专利名称：用于爆震装置清洁系统中的脉冲爆震装置的催化剂障碍物的制作方法
技术领域：
本文公开的主题涉及燃煤系统，并且更具体而言，涉及在爆震清洁系统中采用的脉冲爆震装置中提供的催化剂障碍物。
背景技术：
通过使用热源来用水或另一种工作流体产生蒸汽来运行工业锅炉，然后蒸汽可用来驱动涡轮，以便供应动力。传统上，热源是燃烧燃料以便产生热的燃烧器，然后热通过热交换器(例如流体传导管或管道)而传递到工作流体中。燃烧燃料可产生残质，常常遗留下残质，从而在相关联的导管或热交换器的表面上形成堆积。这个堆积可导致与压降增加、 降低的燃料效率和对机械构件的损害有关的性能退化。性能退化最终可导致代价高的计划内或计划外停机。定期移除这种堆积或防止这种堆积会保持这样的锅炉系统的运行效率。 在过去，通过将加压蒸汽、水射流、声波和机械锤击引导到燃烧器或热交换器的内表面上来移除堆积。但是，这样的方法往往耗时且未必总是有效。最近，正使用爆震燃烧装置来移除堆积。燃烧诸如天然气和丙烷的客户友好的燃料的爆震燃烧装置往往需要大的爆震室直径和长度，这继而需要较大的安装覆盖范围。此外，在一些情况下，这样的爆震装置需要有丰富的氧气，以便引起爆震。柔性燃料或具有大的爆震单元大小和高的直接起始能量的燃料 (例如天然气和丙烷)在没有添加一定量的氧气的情况下在现有系统中不会恰当地燃烧。 更具体而言，当在现有的爆震燃烧装置中使用柔性燃料时，火焰传播速度较不理想，从而导致对产生的燃烧过程有很少或无清洁能力。
发明内容
根据本发明的一方面，一种脉冲爆震装置包括具有外壁和限定脉冲爆震区的内壁的本体部件，并且多个障碍物沿着脉冲爆震区延伸。该多个障碍物的至少一部分包含燃烧催化剂。根据本发明的另一方面，一种爆震清洁系统包括具有内部室的容器，以及操作性地联接到容器上且流体地联接到内部室上的脉冲爆震装置。脉冲爆震装置包括具有外壁和限定脉冲爆震区的内壁的本体部件。多个障碍物沿着脉冲爆震区处延伸。该多个障碍物的至少一部分包含燃烧催化剂。根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。
在说明书的结论部分处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，其中图I是以工业锅炉的形式显示的容器的内部室的俯视示意图，该容器具有根据一个示例性实施例构建而成的脉冲爆震装置；以及
图2是图I的脉冲爆震装置的示意性横截面图。
详细描述以参照附图的实例的方式来阐明了本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
I爆震清洁系统
2燃煤系统/容器
4燃煤加热炉/锅炉/主体
6外表面
7内表面
8热交换系统/内部室
10法兰
14能量转换系统
16压缩机部分
18涡轮部分
20、80带动力部件/脉冲爆震装置
23空气源
24燃料源
40脉冲爆震煤燃烧炉系统/控制器
44燃烧炉本体/冲击波
46人口
47,92 出口
54燃料引进系统
56燃料供应管道
58、86、132、146 第一端 / 入口部分
59、87、133、147 第二端 / 出口部分
60、89、134、148 中间部分
62燃料通道
65、66旋转导叶
83本体部件
91出口管/过渡件
94脉冲爆震燃料系统
96脉冲爆震燃料供应
97脉冲爆震燃料供应管道
98压力调节器
100空气供应系统
104空气供应管道
107空气干燥器
109压力控制阀
111,112检修阀
114电子控制阀
117控制器126中心脉冲爆震管128中间脉冲爆震管135第一脉冲爆震区137燃料入口 /空气入口149第二脉冲爆震区152第一流改道区154曲线表面157 外壁158 内壁160第三脉冲爆震区163第二流改道区165曲线表面171第一多个障碍物173、180、186 燃烧催化剂178第二多个障碍物184第三多个障碍物
具体实施例方式首先参照图I，根据一个示例性实施例的爆震清洁系统I包括大体在2处指示的以工业锅炉的形式显示的容器。容器2包括主体4，主体4具有外表面6和限定内部室8的内表面7。在显示的实施例中，容器2包括设置在主体4上的法兰10。清洁系统I还包括操作性地连接到法兰10上的脉冲爆震装置20，以及(如在下面将变得更加完全明显的那样) 电连接到控制器40上的空气源23和燃料源24。脉冲爆震装置20选择性地操作来将超声脉冲爆震或冲击波44到内部室8中，以除去或松动碎片的任何堆积。脉冲爆震装置20包括具有通过中间部分89延伸到第二端或出口 87的第一端或入口 86的本体部件83。关于这个布置，控制器40建立传送到脉冲爆震装置20的入口 86 的期望的燃料/空气混合物。点燃燃料空气混合物，以形成脉冲爆震波，脉冲爆震波被引导通过过渡件91且进入内部室8中，以松动碎片，例如可附着在容器2的内表面上的积碳。