CN113857156A - 一种具备多重冲击效果的co2安全相变除垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，水泥生产设备技术领域，包括主相变容器，所述主相变容器的一侧连接有至少一个副相变容器，所述副相变容器与主相变容器的内部皆设有相变能量回收组件，相邻的两个所述副相变容器相互连通，位于最后一级的副相变容器一侧连接有至少一个安全泄压容器。本发明提供的利用液态二氧化碳相变成气态升压进行水泥生产设备除垢，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧的特性适用于水泥粉尘的生产环境，在合适的温度环境下快速相变的特性能够缩短蓄能时间，一方面使用安全高效的同时利用多个结构相同依次连通的主相变容器和副相变容器进行液态二氧化碳的相变。

Description

一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置

技术领域

本发明涉及水泥生产设备技术领域，具体为一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置。

背景技术

在水泥行业，生产工艺中有很多地方容易发生结皮、结垢、堵塞和积料的现象，为了清除堵料、垢体，可能需要关停下游设备，进入设备内部进行清除作业，既影响生产效率，也存在作业安全隐患。

预热器、分解炉、窑尾烟室属于高温生产环节部位，原材料含钾、钠或氯离子成分高时，或燃料煤含硫高时，易发生结皮、堵塞；窑头烟室温差大，易产生积料、堵塞。

现有清堵、除垢方案常采用空气炮技术，空气炮采用高压空气进行做功，做 功介质能量密度低，即单位容积的高压空气质量小、释放动能小，做功能力弱；高压空气以压缩体积来蓄积做功能量，释能做功时压缩气体转为常压气体，压强随距离增加衰减快，除垢有效范围小、距离短；空气炮若要形成高压，势必造成相关设备体型庞大、***复杂、蓄能时间长、安全隐患大，空气炮做功能力弱，常需要人工辅助作业，降低了作业效率，增加了人工成本，也增加了安全隐患，空气炮除垢效果欠佳，增加了烟室堵塞、生产线停产的风险，从而造成较大的经济损失，一般停产一次损失约为30万元。

为此，我们提供一种安全高效，且具备多重冲击效果进行结皮、结垢、堵塞和集料清除的CO2相变膨胀除垢做功装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，包括主相变容器，所述主相变容器的一侧连接有至少一个副相变容器，所述副相变容器与主相变容器的内部皆设有相变能量回收组件，相邻的两个所述副相变容器相互连通，位于最后一级的副相变容器一侧连接有至少一个安全泄压容器，相邻的两个所述安全泄压容器相互连通，位于最后一级的安全泄压容器上连接有泄压管，所述主相变容器、副相变容器与安全泄压容器上皆连接有检测盒，所述主相变容器、副相变容器与安全泄压容器的外侧设有恒温介质箱，恒温介质箱的内部安装有加热管，且恒温介质箱顶部的一端连接有延长管；

所述主相变容器与副相变容器的内部皆设有相变腔室，所述主相变容器部位的相变腔室上连接有进液管，所述主相变容器部位的相变腔室上还连接有主出气管，相邻布置的两个所述主相变容器、副相变容器与安全泄压容器之间皆连接有电动导气管与机械力导气管，所述电动导气管与机械力导气管上分别安装有电磁阀和安全阀，且电动导气管与机械力导气管上皆安装有单向阀，所述副相变容器部位的相变腔室上皆连接有副出气管，所述副出气管与主出气管上皆安装有电动阀门，所述副出气管远离副相变容器的一端皆与电动阀门下游的主出气管相连通，所述电动阀门上下游之间的主出气管与副出气管上皆连接有泄气管，所述泄气管上皆安装有泄气阀，主出气管与副出气管部位的泄气阀并排布置，且泄压管上连接有用于带动泄气阀打开使用的顶开组件；

所述副出气管下游的主出气管上连接有注液管，所述注液管上安装有电磁阀，且注液管下游的主出气管外侧绕设有加热圈。

优选的，所述相变能量回收组件包括对称布置于相变腔室两侧的一对活塞腔，所述活塞腔与相变腔室之间的主相变容器与副相变容器内部皆设有活塞杆，所述活塞杆的两端分别延伸至活塞腔与相变腔室内部并皆设有活动塞，所述活动塞与活塞腔之间设有挤压弹簧，所述活塞腔远离相变腔室一侧的主相变容器与副相变容器上皆连接有吸液管与出液管，所述吸液管与出液管上皆安装有单向阀，所述出液管远离活塞腔的一端延伸至相变腔室外侧并呈环形布置，且环形布置的出液管上沿其圆周方向等间距布置有喷头。

