一种锅炉管道氧化皮综合清理装置的制作方法

本实用新型涉火力发电厂锅炉清理技术领域，特别涉及一种锅炉管道氧化皮综合清理装置。

背景技术：

目前超临界以上火力发电厂的高温再热器和末级过热器（以下简称再、过热器）由于运行参数较高，受材质高温抗氧化性能、炉膛高温烟气、受热面布置、流量分配等因素的影响，管壁内产生高温氧化皮是不可避免的，且容易脱落。

在高温下，高温蒸汽管内的铁会和水蒸汽起发应，生成氧化铁系列如fe3o4、fe2o3、feo，并放出氢气。由于fe3o4、fe2o3、feo等氧化物与受热面铁基体之间热膨胀系数各不同，在温度变化范围较大时，就容易剥落，剥落的氧化皮随蒸汽流动，多数被带入汽轮机，在某些情况下会在垂直管屏的u形弯头底部沉积，阻碍蒸汽流动，现有锅炉管道的示意图可参考附图1。

当锅炉停炉过程中燃烧不稳，热负荷波动较大时，管子壁温温度变化过大时，氧化皮层和锅炉管母材热膨不一致，因此导致氧化皮层开裂，氧化皮瞬时大面积脱落，管内蒸汽来不及带走（管子进出口两端部压差只有0.3mpa左右，从底部弯头至末过管子出口垂直高度为13~14米），脱落的氧化皮堵塞在弯头处，如果不及时清理，在锅炉启动过程中会引起炉管内流量减少而导致管子过热爆管，严重影响电厂设备的安全稳定运行。

通常情况下，停炉清理氧化皮需要割开受热面每一根管子的下弯头处，用吸尘器或磁棒吸出氧化皮，然后焊接恢复。高再、末过管子数量庞大，以哈锅hg-1950/25.4-ym1型锅炉为例，其再、过热器管子约为1500根，一道焊口需要耗费2000元，则在清理氧化皮过程中，需要耗费300万元，其施工过程中还存在极大的高空坠落安全风险，而且多增加一道管子的焊口，会降低再、过热器管的使用寿命，对于火力发电厂经济性、可靠性均不高。

有鉴于此，如何解决现有超临界火力发电厂锅炉氧化皮清理方案中存在的会需要花费很长的时间，降低管子的正常服役寿命，耗费巨额的检修费用，增加高空坠落施工风险，对电厂的计划检修工期、检修费用、安全管理、设备可靠性均带来不利因素等问题，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种锅炉管道氧化皮综合清理装置，其目的是要用于解决现有超临界火力发电厂锅炉氧化皮清理方案中存在的会需要花费很长的时间，降低管子的正常服役寿命，耗费巨额的检修费用，增加高空坠落施工风险，对电厂的计划检修工期、检修费用、安全管理、设备可靠性均带来不利因素等问题，从而使清理锅炉管道氧化皮所需的费用大大降低、安全风险几乎为零。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种锅炉管道氧化皮综合清理装置，该综合清理装置经由锅炉入口集箱的检修孔进入到入口集箱管道的内部，用于火力发电厂锅炉受热面管路检修的氧化皮吹扫清理，其特征在于：

所述综合清理装置包括保护套以及可脱离得安置在保护套内部的管道爬行器，所述保护套大致水平延伸放置，所述管道爬行器具有一机架，在机架的两侧设置有可伸缩支撑机构，可伸缩支撑机构的周向上连接有爬行轮，所述爬行轮由电机驱动以带动管道爬行器在管道中向前、向后爬行；

所述机架上安装有旋转轴和旋转电机，该旋转轴的轴线与保护套的轴线相平行，所述旋转电机传动连接所述旋转轴；

在所述旋转轴上固定有喷嘴外壳，所述喷嘴外壳中安装有可伸缩喷嘴，所述可伸缩喷嘴上具有进气口和出气口，所述进气口的孔径大于所述出气口的孔径，所述旋转电机驱动旋转轴旋转以使所述喷嘴外壳和可伸缩喷嘴沿所述旋转轴的轴向上旋转；

