专利名称：喷冰清洁系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及喷冰清洁系统和方法，更具体地涉及利用机械冲击和热应力清洁来自工业锅炉管的炉渣等的高压喷冰清洁系统和方法。
背景技术：
一般而言，工业锅炉通过使用热源来进行运转，以从水或另一种工作流体产生蒸气。该蒸气可以用于驱动涡轮机或另一种负荷。该热源可以是在其中燃烧燃料-空气混合物的燃烧器。热可以经由热交换器而从燃烧器传递至工作流体。然而，燃烧燃料-空气混合物，可能在燃烧器、热交换器等的表面产生残渣。热交换器表面上的烟尘、灰烬、炉渣、灰尘及/或其他种类的残渣的沉淀物可能抑制热向工作流体的高效传递。这种效率的降低可以由来自工序的后端的排气温度的升高以及维持稳定的蒸气产生和能量输出所需要的燃料燃烧速率的增加来反映。因此，定期地除去这些沉淀物可以有助于维持这种锅炉系统的效率。典型地，沉淀物的完全除去，通常需要在实施清洁工序的时候关闭锅炉。因此，这种清洁工序至少在锅炉停机的方面是相对耗时且成本高的。加压蒸气、喷水流、声波、磨料灰、机械锤击、可爆燃烧装置以及其它种类的清洁工序已经用于除去这些内部沉淀物。使用加压蒸气和/或水，可以吹除管束的堆积的尘埃，但通常将不清除硬层的炉渣。此外，磨粒方法可能将更多的可能导致堵塞的硬颗粒的材料加入至锅炉中。其它种类的清洁工序可能是众所周知的。因此，期望改进的锅炉清洁系统和方法，该锅炉清洁系统和方法能够快速地运转， 以除去内部的炉渣沉淀物等，从而减少锅炉和类似种类的装置的整体停机。此外，这种清洁系统和方法将不干扰该锅炉的整体运转和使用。
发明内容
因此，本申请提供了一种用于位于表面上的炉渣层的喷冰清洁方法。该喷冰清洁方法可以包括以下的步骤将带有位于其上的炉渣层的表面维持在高温；向位于表面上的炉渣层射出若干冰丸；以及利用炉渣层上的冰丸的机械冲击与由冰丸和炉渣层之间的温差引起的热冲击而使位于表面上的炉渣层松动。本申请还提供了一种热交换系统。该热交换器系统可以包括热交换器，该热交换器位于燃烧流内，使得燃烧流产生位于热交换器上的炉渣层。该热交换器系统还包括位于热交换器的周围的喷冰系统。该喷冰系统向炉渣层射出冰丸流，从而利用炉渣层上的冰丸流的机械冲击与由冰丸流和炉渣层之间的温差引起的热冲击而使炉渣层松动。本申请还提供了一种锅炉系统。该锅炉系统可以包括其中带有若干锅炉管的锅炉。该锅炉管可以包括位于该锅炉管上的炉渣层。该锅炉系统还可以包括位于锅炉的周围的喷冰系统。该喷冰系统向炉渣层射出冰丸流，从而利用炉渣层上的冰丸流的机械冲击与由冰丸流和炉渣层之间的温差引起的热冲击而使炉渣层松动。
对于本领域的普通技术人员而言，通过结合一些附图和所附的权利要求来审阅以下的具体说明，本申请的这些特征和改进以及其它特征和改进将变得清楚。
图1是喷冰清洁系统的示意图，如在本文中可能说明的那样，该喷冰清洁系统与锅炉系统或其它类型的热交换器系统等一起使用。标号说明
10热交换器系统
15锅炉
20锅炉管
25燃烧流
30炉渣
40表面
100喷冰清洁系统
110冰丸
120料斗
130混合器
140压缩空气源
150管
160喷嘴
具体实施例方式现在，参照附图，其中，相似的标号始终表示相似的要素，图1显示了诸如本领域中可能已知的锅炉15的热交换器系统10。锅炉15可以包括若干锅炉管20或位于该锅炉管中的其它种类的热交换器表面。热通过燃烧流25或其他种类的热源而传递至流动于锅炉管20内的介质。如上所述，该燃烧流25倾向于在锅炉管20或诸如锅炉腔室水冷壁45 的其他种类的内表面40上建立炉渣层30。我们使用术语“炉渣”来表示位于其上的炉渣、 烟尘、灰烬、金属小块、灰尘及/或任何类型的不需要的残渣。该炉渣层30可能干扰整个锅炉15的效率。其它类型的热交换器10或锅炉15的配置也可以用于此处。一般而言，带有炉渣层30或类似物的建立的任何表面40可以用于此处。图1还显示了如在本文中可能说明的那样可以与热交换器10或锅炉15 —起使用的喷冰清洁系统100。一般而言，喷冰清洁系统100可以向位于锅炉管20或其它类型的表面40的炉渣层30射出冰丸流110。该冰丸110可以由诸如水等的任何种类的流体制成。 冰丸110也可以是干冰丸。冰丸110可以具有任何所期望的尺寸、形状、温度、速度及/或其它特征和这些特性的结合。任何数量的冰丸110可以用于此处。喷冰清洁系统100可以包括用于制作和/或储存冰丸110的冰料斗120。继而， 冰料斗120可以与混合器130或其它类型的分段运输装置连通。混合器130还可以与压缩空气源140连通。任何类型的压缩空气源140或其它类型的加压介质可以用于此处。同样地，任何类型的驱动力可以用作本文中的驱动机构。混合器130能够借助于压缩空气源140或其它类型的驱动机构来使冰丸流110前进。喷冰清洁系统还可以使用带有喷枪或喷嘴160的管150。管150和喷嘴160可以将冰丸110运送至所期望的目标的表面40。管150可以是常规的设计，并且可以是柔性或刚性的。管150和喷嘴160可以是可伸缩的，并且可以位于任何所期望的位置。喷嘴160 可以具有位于其上的一个或多个开口。其它类型的运送系统也可以用于此处。喷冰清洁系统100，作为一个整体，可以具有任何所期望的尺寸、形状或配置。具体地，用于以相对于锅炉管20或其它表面40而言充足的速率、速度及/或其它特征将冰丸 110射出的任何装置可以用于此处。