优选的，所述顶开组件包括安装于泄气阀上用于带动阀瓣开启使用的连杆，所述恒温介质箱的底部焊接有固定架，所述固定架的内侧垂直于连杆方向布置有气缸，所述气缸与泄压管之间连接有软管，所述气缸输出端连接有贯穿连杆布置的顶杆，所述连杆上贯穿用用于顶杆穿设使用的通槽，且顶杆上布置有与通槽相适配的斜导块。

优选的，所述检测盒内部设有压力传感器与温度传感器。

优选的，所述恒温介质箱内部的冷却介质选用可吸收二氧化碳的液态介质，且恒温介质箱内部的冷却介质为水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1：本发明提供的利用液态二氧化碳相变成气态升压进行水泥生产设备除垢，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧的特性适用于水泥粉尘的生产环境，在合适的温度环境下快速相变的特性能够缩短蓄能时间，一方面使用安全高效的同时利用多个结构相同依次连通的主相变容器和副相变容器进行液态二氧化碳的相变，主相变容器与多个副相变容器依次进行高压二氧化碳空气的释放实现多重连续性的除垢使用，主相变容器首先释放能量，依次布置的副相变容器依次打开释放能量，提升除垢效果，另一方面由于主相变容器与多个副相变容器依次相连通，主相变容器内部二氧化碳相变达到合适安全的气压大小后可通过电动导气管或机械力导气管进入下一级副相变容器内部实现简单管路的多个相变腔室加注二氧化碳使用，且由于机械力导气管由相变腔室内部气压达到一定值克服安全阀的阀瓣挤压力可自动打开，搭配多个副相变容器以及多个安全泄压容器起到过量加注二氧化碳或温度升高超过预定值时能够依次平摊加注二氧化碳相变产生的气压，各级主相变容器、副相变容器和安全泄压容器也皆具备泄压效果，极大地确保了二氧化碳相变除垢使用过程中的安全性。

2：本发明提供的相变能量回收组件以及恒温介质箱的布置能够对二氧化碳的相变提供相对稳定的外界温度环境，二氧化碳的相变过程吸热，恒温介质箱的使用稳定相变温度环境，限制温度对二氧化碳相变的影响，同时减小了二氧化碳泄漏的影响，增加使用的安全性，相变能量回收组件的设置改变了传统的单一相变容器使用限制，利用二氧化碳在相变初期到预设期望的相变气压大小以及体积重量过程中进行能量回收利用，不影响二氧化碳相变能量的大小，提供了二氧化碳相变初期气化膨胀能量用于带动恒温介质箱内部升温液体的流动效果，节约能耗，满足长期使用需求。

3：本发明提供的注液管与加热圈在主出气管的末端为二氧化碳相变提供充分的相变环境，由主出气管排出的二氧化碳气体直接进入水泥生产设备进行除垢，故而电动阀门下游的主出气管是常开状态布置的，温度升高造成二氧化碳急剧相变，短时间相变气体膨胀不会造成破坏影响，只会增加释放气压及气体流速，搭配注液管随相变腔室释放的二氧化碳空气同时注入液态二氧化碳由加热圈部位升温快速相变增加释放的能量大小，提升除垢效果。

