Soplador de impulsos de gas.

Un soplador de impulsos de gas (5) para limpiar una superficie del interior de un recipiente,

llenándose dicho soplador con una mezcla de gas de combustión-oxidante, comprendiendo dicho soplador (5): (a) un conjunto de combustión configurado para generar una onda de deflagración; y (b) un generador de impulsos (50) que tiene una entrada (53a, 53b) y una salida (54) y está adaptado para recibir dicha onda de deflagración en dicha entrada y eyectar dicha onda de dicha salida sobre una superficie que se va a limpiar; teniendo dicho generador de impulsos (50) un alojamiento compartimentado que comprende al menos dos compartimentos conectados en serie (52a, 52b) que están configurados para alimentarse con dicha mezcla de gas-oxidante mediante dicho conjunto de combustión para conducir dicha onda a dicha salida (54), caracterizado porque dichos compartimentos están configurados para alimentarse con dicha mezcla de gas-oxidante mediante dicho conjunto de combustión de manera individual.

Soplador de impulsos de gas.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un soplador de impulsos de gas para la eliminación de depósitos de hollín, ceniza y escoria de las superficies de las tuberías en equipos de combustión, y, más específicamente, a un soplador de impulsos de gas proporcionado con un generador de impulsos compartimentado.

Antecedentes de la invención Un mantenimiento apropiado de la maquinaria industrial incluye generalmente la eliminación frecuente de acumulaciones indeseadas de partículas sobre los diferentes elementos de la maquinaria. La acumulación de partículas sobre las piezas de la maquinaria puede reducirse al mínimo limpiando el entorno circundante a la maquinaria. Para este fin se han usado diversos dispositivos de limpieza por aire, vapor, acústicos y de vibración. Aunque un entorno de trabajo limpio reduce la acumulación de partículas sobre las superficies de intercambio térmico, no puede impedir la acumulación por completo. Por lo tanto, con frecuencia se requieren procedimientos más directos para la limpieza de las piezas de la maquinaria.

Se sabe que la limpieza eficiente de las diversas piezas de la maquinaria puede conseguirse mediante la generación de ondas de choque en la proximidad de las piezas, soplando de este modo las partículas de polvo y otras acumulaciones de las piezas. Como alternativa, las ondas de choque pueden inducirse sobre una pieza de la maquinaria, causando la vibración de la pieza y el soplado de las acumulaciones. La limpieza de la onda de choque es particularmente útil para los elementos que no se quitan fácilmente para su limpieza y/o los elementos que son particularmente susceptibles al uso de de otros procedimientos de limpieza y/o materiales de limpieza.

Se conocen en la técnica generadores de gas dinámico que inducen vibraciones por ondas de choque en sus proximidades. Cuando se coloca un generador de gas dinámico cerca de un elemento de la maquinaria a limpiar, las ondas de choque inducidas en la proximidad del elemento pueden utilizarse para limpiar el elemento, como se ha descrito anteriormente. Los generadores de gas dinámico son ayudas útiles en la producción de materiales y aparatos de construcción, la metalurgia, la minería, la industria química, el procesamiento de petróleo y la industria alimentaria.

Durante el funcionamiento de los equipos de combustión de combustibles fósiles, especialmente, equipos de combustión de petróleo y carbón, el proceso de combustión produce hollín y ceniza. Las grandes calderas usadas en las plantas de generación eléctrica y otras aplicaciones industriales y comerciales pueden producir especialmente grandes cantidades de ceniza. La ceniza se acumula en los tubos del intercambiador térmico dentro de la caldera, lo que reduce significativamente la transferencia térmica a los tubos y la eficiencia térmica de la caldera. Para mantener la eficacia deseada de las calderas, los diseñadores de calderas a menudo instalan sopladores de hollín que usan medios tales como aire o vapor para limpiar áreas específicas de las calderas. Sin embargo, para quitar depósitos difíciles de limpiar y/o los depósitos de las zonas no accesibles de las calderas, los operadores a menudo tienen que reducir la carga o la capacidad de la caldera y a veces apagar la caldera. Por ejemplo, las empresas de electricidad a veces programan una bajada de las cargas (reducción) cada noche y/o programan el apagado de la caldera completamente cada pocos meses más o menos, cada parada normalmente dura un par de días más o menos, para eliminar los depósitos de ceniza que se han acumulado desde el último apagado. Durante los períodos de reducción y apagado de la caldera, la cantidad perdida de electricidad tiene que comprarse u obtenerse a partir de otras fuentes, por lo general, a precios más altos.

