CN100362280C

CN100362280C - 整体式耐高温高效声波吹灰器及其制造方法

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Publication number: CN100362280C
Application number: CNB2004100605227A
Authority: CN
Inventors: 薛铁山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: CN1749644A

Abstract

本发明涉及一种用于锅炉吹灰作业的整体式耐高温高效声波吹灰器及其制造方法。该吹灰器采用钴基合金材料精铸成整体式结构，结构中吹灰器腔体的外壁过渡面均为圆滑过渡面，腔体内具有几何形状的圆滑弧面构成的一级气流分配室、二级气流室，两室之间通过分流孔连通，回流腔体内具有底部为圆滑弧面的环形回流通道，通道口与二级气流室的喷射孔相对应，并由此构成喷射气流的喷出口，喷出口的端口处设置有多种角位的喷射方位角。该吹灰器可直接进入锅炉高温区使用，并可根据炉膛内不同积灰位置所需，选择方位角适用的吹灰器，针对炉膛中各部位各方位角的积灰进行目标性的清除。以此达到有效清除炉膛积灰、结垢、结焦的目的。

Description

整体式耐高温高效声波吹灰器及其制造方法

技术领域

本发明涉及应用声学中的一种吹灰装置，特别适用于锅炉吹灰作业的一种整体式耐高温高效声波吹灰器及其制造方法。

背景技术

在燃煤、燃油锅炉的运行中，炉腔受热面、换热器上的积灰、结垢、结焦，造成受热表面温度递增，导致锅炉传热效率下降，排烟温度高，烟量过大，污染环境，而且严重的积灰、堵灰，甚至会造成锅炉塌灰灭火，以至影响到锅炉的正常运行。为此，必须定期对锅炉进行清灰、除垢、除焦，以确保锅炉的正常运行。在公知的技术中，通常使用声波吹灰器在不停炉的情况下，利用声波气流喷射的功力，达到清除受热面或换热器上的积灰、结垢、结焦的目的。但在吹灰器的制造中，由于吹灰器内腔的腔形复杂，工艺制造难度大，因此大都采用机械加工的组焊件，其选用的材料必须具有机械加工性能的普通耐热钢，但这些普通耐热钢的耐高温性最高在900℃左右，而锅炉炉膛内的最高温度达1300℃，由此造成所选用的材料耐高温性与锅炉内的实际温度不配套。因此，为了避免烧损吹灰器，在安装时，所装吹灰器必须避开锅炉高温区，只能安装在炉墙壁中或炉墙外，并且为使吹灰器的气流进入清灰区，需在炉墙上装一个大套管，用于支撑吹灰器，气体只能从管壁套中直线吹入，导致清灰、除垢、除焦效果不理想。另外，吹灰器的气流分配腔及回流腔的加工面均为直切面和锥切面，这样，气体在流动时易形成死角，造成流体分布过渡性差，影响气流喷射的功力。况且，现有的吹灰器，一般只有两种吹射角位，即正吹和反吹，由于目标针对性不强，很难达到清灰、除垢、除焦的理想效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够直接进入锅炉高温区，并具有多种吹射角位，能够满足锅炉所需吹灰部位的不同温度、位置、积灰性质等方面需要的整体式耐高温高效声波吹灰器。

本发明的另一个目的是提供一种无须机械加工，能够保证吹灰器气流腔体几何形状及功能要求的整体式耐高温高效声波吹灰器的制造方法。

为实现本发明的目的所采取的技术方案是：该吹灰器为整体式结构，是由气流腔体与回流腔体连体而成，两腔体的外壁过渡面均为圆滑弧面，在气流腔体内具有几何形状的圆滑弧面构成的一级气流分配室、二级气流室，两室之间通过分流孔连通，回流腔体内具有环形回流通道，通道底部为圆滑弧面，通道口与二级气流室的环缝形气流喷射孔相对应，并由此构成喷射气流的喷出口，喷出口的端口处设置有多种角位的喷射方位角。

所述一级气流分配室的中心部位具有凸起的过渡分流球面，二级气流室的出口端具有环缝形气流喷射孔。

所述分流孔为锥形孔或喇叭孔，可以设置8～14个，并在圆周方向上均布。

所述喷射方位角设有钝角吹、直角吹、锐角吹、正斜角吹和反斜角吹5种角位。

制成上述整体结构的吹灰器所采用的方法是，通过精密铸造实现吹灰器腔体形状及功能要求，具体制作的工艺步骤为：

本发明的吹灰器采用耐高温的UMCo-51钴基合金材料。

在精铸过程中，按声波吹灰器腔体的几何形状，采用陶瓷芯件、尿素芯件作为工艺辅助件。

尿素芯件的制作方法：该芯件的配料为：尿素40％+碳酸钠60％，将配料搅拌均匀，置放在电热炉内加温至145℃，然后降温至68℃时保温，装入尿素芯件模具压制，脱模而成。