附图说明

图1为本发明的内部俯视结构示意图；

图2为本发明的内部正视结构示意图；

图3为本发明的主相变容器部位正视内部结构示意图；

图4为本发明的主相变容器、副相变容器和安全泄压容器俯视结构示意图；

图5为本发明的顶开组件俯视结构示意图；

图6为本发明的斜导块与泄气阀部位立体结构示意图。

图中：1、电磁阀；2、检测盒；3、安全泄压容器；4、安全阀；5、泄压管；6、副相变容器；7、喷头；8、主相变容器；9、进液管；10、出液管；11、电动导气管；12、机械力导气管；13、恒温介质箱；14、加热管；15、延长管；16、软管；17、固定架；18、泄气阀；19、副出气管；20、主出气管；21、加热圈；22、注液管；23、电动阀门；24、活塞腔；25、泄气管；26、相变腔室；27、吸液管；28、挤压弹簧；29、活动塞；30、气缸；31、顶杆；32、斜导块；33、连杆；34、通槽；35、活塞杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-6，一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，主要应用于水泥生产工艺中容易发生结皮、结垢、堵塞和积料的设备部位进行清理使用，包括主相变容器8，所述主相变容器8的一侧连接有至少一个副相变容器6，本实施例针对水泥生产设备的某一处进行除垢使用，选择1个副相变容器6使用，所述副相变容器6与主相变容器8的内部皆设有相变能量回收组件，相邻的两个所述副相变容器6相互连通，位于最后一级的副相变容器6一侧连接有至少一个安全泄压容器3，安全泄压容器3根据副相变容器6数量的增减进行增减，安全泄压容器3用于在控制能量释放的阀门损坏的情况下将多余的气态二氧化碳进行存储，调整主、副相变容器气压避免过高目的，相邻的两个所述安全泄压容器3相互连通，位于最后一级的安全泄压容器3上连接有泄压管5，泄压管5上安装有泄压阀，所述主相变容器8、副相变容器6与安全泄压容器3部件皆连接有状态监测用的检测盒2，所述检测盒2内部分别设有用于检测容器内部气压使用的压力传感器和容器内部温度使用的温度传感器，压力传感器与温度传感器实时监测各个容器内部气压以及温度情况方便控制释能的同时有利于根据实际情况进行参数调整，所述主相变容器8、副相变容器6与安全泄压容器3的外侧设有恒温介质箱13，所述主相变容器8、副相变容器6与安全泄压容器3皆布置于恒温介质箱13的内部中间位置处，恒温介质箱13的内部安装有加热管14，加热管14控制恒温介质箱13内部温度在35度左右能够使二氧化碳充分相变即可，且不宜过高产生过大气压以增加使用安全性，所述恒温介质箱13内部的冷却介质选用可吸收二氧化碳的液态介质，液态介质可为水或其他水基冷却液，冷却介质仅表示液态介质，实际在恒温介质箱13内部的作用是起到保持温度热交换恒温使用的目的，作用于主相变容器8、副相变容器6与安全泄压容器3部位起到二氧化碳由液态相变为气态过程中温度降低时的升温作用，作用于工厂外部环境时为避免热量影响相变温度环境的作用使用，且恒温介质箱13顶部的一端连接有延长管15，延长管15方便加注冷却介质使用，同时确保恒温介质箱13非密闭使用，同时具有缓冲***冲击和吸收泄漏二氧化碳的效果，恒温介质箱13的外侧还加装有水冷组件，避免受外界环境温度影响造成内部温度过高的影响。

所述主相变容器8与副相变容器6的内部皆设有相变腔室26，相变腔室26用于液态二氧化碳相变成气态使用，所述主相变容器8部位的相变腔室26上连接有进液管9，液态二氧化碳由加注设备通过进液管9进入主相变容器8部位的相变腔室26内部，进液管9上安装有电动阀门以及单向阀受控制器控制，且进液管9注入的为定量二氧化碳以满足使用的同时增加安全性，定量二氧化碳的控制由加注设备进行控制，具体地可为流量传感器或称重传感器或定时加注实现等等，所述主相变容器8部位的相变腔室26上还连接有主出气管20，主出气管20即与需要进行除垢的设备连接的管路，主出气管20与设备管路之间通过法兰盘进行连接以增加稳定性，相邻布置的两个所述主相变容器8、副相变容器6与安全泄压容器3之间皆连接有电动导气管11与机械力导气管12，所述电动导气管11与机械力导气管12上分别安装有电磁阀1和安全阀4，且电动导气管11与机械力导气管12上皆安装有单向阀，电动导气管1即为电动控制启闭的导气管路，同理机械力导气管12为机械阀门控制启闭的管路，电动导气管11由控制器控制，机械力导气管12属于自开启式的阀门管路，且其开启所需的容器内部压力略小于电动导气管11开启的压力值的，属于备用安全泄气管路，即使电动导气管11损坏不能正常开启，机械力导气管12能够正常开启使用增加安全性的目的，所述副相变容器6部位的相变腔室26上皆连接有副出气管19，所述副出气管19与主出气管20上皆安装有电动阀门23，所述副出气管19远离副相变容器6的一端皆与电动阀门23下游的主出气管20相连通，副出气管19与主出气管20位置形状相同，方便在进行除垢时首先对主相变容器8进行释能，释能后紧接着对副出气管19进行释能实现多重（双重）冲击除垢的效果，所述电动阀门23上下游之间的主出气管20与副出气管19上皆连接有泄气管25，所述泄气管25上皆安装有泄气阀18，主出气管20与副出气管19部位的泄气阀18并排布置，且泄压管5上连接有用于带动泄气阀18打开使用的顶开组件，泄气管25的布置同等于机械力导气管12布置的目的，在主出气管20与副出气管19电动开启失效的情况下仍然可进行机械力进行开启使用，而泄气管25唯一不同的是其除了具有自开启的效果，还具有受外力即顶开组件驱使进行强制开启的效果。