Se han desarrollado varias técnicas para eliminar los depósitos de ceniza y de hollín de las calderas. Una técnica implica el uso de equipos de chorro de aire, vapor o agua retráctil para intentar pulverizar y eliminar los depósitos de cenizas y hollín de los tubos del intercambiador térmico. El choque térmico del agua fría u otros medios puede producir tensiones térmicas en los tubos de metal muy caliente del intercambiador térmico dando como resultado posibles grietas y fallas y paradas adicionales para reparaciones. Otra técnica consiste en usar escopetas, dinamita u otros explosivos para intentar sacudir la ceniza desprendida de los intercambiadores térmicos. Pero esta técnica puede dañar potencialmente la caldera y además, la caldera tiene que apagarse para insertar la dinamita. Y en otra técnica conocida, se usan generadores de aire comprimido acústicos y combustores de impulso para establecer una onda acústica permanente con el fin de intentar sacudir la ceniza de los intercambiadores térmicos. Pero este enfoque tiene una eficacia limitada ya que las ondas sonoras se disipan rápidamente y la sonoridad y las frecuencias necesarias para eliminar la ceniza son nocivas o al menos muy molestas para el oído humano.

Por consiguiente, lo que es necesario pero no se encuentra en la técnica anterior es una forma de eliminar los depósitos de hollín y ceniza del equipo de quema de combustible para mantener una alta disponibilidad y una alta eficacia térmica. En particular, existe la necesidad de un sistema y un procedimiento para eliminar los depósitos de hollín y ceniza mientras que la caldera está en funcionamiento y para no permitir que los depósitos de hollín y ceniza se acumulen adicionalmente de forma excesiva en los intercambiadores térmicos, y así minimizar cualquier reducción y pérdida de disponibilidad de la caldera. Además, existe la necesidad de un sistema y procedimiento de este tipo que sea rápido y rentable de construir, instalar, manejar y mantener. Es la prestación de un sistema y procedimiento de eliminación de depósitos de ceniza de este tipo al que se dirige principalmente la presente invención.

El certificado de inventor de la URSS 1151764 desvela un dispositivo de soplo de sonido que comprende una cámara de combustión conectada a un conjunto de abastecimiento de combustible proporcionado con una cámara de preignición y un deflagrador. La cámara de combustión que se ha mencionado anteriormente se compartimentaliza por medio de paredes transversales que tienen un orificio central.

El documento EP 1533050 desvela un procedimiento y un aparato para limpiar una superficie del interior de un recipiente. Se proporciona una carga de combustible/oxidante en el interior de un conducto de combustión. Una deflagración inicial comenzada en una primera porción de la carga produce una detonación final al menos en otra porción de la carga para expulsar a una onda de choque del conducto que incide sobre la superficie.

La patente de Estados Unidos 5430691 ('691) de Igor Friedman desvela un generador de onda de choque bifásica que comprende una cámara de combustión que incluye (a) una primera porción, de combustión, que tiene un puerto de entrada y (b) una segunda porción, de detonación, corriente debajo de la primera porción y que tiene una apertura de salida; (c) una línea de suministro de aire-combustible, operativa para abastecer el puerto de entrada con una mezcla de aire-combustible, (d) un deflagrador, relacionado con la línea de suministro de aire-combustible, , que enciende la mezcla de aire-combustible en la línea de suministro e inicia un frente de combustión que se propaga hacia el puerto de entrada y (e) un estimulador de turbulencias, montado de manera fija en la cámara de combustión, que mejora y controla la combustión de la mezcla de aire-combustible e incluye una primera sección, situado en la porción de combustión de la cámara de combustión y que tiene una primera resistencia de gas dinámico preseleccionada, y una segunda sección, situada dentro de la porción de detonación de la cámara de combustión y que tiene una segunda resistencia de gas dinámico preseleccionada, menor que la primera resistencia. La primera resistencia es de tal forma que la combustión de la mezcla de aire-combustible en la porción de combustión produce un nivel de presión predeterminado adecuado para iniciar la detonación de la mezcla de airecombustible restante, en la porción de detonación, y en la que la segunda resistencia soporta la detonación de la mezcla de aire-combustible restante en la porción de detonación.

De acuerdo con el documento '691, un frente de combustión se propaga a lo largo del canal de combustión lineal. La amplitud del impulso de presión que avanza hacia el interior de la caldera objetivo se define por la masa de la mezcla de aire-combustible alojada en la porción de detonación. La detonación... [Seguir leyendo]

1. Un soplador de impulsos de gas (5) para limpiar una superficie del interior de un recipiente, llenándose dicho soplador con una mezcla de gas de combustión-oxidante, comprendiendo dicho soplador (5) : (a) un conjunto de combustión configurado para generar una onda de deflagración; y (b) un generador de impulsos (50) que tiene una entrada (53a, 53b) y una salida (54) y está adaptado para recibir dicha onda de deflagración en dicha entrada y eyectar dicha onda de dicha salida sobre una superficie que se va a limpiar; teniendo dicho generador de impulsos (50) un alojamiento compartimentado que comprende al menos dos compartimentos conectados en serie (52a, 52b) que están configurados para alimentarse con dicha mezcla de gas-oxidante mediante dicho conjunto de combustión para conducir dicha onda a dicha salida (54) , caracterizado porque dichos compartimentos están configurados para alimentarse con dicha mezcla de gas-oxidante mediante dicho conjunto de combustión de manera individual.