所述机架内在所述喷嘴外壳的一侧设置有内窥镜；

所述保护套内部设置有第一压缩空气管和信号传输线缆，所述第一压缩空气管和信号传输线缆沿所述保护套的轴向延伸；所述第一压缩空气管与所述可伸缩喷嘴的进气口相连通以进行压缩空气传输，并往出气口喷出压缩空气；所述信号传输线缆与内窥镜连接以进行信号传输。

本实用新型的有关内容解释如下：

1.在本实用新型中，所述可伸缩喷嘴包括内箍和气球结构，所述内箍固定在所述喷嘴外壳内，所述气球结构安装在内箍上；所述气球结构拥有双层橡胶壁，双层橡胶壁之间为充气空间，该气球结构的双层橡胶壁形成倒置且底面平行截面的圆锥体，在圆锥体的中心线处上具有通孔，在双层橡胶壁位于该圆锥体的上方具有若干个气球进气孔，所述进气口位于该圆锥体的气球进气孔和通孔上方，所述出气口位于该倒置的圆锥体下方，在第一压缩空气管进行持续输入压缩空气的时候，空气持续进入到气球进气孔以及通孔中，进入到气球进气孔中的空气会将拥有双层橡胶壁的气球结构向倒置的圆锥体小口方向拉伸、膨胀，以使双层橡胶壁膨胀后延伸至集箱的引出管管孔处；

2.在本实用新型中，所述双层橡胶壁由天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或再生胶，使双层橡胶壁具有良好的拉伸率，同时再双层橡胶壁膨胀后延伸至入口集箱的引出管管孔处时确保气密性；可充气支撑机构的充气体也可以采用天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或再生胶；

3.在本实用新型中，所述可伸缩支撑机构为可充气支撑机构，该可充气支撑机构包括一充气体，在充气体的上下表面设置有用于固定爬行轮的平板，充气体连接有第二压缩空气管，第二压缩空气管与第一压缩空气管相连通，在第二压缩空气管上设置有电磁阀，在将综合清理装置放入到入口集箱管道的内部时，打开第二压缩空气管上的电磁阀，第一压缩空气管经由第二压缩空气管对充气体进行充气，充气体膨胀到一定的程度后，可充气支撑机构的尺寸和入口集箱内壁保持一定的间隙，依靠爬行轮可使综合清理装置在入口集箱内前后移动；

4.在本实用新型中，所述可伸缩支撑机构由若干个平行四边形机构叠加而成，平行四边形机构中包括平行连杆，爬行轮安装在位于顶部和底部的平行连杆的端部；

5.在本实用新型中，所述第一压缩空气管上设置有开关，可由该开关控制清理吹气。

由于上述方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.本实用新型的上述方案通过综合清理装置的应用，在对火力发电厂锅炉受热面管路检修的氧化皮吹扫清理作业时，只需要割开少量的末级过热器集箱检修孔、极少量的再热器入口管即可将综合清理装置投入使用，检修费用为原方案的3%左右，节省了大量的检修费；

2.本实用新型的上述方案中通过对综合清理装置的创新设计，在应用该综合清理装置时的作业位置在入口集箱处，而锅炉系统中入口集箱上的检修孔是位于锅炉顶棚上，再热器入口位于平台上，相当于使作业的焊口位置变化了，杜绝了施工高空坠落风险；

3.本实用新型的上述方案，由于只需要割开少量的末级过热器集箱检修孔、极少量的再热器入口管即能满足氧化皮的清理需求，避免了在每个再、过热器管上割开、焊接焊口，避免再、过热器管的使用寿命，提高火力发电厂经济性、可靠性；

4.本实用新型的上述方案中通过在入口集箱内部的引出管管孔处直接由综合清理装置进行吹气，可以轻松得将位于管道底部的弯头氧化皮轻松冲出，并使氧化皮堆积在出口集箱内，对氧化皮的清理排出效果好、效率高。