所述顶开组件包括安装于泄气阀18上用于带动阀瓣开启使用的连杆33，阀瓣的启闭受泄气阀18内部弹簧的弹力控制，连杆33可带动阀瓣克服弹力强制打开，所述恒温介质箱13的底部焊接有固定架17，所述固定架17的内侧垂直于连杆33方向布置有气缸30，气缸30也可为活塞杆，所述气缸30与泄压管5之间连接有软管16，气缸30的伸缩由安全泄压容器3内部气压控制，所述气缸30输出端连接有贯穿连杆33布置的顶杆31，所述连杆31上贯穿用用于顶杆31穿设使用的通槽34，且顶杆31上布置有与通槽34相适配的斜导块32，故而安全泄压容器3内部的气压带动气缸30伸展带动斜导块32强制顶开连杆33开启泄气阀18进行安全防护，一般当安全泄压容器3内部气压具有顶开气缸30伸展的强度时，主相变容器8与副相变容器6内部的气压较大且存在安全隐患，具体地可通过设置最后一级副相变容器6与第一级安全泄压容器3之间连接的机械力导气管12开启力度大于泄气阀18开启力度实现，即正常超出的气压可由泄气阀18以及泄气管25排出起到安全防护，而当泄气阀18损坏时持续增高的气压才会进入安全泄压容器3内部进行缓冲，同时各个机械力控制启闭的阀门开启气压大小都应在容器能够承受的安全气压阈值内。

所述相变能量回收组件包括对称布置于相变腔室26两侧的一对活塞腔24，所述活塞腔24与相变腔室26之间的主相变容器8与副相变容器6内部皆设有活塞杆35，所述活塞杆35的两端分别延伸至活塞腔24与相变腔室26内部并皆设有活动塞29，活动塞29与活塞杆35之间为可拆式安装方式，且活塞杆35两端活动塞29的厚度大小根据实际情况进行改变有利于控制相变气体体积的目的，所述活动塞29与活塞腔24之间设有挤压弹簧28，所述活塞腔24远离相变腔室26一侧的主相变容器8与副相变容器6上皆连接有吸液管27与出液管10，所述吸液管27与出液管10上皆安装有单向阀，所述出液管10远离活塞腔24的一端延伸至相变腔室26外侧并呈环形布置，且环形布置的出液管10上沿其圆周方向等间距布置有喷头7，用于带动冷却介质流动使用。

所述副出气管19下游的主出气管20上连接有注液管22，注液管22同一外接二氧化碳加注设备，注液管22的正常启闭仅有电动控制，且开启时间与副出气管19和主出气管20部位电动阀门23一致，所述注液管22上安装有电磁阀以及避免回流使用的单向阀，注液管22倾斜于主出气管20布置效果较好，有利于气体流通，且注液管22下游的主出气管20外侧绕设有加热圈21，加热圈21加热温度控制器50℃左右且升温区域长度较长为宜。