陶瓷芯件的制作方法：该芯件的配料为：石英玻璃78％+钢玉4％+石蜡10％+蜂蜡8％，将配料搅拌均匀，置于电热炉内加温138℃时，然后降温至60℃保温，制成陶瓷浆；再将陶瓷浆灌入装有尿素芯件的陶瓷芯件模具中进行压制，并整体冷却至陶瓷芯件彻底固化，脱模后将陶瓷芯件放入30℃温水的循环水箱中，对尿素芯件进行水溶性清除，形成陶瓷芯件后装入炉窑内烧结而成。

蜡注：按气流腔体工件的形状要求制备蜡注模具，先将陶瓷芯件放入模具中，再将预温好的蜡液注入模具，冷却后脱模而成；回流腔体工件可直接将蜡注入模具压制而成；然后将气流腔体工件和回流腔体工件进行蜡熔合为一体，制成吹灰器的蜡形体，再精铸成吹灰器整体铸件。

脱瓷：将吹灰器整体铸件放入具有循环水的容器中，加入氢氧化纳，加温150℃循环清洗脱陶，由此构成整体式耐高温高效声波吹灰器成品。

按照上述方案制成的整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，采用精铸工艺整体成型，不经过任何机加工，而且通过设置的工艺辅助件，能够保证吹灰器各部位几何形状的要求以及使用功能要求。由于采用精铸成型的腔体，其内各气流室均为圆滑的过渡弧面，可使气流均匀顺畅流通，从而进一步提高了吹灰器的实用功效。加之吹灰器的材料选用的是耐高温(1300℃以上)的耐热钢，因此在使用时不会受到炉体内高温的影响，可直接进入锅炉高温区使用，由此提高了声波吹灰器的清灰、除垢、除焦的效果，并延长了使用寿命。另外，在吹灰器的结构上设置了多种不同角位的喷射方位角，可根据炉膛内不同积灰位置所需，选择方位角适用的吹灰器，针对炉膛中各部位各方位角的积灰进行目标性的清除。以此达到有效清除炉膛积灰、结垢、结焦的目的。

附图说明

图1是本发明声波吹灰器的结构示意图。

图2是尿素芯件模型图。

图3是图2的侧视图。

图4是陶瓷芯件腔芯模图。

图5是陶瓷芯件的工艺成形图。

图6是本发明中回流腔体的蜡形图。

图7是本发明中气流腔体的蜡形图。

具体实施方式

参看图1，本发明的整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，是由连为一体的气流腔体1及回流腔体2构成，其中，气流腔体1的进口端3直接与进气管连通，出口端与回流腔体2连通，回流腔体2的另一端为盲端，两腔体的外壁过渡面以及气流室内均为几何形状的圆滑弧面，在气流腔体1的腔内具有圆滑弧面构成的一级气流分配室5、二级气流喷射室7，两室之间通过分流孔6连通，分流孔6为锥形孔或喇叭孔，可以设置8～14个，并在圆周方向上均布，目的是通过改变气流口流速，提高喷射功力。一级气流分配室5的中心部位具有凸起的过渡分流球面4，二级气流室7的出口端为环缝形气流喷射口8，用以喷射气流。回流腔体2内具有环形回流通道9，通道底部为圆滑弧面，气流可在此形成回流。通道口与二级气流室7的环缝形气流喷射孔8相对应，并由此构成声波气流喷射的喷出口，喷出口的端口处设置有钝角吹、直角吹、锐角吹、正斜角吹、和反斜角吹等5种角位的喷射方位角10，可针对锅炉中各部位各方位角的积灰程度进行目标性的清灰除垢。

吹灰器的工作原理：高压气从形成声波气流喷射的气流腔体1的进口端3进入，在一级气流分配室5形成旋涡气流，经室内过渡分流球面4，通过锥形或喇叭形的分流孔6，强有力的进入二级气流室7，再次形成涡流周旋压力，迫使从环缝形气流喷射口8，发出强力气流功力声波，喷射进入回流通道9而产生相互反正逆力，再经喷射方位角10呈扇形喷射发出气功力和功震声波力，直射积灰目标，并作用于炉体内的积灰、结垢、结焦部位，使灰渣在气分子的作用下被破坏，震动、疏松、粉化、脱落，从而达到有效清除锅炉中积灰或堵灰的目的。

制成上述整体结构的吹灰器所采用的方法是，通过精密铸造达到和满足吹灰器各种要求，具体制作的工艺步骤为：

选材：制作吹灰器可选择耐高温的UMCo-51钴基合金材料。

在精铸过程中，按声波吹灰器腔体的几何形状，在制作腔体的腔芯架时，采用陶瓷芯件、尿素芯件作为工艺辅助件，其中，尿素芯件是由尿素40％+碳酸钠60％配置而成，将两种原料按比例配好后搅拌均匀，置放在电热炉内加温至145℃，然后降温至68℃时保温，装入尿素芯件模具压制，脱模而成。(参见图2、图3的尿素芯件模型图)