附图说明

附图1为现有锅炉管道中沉积氧化皮的示意图；

附图2为本实用新型实施例综合清理装置的展开状态示意图；

附图3为本实用新型实施例综合清理装置的收拢状态示意图；

附图4为本实用新型实施例综合清理装置在收拢状态下进入到入口集箱的示意图；

附图5为本实用新型实施例综合清理装置位于入口集箱内部处于张开状态下的工作示意图；

附图6为本实用新型实施例综合清理装置中平行四边形机构叠加状态的示意图；

附图7为本实用新型实施例综合清理装置中可伸缩喷嘴的示意图。

以上附图各部位表示如下：

1、管道爬行器；11、机架；12、旋转轴；13、旋转电机；14、爬行轮；

2、可伸缩支撑机构；21、可充气支撑机构；211、充气体；212、平板；213、第二压缩空气管；214、电磁阀；22、平行四边形机构；221、平行连杆；

3、喷嘴外壳；

4、可伸缩喷嘴；401、进气口；402、出气口；41、内箍；42、气球结构；420、双层橡胶壁；421、通孔；422、气球进气孔；

5、内窥镜；51、信号传输线缆；

6、第一压缩空气管；61、开关；

7、保护套；

8、入口集箱；81、检修孔；82、引出管；

9、出口集箱；

a、氧化皮。

具体实施方式

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述，为方便描述说明，其中附图4、附图5绘制了入口集箱8、检修孔81、出口集箱9、引出管82以及氧化皮a的示意图，应说明的入口集箱8、检修孔81、出口集箱9、引出管82以及氧化皮a并不属于本实用新型下列实施例中的部件，该入口集箱8是罐体，再入口集箱8的罐体内部阵列排布有引出管82的管孔，管孔通常是分布在罐体内部的最底部即0度位置，以及30度位置，也有的罐体中会按照0度、30度、60度排列；附图中的实心箭头为压缩空气流动方向示意；由于实施例中存在的管道等部件数量多、长度长，因此采用了省略画法，仅为示意，不得视为对本技术方案的限制。

如附图2至附图5所示，本实用新型实施例提供了一种锅炉管道氧化皮综合清理装置，该综合清理装置经由锅炉入口集箱8的检修孔81进入到入口集箱8管道的内部，用于火力发电厂锅炉受热面管路检修的氧化皮a吹扫清理，其特征在于：

所述综合清理装置包括保护套7以及可脱离得安置在保护套7内部的管道爬行器1，所述保护套7大致水平延伸放置，所述管道爬行器1具有一机架11，在机架11的两侧设置有可伸缩支撑机构2，可伸缩支撑机构2是以机架11为基准位于管道中一前一后位置处的，可伸缩支撑机构2的周向上连接有爬行轮14，所述爬行轮14由电机驱动以带动管道爬行器1再管道中向前、向后爬行；

所述机架11上安装有旋转轴12和旋转电机13，该旋转轴12的轴线与保护套7的轴线相平行，所述旋转电机13传动连接所述旋转轴12，旋转电机13驱动旋转轴12旋转；

在所述旋转轴12上固定有喷嘴外壳3，所述喷嘴外壳3中安装有可伸缩喷嘴4，所述可伸缩喷嘴4上具有进气口401和出气口402，所述进气口401的孔径大于所述出气口402的孔径，在促使压缩空气将可伸缩喷嘴4展开的同时，还有助于提升出气压力；所述旋转电机13驱动旋转轴12旋转以使所述喷嘴外壳3和可伸缩喷嘴4沿所述旋转轴12的轴向上旋转；

所述机架11内在所述喷嘴外壳3的一侧设置有内窥镜5；

所述保护套7内部设置有第一压缩空气管6和信号传输线缆51，所述第一压缩空气管6和信号传输线缆51沿所述保护套7的轴向延伸；所述第一压缩空气管6与所述可伸缩喷嘴4的进气口401相连通以进行压缩空气传输，并往出气口402喷出压缩空气，所述第一压缩空气管6上设置有开关61，可由该开关61控制清理吹气；所述信号传输线缆51与内窥镜5连接以进行信号传输。