实施例2

本实施例与上述实施例不同之处在于，副相变容器6与安全泄压容器3设置有多个，主要解决针对设备多处藏垢部位的除垢使用，唯一改变在于调整副出气管19的连接关系，主出气管20同样连接设备某一处需要除垢的部位，而设备需要除垢的其他部位选用位于后面几级副相变容器6上的副出气管19与设备连通使用，通俗理解即为主相变容器8以及后续依次连接的多个副相变容器6皆由主出气管20连接设备某一处实现多重除垢使用，而位于末端的首个副相变容器6充当主相变容器8使用，从而实现利用单个装置同时对设备多处部位进行除垢使用的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，其特征在于：包括主相变容器（8），所述主相变容器（8）的一侧连接有至少一个副相变容器（6），所述副相变容器（6）与主相变容器（8）的内部皆设有相变能量回收组件，相邻的两个所述副相变容器（6）相互连通，位于最后一级的副相变容器（6）一侧连接有至少一个安全泄压容器（3），相邻的两个所述安全泄压容器（3）相互连通，位于最后一级的安全泄压容器（3）上连接有泄压管（5），所述主相变容器（8）、副相变容器（6）与安全泄压容器（3）上皆连接有检测盒（2），所述主相变容器（8）、副相变容器（6）与安全泄压容器（3）的外侧设有恒温介质箱（13），恒温介质箱（13）的内部安装有加热管（14），且恒温介质箱（13）顶部的一端连接有延长管（15）；

所述主相变容器（8）与副相变容器（6）的内部皆设有相变腔室（26），所述主相变容器（8）部位的相变腔室（26）上连接有进液管（9），所述主相变容器（8）部位的相变腔室（26）上还连接有主出气管（20），相邻布置的两个所述主相变容器（8）、副相变容器（6）与安全泄压容器（3）之间皆连接有电动导气管（11）与机械力导气管（12），所述电动导气管（11）与机械力导气管（12）上分别安装有电磁阀（1）和安全阀（4），且电动导气管（11）与机械力导气管（12）上皆安装有单向阀，所述副相变容器（6）部位的相变腔室（26）上皆连接有副出气管（19），所述副出气管（19）与主出气管（20）上皆安装有电动阀门（23），所述副出气管（19）远离副相变容器（6）的一端皆与电动阀门（23）下游的主出气管（20）相连通，所述电动阀门（23）上下游之间的主出气管（20）与副出气管（19）上皆连接有泄气管（25），所述泄气管（25）上皆安装有泄气阀（18），主出气管（20）与副出气管（19）部位的泄气阀（18）并排布置，且泄压管（5）上连接有用于带动泄气阀（18）打开使用的顶开组件；

所述副出气管（19）下游的主出气管（20）上连接有注液管（22），所述注液管（22）上安装有电磁阀，且注液管（22）下游的主出气管（20）外侧绕设有加热圈（21）。

2.根据权利要求1所述的一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，其特征在于：所述相变能量回收组件包括对称布置于相变腔室（26）两侧的一对活塞腔（24），所述活塞腔（24）与相变腔室（26）之间的主相变容器（8）与副相变容器（6）内部皆设有活塞杆（35），所述活塞杆（35）的两端分别延伸至活塞腔（24）与相变腔室（26）内部并皆设有活动塞（29），所述活动塞（29）与活塞腔（24）之间设有挤压弹簧（28），所述活塞腔（24）远离相变腔室（26）一侧的主相变容器（8）与副相变容器（6）上皆连接有吸液管（27）与出液管（10），所述吸液管（27）与出液管（10）上皆安装有单向阀，所述出液管（10）远离活塞腔（24）的一端延伸至相变腔室（26）外侧并呈环形布置，且环形布置的出液管（10）上沿其圆周方向等间距布置有喷头（7）。

3.根据权利要求1所述的一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，其特征在于：所述顶开组件包括安装于泄气阀（18）上用于带动阀瓣开启使用的连杆（33），所述恒温介质箱（13）的底部焊接有固定架（17），所述固定架（17）的内侧垂直于连杆（33）方向布置有气缸（30），所述气缸（30）与泄压管（5）之间连接有软管（16），所述气缸（30）输出端连接有贯穿连杆（33）布置的顶杆（31），所述连杆（31）上贯穿用用于顶杆（31）穿设使用的通槽（34），且顶杆（31）上布置有与通槽（34）相适配的斜导块（32）。

4.根据权利要求1所述的一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，其特征在于：所述检测盒（2）内部设有压力传感器与温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种具备多重冲击效果的CO2安全相变除垢装置，其特征在于：所述恒温介质箱（13）内部的冷却介质选用可吸收二氧化碳的液态介质，且恒温介质箱（13）内部的冷却介质为水。

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