[发明专利]基于喷枪管温度控制吹灰装置中的冷却流

说明书

本申请是申请日为2008年11月13日、申请号为200880120124.6（相应的国际申请号为PCT/US2008/012735）、名称为“基于喷枪管温度控制吹灰装置中的冷却流”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及锅炉和吹灰装置，特别是涉及用于除去锅炉换热器上的灰沉积物（ash deposit）并且当不主动清洁该灰沉积物时使通过吹灰装置的蒸气或其他清洁流体流动速率最小的方法和装置。

背景技术

在造纸过程中，作为副产品，化学制浆产出黑液，该黑液几乎包含与在蒸煮器中制浆期间从木材中分离的木质素和其他有机物质一起的所有无机蒸煮化学物质。黑液在锅炉中被燃烧。锅炉的两个主要功能是回收在制浆过程中所用的无机蒸煮化学物质，和利用黑液有机部分中的化学能为造纸厂产生蒸气。正如本文所用的，术语锅炉包括顶部支撑的锅炉，正如下面所描述的，该锅炉燃烧弄脏（foul）传热表面的燃料。

克拉夫特锅炉（Kraft boiler）包括在上部燃烧室（furnace）中的过热器，该过热器通过来自燃烧室气体的辐射和对流得到热。饱和蒸气进入过热器部分，并且过热蒸气以控制的温度离开。过热器由用于导热和传热的管子构造的台板（platen）的阵列构造。过热器传热表面被从燃烧室带出的灰连续地弄脏。能够在克拉夫特锅炉中燃烧的黑液的量通常被在过热器表面上弄脏的速率和程度所限制。弄脏——包括沉积在过热器表面上的灰——减少从液体燃烧中吸收的热，导致来自过热器的离开蒸气温度降低和进入锅炉束管（boiler bank）的高的气体温度。

为了清洁需要关闭锅炉，当离开蒸气温度对于用在下游设备而言太低，或进入锅炉束管的温度超过沉积物的熔化温度时，导致锅炉束管的气体侧面堵塞（side pluggage）。此外，最终的弄脏引起堵塞（plugging），并且为了除去该堵塞，在锅炉中的燃烧过程必需停止。克拉夫特锅炉特别容易引起过热器弄脏的问题。从克拉夫特锅炉的过热器除去灰沉积物的三种常规方法包括：

1）吹灰，2）激冷（chill）并吹灰（blow），3）水冲洗。本申请仅仅涉及（address）这些方法中的第一种，吹灰。

吹灰是一个过程，包括用来自吹灰装置喷枪的喷嘴的蒸气气流（blast）吹掉受灰沉积物影响的过热器（或其他传热表面）上的沉积的灰。吹灰装置喷枪具有喷枪管，用于将蒸气引导到在该喷枪远端处的喷嘴。在锅炉正常工作期间，吹灰用在不同时间接通的不同的吹灰装置基本连续地进行。通常使用蒸气进行吹灰。单个吹灰装置的蒸气消耗一般为4-5kg/s，与同时使用四个吹灰装置的消耗一样多。一般的吹灰装置利用整个锅炉的蒸气产量的3-7％。因此吹灰作业（procedure）消耗了由锅炉产生的大量热能。

吹灰过程可以是称为连续吹灰的作业的一部分，其中吹灰装置按照由某个预定列表确定的次序以确定的时间间隔运行。吹灰作业根据该列表以其自己的速度（pace）进行，而不管吹灰是不是需要。经常，这导致未必能够防止的堵塞，即便吹灰作业消耗大量蒸气。每次吹灰操作减少附近的一部分灰沉积物，但是灰沉积物仍然随着时间持续堆积。随着沉积物增加，吹灰逐渐变成低效并导致传热的降低。当灰沉积物达到某个阈值——其中锅炉效率显著降低而吹灰不够有效时，沉积物可能需要通过另外的清洁方法除去。

蒸气吹灰装置通常包括具有细长管子的喷枪，该细长管子在其远端具有喷嘴，并且该喷嘴具有一个或多个径向开口。该管子连接于加压的蒸气源。吹灰装置进一步构造成被插入燃烧室中和从燃烧室抽出，或在位于燃烧室外面的第一位置和在燃烧室内的第二位置之间移动。当吹灰装置在第一和第二位置之间移动时，吹灰装置旋转并且接近传热表面。吹灰装置被设置为大致垂直于传热表面移动。

一些具有传热表面的台板具有通过该台板的通道，以允许垂直于传热表面移动。进入在燃烧室内的移动通常是在第一和第二位置之间的移动，可以被称为“第一行程(first stroke)”或插入，而从燃烧室出来的移动通常是在第二和第一位置之间的移动，可以称为“第二行程（second stroke）”或抽出。一般而言，吹灰方法利用了在第一位置和第二位置之间的吹灰装置的全部运动；但是，部分运动也可以被认为是第一和第二行程。

当吹灰装置移动接近传热表面时，蒸气通过喷嘴的开口被排出。该蒸气接触传热表面上的灰沉积物，并且除去大量的灰，然而一些灰仍然留下。正如本文所用的，术语“除去的灰”指的是被吹灰作业除去的灰沉积物，而“残留的灰”指的是在吹灰作业之后留在传热表面上的灰。蒸气通常在第一行程和第二行程两者期间施加。