控制器40还构造成设定从脉冲爆震装置20中发出的超声脉冲爆震波44的期望的频率。对于脉冲爆震波，控制器40可将频率设定成高达大约20Hz。可控制脉冲爆震波的频率，以协助建立协作来除去碎片的不均匀的、频率变动的波。超声脉冲爆震波44可达到高达大约 2500 T (1371. 1°C )度或更好的温度。通过使用脉冲爆震装置可实现的高温且不均匀的冲击波协作来增强从容器2中移除碎片。根据图2中示出的一个示例性实施例，脉冲爆震装置20包括布置在本体部件83 内的中心脉冲爆震管126，以及布置在本体部件83内和中心脉冲爆震管126的周围的中间脉冲爆震管128。中心脉冲爆震管126包括通过中间部分134延伸到第二端133的第一端 132，中间部分134限定第一脉冲爆震区135。在显示的实施例中，第一端132限定联接到燃料空气源23和燃料源24上的燃料和空气入口 137。中间脉冲爆震管128包括通过中间部分148延伸到第二端147的第一端146，中间部分138限定第二脉冲爆震区149。中间脉冲爆震管128的第二端147包括具有曲线表面154的流改道区152。如将在下面更完全地论述的那样，流改道区152将紊流燃烧波从第一脉冲爆震区135导引向第二脉冲爆震区149。脉冲爆震装置20的本体部件83包括外壁157和限定第三脉冲爆震区160的内壁 158。另外，显示了入口 86包括具有曲线表面165的第二流改道区163。第二流改道区163 使紊流燃烧波从第二脉冲爆震区149改道向第三脉冲爆震区160。关于这个布置，脉冲爆震装置20包括促进紊流燃烧波成为冲击波的曲线流径，该冲击波被爆震以形成超声脉冲爆震波44。曲线流径使得脉冲爆震装置20能够具有短的总长度，同时确保冲击波有期望的爆震。为了进一步促进冲击波和增强爆震，第一多个障碍物171沿着第一脉冲爆震区 135延伸。第一多个障碍物171采取环形盘的形式，并且构造成使紊流燃烧波弯曲/叠合， 以帮助促进冲击波。根据示例性实施例的一方面，第一多个障碍物171中的一个或多个由构造成协助/促进冲击波的爆震的燃烧催化剂173形成。根据示例性实施例的另一方面， 第一多个障碍物171中的一个或多个涂有燃烧催化剂173。在任何一种情况下，燃烧催化剂173包括氧化铬、氧化钴、铁化合物、铜化合物、钯、钼和硝酸钙中的至少一个。当然应当理解，燃烧催化剂173可由构造成以催化的方式提高燃烧的各种各样的材料形成。进一步根据示例性实施例，第二多个障碍物178沿着第二脉冲爆震区149延伸。照类似于上面所描述的方式，第二多个障碍物178采取环形盘的形式。根据示例性实施例的一方面，第二多个障碍物178中的一个或多个由构造成协助/促进冲击波的爆震的燃烧催化剂180形成。根据示例性实施例的另一方面，第二多个障碍物178中的一个或多个涂有燃烧催化剂180。照类似于上面所描述的方式，燃烧催化剂180包括氧化铬、氧化钴、铁化合物、铜化合物、钯、钼和硝酸钙中的至少一个。如上面提到的那样，燃烧催化剂180可由构造成以催化的方式提高燃烧的各种各样的材料形成。另外进一步根据示例性实施例，第三多个障碍物184沿着第三脉冲爆震区160延伸。照也类似于上面所描述的方式，第三多个障碍物184采取环形盘的形式。根据示例性实施例的一方面，第三多个障碍物184中的一个或多个由构造成协助/促进冲击波的爆震的燃烧催化剂186形成。根据示例性实施例的另一方面，第三多个障碍物184中的一个或多个涂有催化剂186。照类似于上面描述的方式，催化剂186包括氧化铬、氧化钴、铁化合物、铜化合物、钯、钼和硝酸钙中的至少一个。而且，如上面提到的那样，燃烧催化剂180可由构造成以催化的方式提高燃烧的各种各样的材料形成。燃烧催化剂173、180和186与冲击波反应，以促进爆震。将燃烧催化剂173、180和 186分别添加到障碍物171、178和184允许脉冲爆震装置20具有比通过现有的脉冲爆震装置在目前可获得的短得多的长度。在这点上，应当理解，虽然描述成环形盘，但是障碍物可采取各种各样的形式。而且，除了使障碍物形成有/涂有燃烧催化剂之外，脉冲爆震装置 20还可构建有中心脉冲爆震管、中间脉冲爆震管和由燃烧催化剂形成或涂有燃烧催化剂的本体部件的内壁中的一个或多个。最后，脉冲爆震装置的特定的类型和/或几何可有所改变。也就是说，虽然显示为逆流脉冲爆震装置，例如包括曲线爆震路径的爆震装置，但是也可在具有基本线性的爆震路径的爆震装置中采用障碍物。虽然结合了仅有限数量的实施例来详细地描述了本发明，但是应当容易地理解，本发明不限于这样的公开的实施例。相反，可修改本发明，以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变型、变化、替代或等效布置。另外，虽然描述了本发明的多种实施例，但是将理解，本发明的各方面可包括描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不应视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种脉冲爆震装置(20，80)，包括本体部件(83)，其具有外壁(157)和限定脉冲爆震区(135)的内壁(158);以及沿着所述脉冲爆震区(135)延伸的多个障碍物(171)，所述多个障碍物(171)的至少一部分包含燃烧催化剂(173，180，186)。