在使用时，能够在锅炉15仍然运转或者至少仍然被加热时，使用喷冰清洁系统 100。喷冰清洁系统100的喷嘴160或其它类型的运送装置可以位于锅炉管20或其他表面 40的周围，并且，在压力下将冰丸110向炉渣层30喷射。冰丸110的冲击和高温炉渣层30 的热冲击的结合，协力地松动并除去位于其上的炉渣层30。具体地，炉渣层30上的冰丸110 的机械冲击与由冷的冰丸110和热的炉渣层30之间的温差引起的热冲击相结合。可以对冰丸110的尺寸、冰丸110的初始温度以及其它变量进行修改。此外，冰丸 110的初始速度也可以改变。基于冰丸110的尺寸、温度以及速度的计算可以确保炉渣层 30或其它上的冰丸110的所期望的机械冲击和热冲击。如上所述，干冰也可以用于此处，并且具有更低的初始温度的优势。其它类型的冷冻介质也可以用于此处。同样地，不同类型的冰丸110的结合也可以用于此处。因此，喷冰清洁系统100提供了上述的蒸气清洁系统、水清洁系统或研磨清洁系统和方法的优势，且没有各个系统或方法的所伴随的损害，即，与蒸气系统或水系统相比， 可以除去更厚的炉渣层30，且没有可能由磨粒的使用引起的堵塞的潜在可能性。因此，对于高温炉渣层30的冰丸100的高压冲击和所伴随的热冲击的结合，提供了改进的清洁方法， 并且在此由于没有通常伴随着这些清洁方法的停机而获益。明显地，前述仅涉及本申请的某些实施例，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的一般要旨和范围及其等同的情况下，本领域的普通技术人员可以在此进行大量的改变和修改。
权利要求
1.一种用于位于表面00)上的炉渣层(30)的喷冰清洁方法，包括将带有位于其上的所述炉渣层(30)的所述表面00)维持在高温；向位于所述表面GO)上的所述炉渣层(30)射出多个冰丸(110)；以及利用所述炉渣层(30)上的多个冰丸(110)的机械冲击与由所述多个冰丸(110)和所述炉渣层(30)之间的温差引起的热冲击而使位于所述表面GO)上的所述炉渣层(30)松动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面GO)包括锅炉管(20)，并且，将该表面G0)维持在高温的步骤包括锅炉(10)内的燃烧流05)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，射出所述多个冰丸(110)的步骤包括射出多个水冰丸(110)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，射出所述多个冰丸(110)的步骤包括射出多个干冰丸(110)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从所述表面G0)除去所述炉渣层 (30)的步骤。
6.一种热交换器系统(10)，包括位于燃烧流0 内的热交换器(15)，其中，所述燃烧流0 产生位于所述热交换器 (15)上的炉渣层(30)；以及位于所述热交换器(15)的周围的喷冰系统(100)，其中，所述的喷冰系统(100)向所述炉渣层(30)射出冰丸流(110)，从而利用所述炉渣层(30)上的所述冰丸流(110)的机械冲击与由所述冰丸流(110)和所述炉渣层(30)之间的温差引起的热冲击而使所述炉渣层 (30)松动。
7.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述热交换器(15)包括多个锅炉管(20)。
8.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述喷冰系统(100)包括料斗(120)和混合器(130)。
9.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述喷冰系统(100)包括管(150)和喷嘴(160)。
10.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述冰丸流(110)包括多个水冰丸(110)。
11.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述冰丸流(110)包括多个干冰丸(110)。
12.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述喷冰系统(100)包括压缩空气源(140)。
13.根据权利要求6所述的热交换器系统(10)，其特征在于，所述热交换器(15)包括尚温。
全文摘要
本申请提供了一种用于位于表面(40)上的炉渣层(30)的喷冰清洁系统和方法。该喷冰清洁方法可以包括以下的步骤将带有位于其上的炉渣层(30)的表面(40)维持在高温；向位于表面(40)上的炉渣层(30)射出若干冰丸(110)；以及利用炉渣层(30)上的冰丸(110)的机械冲击与由冰丸(110)和炉渣层(30)之间的温差引起的热冲击而使位于表面(40)上的炉渣层(30)松动。
文档编号F23J3/02GK102374550SQ20111023025
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月6日
发明者D·M·查平, R·W·泰勒, 张天璇 申请人:通用电气公司