2. El soplador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que compartimentos adyacentes (52a, 52b) están conectados en serie por medio de al menos un turbulizador con forma de diafragma (55) situado en una pared de división.

3. El soplador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de combustión comprende adicionalmente una fuente de gas de combustión (10a) , una fuente de oxidante (10b) , un mezclador (30) , un deflagrador (40) , y un conducto (45) que puede llenarse con una mezcla de gas-oxidante.

4. El soplador de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho mezclador (30) es del tipo a chorro.

5. El soplador de acuerdo con la reivindicación 3, configurado para llenarse con una mezcla de gasoxidante y para encender dicha mezcla de manera cíclica; en el que adicionalmente dicho gas de combustión se selecciona entre el grupo que consiste en hidrógeno, acetileno, propano, butano, metano o cualquier combinación de los mismos; en el que adicionalmente dicho oxidante se selecciona entre el grupo que consiste en oxígeno y aire.

6. El soplador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha salida de dicho generador de impulsos

(50) se proporciona con un cabezal de limpieza de una forma seleccionada entre el grupo que consiste en un miembro tubular, un miembro tubular perforado, un difusor, un enrollador, y cualquier combinación de los mismos.

7. El soplador de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de generadores de impulsos dispuestos en paralelo entre sí y alimentados por dicho conjunto de combustión.

8. El soplador de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende un colector para facilitar una comunicación fluida entre dicho conjunto de combustión y dichos generadores de impulsos.

9. Un procedimiento de limpieza de una superficie del interior de un recipiente; comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a) proporcionar un soplador de impulsos de gas (5) que comprende (i) un conjunto de combustión configurado para generar una onda de deflagración; y (ii) un generador de impulsos (50) que tiene una entrada (53a, 53b) y una salida

(54) y está adaptado para recibir dicha onda de deflagración en dicha entrada (53a, 53b) y eyectar dicha onda de dicha salida (54) a una superficie que se va a limpiar; dicho generador de impulsos (50) tiene un alojamiento compartimentado que comprende al menos dos compartimentos (52a, 52b) ; dichos compartimentos están configurados para alimentarse con dicha mezcla de gas-oxidante mediante dicho conjunto de combustión para conducir dicha onda a dicha salida;

(b) disponer dicha salida del soplador (54) en dicho espacio a limpiar;

(c) llenar dicho soplador (5) con una mezcla de gas de combustión-oxidante;

(d) producir dicha onda de deflagración en dicho conjunto de combustión;

(e) propagar dicha onda de deflagración desde dicho conjunto de combustión hasta dicho generador de impulsos (50) ;

(f) detonar una mezcla de gas-aire en dichos compartimentos (52a, 52b) de dicho generador de impulsos (50) tras la recepción de dicha onda de deflagración; y

(g) eyectar una onda de deflagración desde dicha salida a dicha superficie del recipiente a limpiar;

caracterizado porque dicha mezcla de gas-aire en dichos compartimentos se detona por dicha onda de deflagración de manera individual.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha etapa de llenado de dicho soplador con dicha mezcla de gas de combustión-oxidante comprende adicionalmente suministrar un gas seleccionado entre el grupo que consiste en hidrógeno, acetileno, propano, butano, o cualquier combinación de los mismos, a dicho dispositivo; en el que adicionalmente dicha etapa de llenado de dicho soplador con dicha mezcla de gas de combustión-oxidante comprende adicionalmente suministrar un oxidante seleccionado entre el grupo que consiste en oxígeno y aire a dicho dispositivo.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha etapa de llenado de dicho soplador (5) con dicha combustión comprende adicionalmente mezclar dicho gas de combustión y dicho oxidante.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha etapa de creación de dicha onda de deflagración comprende adicionalmente la ignición de dicha mezcla de gas-oxidante por medio de un deflagrador (40) .

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha onda de deflagración se propaga desde dicho conjunto de combustión a dichos compartimentos (52a, 52b) de dicho generador de impulsos (50) a través de pasos individuales que conducen a cada uno de dichos compartimentos; en el que adicionalmente dicha detonación de dicha mezcla de gas-aire en dichos compartimentos se inicia por dicha onda de deflagración proporcionada de forma individual a cada compartimento (52a, 52b) .

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dichas etapas c-g se realizan de manera repetida.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dichas etapas de llenar dicho soplador con una mezcla de gas de combustión-oxidante y propagar dicha onda de deflagración de dicho conjunto de combustión a dicho generador de impulsos (50) se realizan usando un colector de acuerdo con un protocolo predeterminado.