上述的综合清理装置具有两个状态，一个是收拢状态、另一个是展开状态，其中：

在收拢状态下，参考附图3，整套装置收缩在保护套7内，整套装置随着保护套7进出入口集箱8的检修孔81；此时可伸缩喷嘴4和可伸缩支撑机构2处于收缩状态，其尺寸大小小于保护套7的内壁，通过拉拽第一压缩空气管6和信号传输线缆51即可将整套装置收拢到保护套7内，为了方便拉拽，第一压缩空气管6的外管壁可以设置有编织加强层，而信号传输线缆51及内窥镜5的收拢也只需拉信号传输线缆51即可；

在展开状态下，参考附图2，整个装置进入到入口集箱8内部的管道中，可伸缩支撑机构2可以根据入口集箱8的内部管径定做，使可伸缩支撑机构2在展开后的尺寸与入口集箱8内壁保持一定的间隙，避免可伸缩喷嘴4在展开后将整个装置顶开；同时，在展开状态下与内窥镜5连接的信号传输线缆51也可以控制内窥镜5做一定角度旋转，内窥镜5与信号传输线缆51电性连接进行信号传输，内窥镜将拍摄到的影像以光信号或数字信号的形式，从信号传输线缆51传输给上位机或显示装置即可让操作人员观察到综合清理装置是否到位，其中内窥镜、信号传输线缆及上位机或显示装置采用现有技术即可，其结构和原理均为一般技术人员所能理解，因此不做过多阐述。

集箱是一种罐体，集箱的检修孔81小于集箱内壁的孔径，需要不破坏罐体完整性、气密性的前提下使综合清理装置经由锅炉入口集箱8的检修口进入到入口集箱8内部，并且要让综合清理装置在用喷嘴喷气时保持稳定，防止喷嘴脱离管道口，通过以上实施例的实施，在对火力发电厂锅炉受热面管路检修的氧化皮a吹扫清理作业时，只需要割开少量的末级过热器集箱检修孔81、极少量的再热器入口管即可将综合清理装置投入使用，在应用该综合清理装置时的作业位置在入口集箱8处，而锅炉系统中入口集箱8上的检修孔81是位于锅炉顶棚上，再热器入口位于平台上，相当于使作业的焊口位置变化了，杜绝了施工高空坠落风险，避免了在每个再、过热器管上割开、焊接焊口，避免再、过热器管的使用寿命降低，提高火力发电厂经济性、可靠性，在入口集箱8内部的引出管82管孔处直接由综合清理装置进行吹气，可以轻松得将位于管道底部的弯头氧化皮a轻松冲出，并使氧化皮a堆积在出口集箱9内，对氧化皮a的清理排出效果好、效率高，检修费用为原方案的3%左右，节省了大量的检修费。

在上述的实施例中，所述可伸缩喷嘴4包括内箍41和气球结构42，参考附图7，所述内箍41固定在所述喷嘴外壳3内，所述气球结构42安装在内箍41上；所述气球结构42拥有双层橡胶壁420，双层橡胶壁420之间为充气空间，双层橡胶壁420的下端闭合，该气球结构42的双层橡胶壁420形成倒置且底面平行截面的圆锥体，在圆锥体的中心线处上具有通孔421，在双层橡胶壁420位于该圆锥体的上方具有若干个气球进气孔422；所述可伸缩喷嘴4的进气口401位于该圆锥体的气球进气孔422和通孔421上方，所述可伸缩喷嘴4的出气口402位于该倒置的圆锥体下方。在第一压缩空气管6进行持续输入压缩空气的时候，空气持续进入到气球进气孔422以及通孔421中，进入到气球进气孔422中的空气会将拥有双层橡胶壁420的气球结构42向倒置的圆锥体小口方向拉伸、膨胀，以使双层橡胶壁420膨胀后延伸至集箱的引出管82管孔处。所述双层橡胶壁420由天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或再生胶，使双层橡胶壁420具有良好的拉伸率，同时再双层橡胶壁420膨胀后延伸至入口集箱8的引出管82管孔处时确保气密性。同时由于气球进气孔422、通孔421以及双层橡胶壁420的材质选择，在进气口401进气时可以将双层橡胶壁420吹大而不至于将其吹破。而在整套装置的收拢状态下，可伸缩喷嘴4不接通压缩空气，此时气球结构42的双层橡胶壁420会瘪掉而自行收缩至喷嘴外壳3内。

