内部沿切向布置有多个进气道(11)，涡流室(2)内的涡流管(3)的外缘对应该若干进气道(11)而沿切向布置有多个进气孔，所述进气孔对应与所述(进气道(11)连通，多个进气道(11)沿涡流管(3 )的中心对称布置，进气道(11)的截面形状为矩形。
5.根据权利要求1所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述热流调节喷嘴(6)的流道形状为渐缩型，靠近热流调节喷嘴(6)—侧的涡流管(3)上垂直安装有多个热流喷管(18)，热流喷管(18)的入口与涡流管(3)的内管壁齐平，热流喷管(18)沿涡流管中心对称布置，热流喷管(18)出口安装有热流喷嘴(24)，每个热流喷嘴(24)沿所述沉积硫清除器的前进方向一侧安装有三角刀片(25 )。
6.根据权利要求5所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述的涡流管(3)上所有热流喷管(18)的截面积之和小于热流调节喷嘴(6)的出口的面积。
7.根据权利要求1所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述的传热管(4)靠近涡流室(2)的一侧的外壁上安装有密封皮碗总成(7)，传热管(4)靠近热流喷管(18) —侧的外壁上安装有支撑轮总成(17)，支撑轮总成(17)的数目至少为3个，多个支撑轮总成(17)沿传热管(4)的中心轴线均匀布置，支撑轮总成(17)和密封皮碗总成(7)之间的传热管(4)外壁上依次安装有螺旋刀片(16)和钢刷盘(12)，传热管(4)与涡流管(3)之间的环形空隙内填充有导热油(23)，传热管(4)的管壁向上方向分别设有导热油加注孔(13)和补气孔(14)，导热油加注孔(13)和补气孔(14)由密封塞(15)封堵。
8.根据权利要求7所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述螺旋刀片(16)在传热管(4)的外壁上绕制的圈数至少为I圈。
9.根据权利要求1所述的用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，其特征在于:所述的引射喷管(5)的入口端与传热管(4)的尾部之间通过螺纹连接，引射喷管(5)的流道形状为渐缩渐扩结构，引射喷管(5)的喉部安装有抽吸软管(21)，抽吸软管(21)的末端安装有配重抽吸头(22 )，引射喷管(5 )的出口端安装有射流喷嘴(20 )。
【专利摘要】本发明公开一种用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，由引气管、涡流室、涡流管、传热管以及引射喷管组成，涡流管的入口端嵌装在涡流室的中心，涡流管的出口安装有热流调节喷嘴，传热管同轴地套设于涡流管的外部，传热管的一端固定在涡流室的外壁上，另一端安装有引射喷管。涡流管上安装有热流喷嘴，对管壁加热，并通过三角刀片将沉积硫分割为条状，传热管外壁安装有螺旋刀片和钢刷盘可将管壁沉积硫清除，通过抽吸喷管负压抽吸，减少了沉积硫堆积量，降低了卡堵风险。与传统除硫装置相比，本发明巧妙地应用了热力除硫和机械除硫两种方式，提高了除硫效果，具有结构简单、无运动部件、维护简便的优点，能显著降低高含硫集输管道沉积硫的清理费用。
【IPC分类】B08B9-032, B08B9-055
【公开号】CN104858187
【申请号】CN201510203666
【发明人】梁法春, 吴雪莹, 郑洪峰, 孙媛, 方召君, 宋连敏
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月27日