制作陶瓷芯件的工艺流程：

配拌料→加温→装膜→压制→冷却→脱膜→烧结

陶瓷芯件的配料为：石英玻璃78％+钢玉4％+石蜡10％+蜂蜡8％，将配料搅拌均匀，置于电热炉内加温138℃时，然后降温至60℃保温，制成陶瓷浆；

压制：先将已备好的尿素芯件装入陶瓷芯件模具，再将陶瓷浆灌入模具进行压制；(参见图5的陶瓷芯件的工艺成形图)。

冷却与脱模：对陶瓷芯件模具整体冷却至陶瓷芯件彻底固化，然后脱模；

尿素芯件的清除：将压制好的陶瓷芯件放入30℃温水的循环水箱中，使尿素芯件水溶消失而形成陶瓷芯件。(参见图4陶瓷芯件腔芯模图)

烧结：将陶瓷芯件装入炉窑内按陶瓷常规工艺烧结而成。

蜡注：按气流腔体工件的形状要求制备蜡注模具，先将陶瓷芯件放入模具中，再将预温好的蜡液注入模具，冷却后脱模而成；回流腔体工件可直接将蜡注入模具压制而成；然后将气流腔体工件和回流腔体工件进行蜡熔合为一体，制成吹灰器的蜡形体。(参见图6的回流腔体的蜡形图和图7气流腔体的蜡形图)

铸造：将吹灰器蜡形体按精密铸造工艺制成吹灰器整体铸件。

脱瓷：将吹灰器整体铸件放入具有循环水的溶器中，加入氢氧化纳，加温150℃循环清洗脱陶，由此构成整体式耐高温高效声波吹灰器成品。

Claims

1.一种整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，该吹灰器包括气流腔体[1]与回流腔体[2]，气流腔体[1]的进口端[3]与进气管连通，出口端与回流腔体[2]连通，回流腔体[2]的另一端为盲端，其特征在于：该吹灰器是由连为一体的气流腔体[1]及回流腔体[2]构成的整体式结构，两腔体的外壁过渡面均为圆滑弧面，在气流腔体[1]内具有几何形状的圆滑弧面构成的一级气流分配室[5]、二级气流室[7]，两室之间通过分流孔[6]连通，回流腔体[2]内具有环形回流通道[9]，通道底部为圆滑弧面，通道口与二级气流室[7]的环缝形气流喷射孔[8]相对应，并由此构成喷射气流的喷出口，喷出口的端口处设置有多种角位的喷射方位角[10]。

2.根据权利要求1所述的整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，其特征在于：所述一级气流分配室[5]的中心部位具有凸起的过渡分流球面[4]，二级气流室[7]的出口端具有环缝形气流喷射孔[8]。

3.根据权利要求1所述的整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，其特征在于：分流孔[6]为锥形孔或喇叭孔，可以设置8～14个，并在圆周方向上均布。

4.根据权利要求1所述的整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器，其特征在于：所述喷射方位角[10]设有钝角吹、直角吹、锐角吹、正斜角吹和反斜角吹的5种角位。

5.一种制造整体式耐高温高效锅炉声波吹灰器的方法：其特征在于：该吹灰器的工艺步骤如下：

(1)吹灰器采用耐高温的UMCo-51钴基合金材料精铸成整体式结构。

(2)在精铸过程中，按声波吹灰器腔体的几何形状，采用陶瓷芯件、尿素芯件作为工艺辅助件；

(3)尿素芯件的构成：该芯件的配料为：尿素40％+碳酸钠60％，将配料搅拌均匀，置放在电热炉内加温至145℃，然后降温至68℃时保温，装入尿素芯件模具压制，脱模而成；

(4)陶瓷芯件的构成：该芯件的配料为：石英玻璃78％+钢玉4％+石蜡10％+蜂蜡8％，将配料搅拌均匀，置于电热炉内加温138℃时，然后降温至60℃保温，制成陶瓷浆；再将陶瓷浆灌入装有尿素芯件的陶瓷芯件模具中进行压制，并整体冷却至陶瓷芯件彻底固化，脱模后将陶瓷芯件放入30℃温水的循环水箱中，对尿素芯件进行水溶性清除，形成陶瓷芯件后装入炉窑内烧结而成；

(5)蜡注：按气流腔体工件的形状要求制备蜡注模具，先将陶瓷芯件放入模具中，再将预温好的蜡液注入模具，冷却后脱模而成；回流腔体工件可直接将蜡注入模具压制而成；然后将气流腔体工件和回流腔体工件进行蜡熔合为一体，制成吹灰器的蜡形体，再精铸成吹灰器整体铸件；

(6)脱瓷：将吹灰器整体铸件放入具有循环水的溶器中，加入氢氧化纳，加温150℃循环清洗脱陶，由此构成整体式耐高温高效声波吹灰器成品。