在上述的实施例中，所述可伸缩支撑机构2可以采用可充气支撑机构21或者采用由若干个平行四边形机构22叠加而成，其中：

采用可充气支撑机构21时，参考附图2，所述可伸缩支撑机构2可以采用可充气支撑机构21，该可充气支撑机构21包括一充气体211，在充气体211的上下表面设置有用于固定爬行轮14的平板212，充气体211连接有第二压缩空气管213，第二压缩空气管213与第一压缩空气管6相连通，在第二压缩空气管213上设置有电磁阀214，在将综合清理装置放入到入口集箱8管道的内部时，打开第二压缩空气管213上的电磁阀214，第一压缩空气管6经由第二压缩空气管213对充气体211进行充气，充气体211膨胀到一定的程度后，可充气支撑机构21的尺寸和入口集箱8内壁保持一定的间隙，依靠爬行轮14可使综合清理装置在入口集箱8内前后移动；同时，可充气支撑机构21的充气体211也可以采用天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或再生胶制得；

采用平行四边形机构22时，若干个平行四边形机构22叠加组成可伸缩支撑机构2，平行四边形机构22中包括平行连杆221，爬行轮14安装在位于顶部和底部的平行连杆221的端部；若干个平行四边形机构22叠加组成可伸缩支撑机构2可参考附图6；由于平行四边形机构22的原理、运行方式为现有常见技术，故在次不再赘述。

另外应说明的是，对于电磁阀、旋转电机、驱动爬行轮的电机等设备与电源的连接关系、控制等，都属于现有技术，因此在本文不做具体介绍。

以采用可充气支撑机构21为例，本实用新型实施例的实施流程可参考如下：

1、将整套装置由保护套7裹着放入到入口集箱8内，可参考附图4，该综合清理装置经由锅炉入口集箱8的检修孔81进入到入口集箱8管道的内部；

2、接通压缩空气，打开第二压缩空气管213上的电磁阀214，将整套装置同入口集箱8形成合适的配合，然后关掉压缩空气以及第二压缩空气管213上的电磁阀214，使可充气支撑机构21保持这一状态；

3、利用内窥镜5，调节装置的爬行轮14前进和后退，将可伸缩喷嘴4的出气口402对准位于0度位置的入口集箱8引出管82的管孔；

4、接通压缩空气，使可伸缩喷嘴4向下展开，可伸缩喷嘴4的下方展开后与入口集箱8引出管82的管孔紧密配合，保证压缩空气不外泄，将从引出管82底部弯头氧化皮a冲出，堆积在出口集箱9内，此时压缩空气的压强可采用0.4兆帕，引出管82一端封闭，压缩空气可以快速得将氧化皮a从从引出管82底部弯头冲出到出口集箱9上，出口集箱9上的氧化皮a清理即可，该状态可参考附图5；

5、在对一处引出管82的管底部弯头氧化皮a清理完成后，关闭压缩空气，使可伸缩喷嘴4收缩后，可以选择前后位置的引出管82，控制爬行轮14进行前进、后退；或者周向旋转30度或60度清理周向上的引出管82，由旋转电机13驱动所述旋转轴12旋转以使所述喷嘴外壳3和可伸缩喷嘴4做周向旋转即可；

6、重复3、4、5步骤即可完成对锅炉的所有管道的底部弯头氧化皮a清理作业。

针对上述实施例，本实用新型可能产生的变化描述如下：

1.所述双层橡胶壁420以及可充气支撑机构21的充气体211可以采用由天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或再生胶材料制得，这些材料具有良好的拉伸率以供充气使相关结构的伸展，也具有一定的耐磨性、耐用性，采用其他类似性能的材料可视为等同替换；

2.在以上实施例中，所述可伸缩支撑机构2可以采用可充气支撑机构21或者采用由若干个平行四边形机构22叠加而成，但是本实用新型不以此为限，也可以是其他可以使该装置在展开状态下支撑起来的结构。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。