2.根据权利要求I所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述脉冲爆震装置(20， 80)进一步包括布置在所述本体部件(83)内的至少一个脉冲爆震管(126)，所述至少一个脉冲爆震管(126)包括通过中间部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端(58，86，132，146)，所述中间部分限定另一个脉冲爆震区(135)。
3.根据权利要求2所述的脉冲爆震区(135)，其特征在于，所述多个障碍物(171)包括沿着所述脉冲爆震区(135)延伸的第一多个障碍物(171)和沿着所述另一个脉冲爆震区 (135)延伸的另一多个障碍物(171)。
4.根据权利要求2所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述至少一个脉冲爆震管(126)包括中心脉冲爆震管(126)和中间脉冲爆震管(128)，所述中心脉冲爆震管具有通过中间部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端(58，86，132，146)， 所述中间部分出0，89，134，148)限定所述另一个脉冲爆震区(135)，并且所述中间脉冲爆震管(128)具有通过中间部分(60,89,134,148)延伸到第二端(59，87，133，147)的第一端 (58，86，132，146)，所述中间部分(60，89，134，148)限定另外的另一个脉冲爆震区(135)。
5.根据权利要求4所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述多个障碍物(171) 包括沿着所述脉冲爆震区(135)延伸的第一多个障碍物(171)、沿着所述另一个脉冲爆震区(135)延伸的第二多个障碍物(178)，以及沿着所述另外的另一个脉冲爆震区(135)延伸的第三多个障碍物(184)。
6.根据权利要求4所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述中间脉冲爆震管(128)的所述第二端(59，87，133，147)包括第一流改道区(152)，所述中心脉冲爆震管 (126)的所述第二端(59,87,133,147)布置在所述第一流改道区(152)处。
7.根据权利要求6所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述脉冲爆震装置(20， 80)进一步包括第二流改道区(163)，其布置在所述中间脉冲爆震管(128)的所述第一端 (58,86,132,146)的下游。
8.根据权利要求I所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述多个障碍物(171) 的所述部分由所述燃烧催化剂(173，180，186)形成。
9.根据权利要求I所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述多个障碍物(171) 的所述部分涂有所述燃烧催化剂(173，180，186)。
10.根据权利要求I所述的脉冲爆震装置(20，80)，其特征在于，所述燃烧催化剂(173， 180，186)包括氧化铬、氧化钴、铁化合物、铜化合物、钯、钼和硝酸钙中的至少一个。
全文摘要
本发明涉及用于爆震装置清洁系统中的脉冲爆震装置的催化剂障碍物。一种脉冲爆震装置(20，80)包括本体部件(83)，本体部件(83)具有外壁(157)和限定脉冲爆震区(135)的内壁(158)，并且多个障碍物(171)沿着脉冲爆震区(135)延伸。该多个障碍物(171)的至少一部分包含燃烧催化剂(173，180，186)。
文档编号B08B9/08GK102580948SQ201210020559
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者D·M·查平, R·W·泰勒, 张天璇 申请人:通用电气公司