旋风器清洁装置和方法 |
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| 申请号 | CN200880102165.2 | 申请日 | 2008-06-20 | 公开(公告)号 | CN101772384B | 公开(公告)日 | 2013-02-06 |
| 申请人 | 埃克森美孚研究工程公司; | 发明人 | 吉姆·P·韦策尔; 马克·E·维希; 连·F·兰佩特; | ||||
| 摘要 | 一种工艺容器清洁工具，它包括能够通过插入端口和密封组件被引入到高温容器中的金属管，该端口和密封组件允许通过适当的驱动机构将该金属管逐渐推进到该容器中，而不存在气体从该容器的大量泄露。该金属管向位于该金属管前端处的清洁工具头供应处于压 力 下的液体。该工具头具有与旋转射流 喷嘴 头沿轴向短距离间隔的滚动 接触 元件。该滚动接触元件允许工具头容易地在容器通道的粗糙表面上越过并且绕过该容器内的方向变化部分。该金属管能够在该容器运行时被引入到该容器中。该工具尤其用于工艺旋 风 器。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于从工艺设备内侧去除污垢的工艺设备清洁工具，所述工艺设备清洁工具包括能柔性变形的金属管，所述金属管在其前端处具有细长的柱形清洁工具头，所述清洁工具头具有：滚动接触元件，所述滚动接触元件沿所述清洁工具头的中心轴线位于所述清洁工具头的前端处且位于所述清洁工具头的前端的前方；和可旋转喷射头，在所述清洁工具头上，所述可旋转喷射头与所述滚动接触元件沿轴向间隔，并且所述可旋转喷射头具有相对于喷嘴的旋转平面以不同的角度、围绕该可旋转喷射头的周边布置的多个偏移的、不沿径向对准的液体射流喷嘴出口，用于形成大致径向的污垢去除液体射流，这在所述可旋转喷射头旋转时由来自所述射流喷嘴出口的污垢去除液体射流的推力引起所述可旋转喷射头沿一个方向的不平衡性和旋转以及所述清洁工具头的振动。 |
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| 说明书全文 | 旋风器清洁装置和方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于清洁旋风器的装置并且涉及一种用于在旋风器运行时执行清洁的方法。 背景技术[0002] 诸如流化催化裂解和流化焦化的碳氢化合物裂解操作通常使用旋风器来使颗粒与气体分离，在该碳氢化合物裂解操作中，需要使热的碳氢化合物气体与小的、流化的固体颗粒分离。在这些操作的高温、腐蚀性环境中，旋风器通常由钢制成并且衬有难熔的耐腐蚀材料，例如难熔性整料、耐火砖或陶瓷。然而，耐高温和耐腐蚀不是唯一的服务要求。离开热反应区的蒸汽处于或接近其露点或冷凝点并且所述蒸汽趋向于在更冷的表面上冷凝，该更冷的表面例如是将蒸汽从反应区传送到分离器旋风器和从旋风器传送到诸如分馏器的下游设备的蒸汽线路或导管。这种冷凝导致焦炭的大量积聚，该焦炭是通过碳氢化合物的裂解而形成的，通常很有附着性且难以去除。这种冷凝和随后的焦炭沉积在具有大约350℃到600℃(大约700°F到1100°F)范围内的温度的表面上尤其严重。最终，焦炭沉积物严重限制了来自旋风器的碳氢化合物蒸汽的流动，从而导致多个问题，包括：旋风器和前一反应区中的压力增大；旋风器效率降低；和通常保留在设备内的精细颗粒的过度损失。因此，该设备必须停机以从旋风器中去除焦炭沉积物。 [0003] 在流化焦化设备中，已经提出的一种方案是：将精细划分的热焦炭颗粒注入到分散相中以通过加热蒸汽并从旋风器中冲刷沉积的焦炭来防止焦炭沉积和冷凝。这种方法已经广泛使用。然而，它已被证明难以操作，并且在消除旋风器气体出口中的焦炭沉积方面尚不是完全成功，因为如它们所预期的那样，颗粒在旋风器中被去除。已经提出了并不要求工艺设备停机的其它方法。例如，美国专利No.2,934,489描述了一种方法，其中少量含氧气体被注入到旋风器中从而燃烧一部分的产物蒸汽，目的在于升高排放线路的内表面的温度从而防止焦炭沉积。这个过程不是理想的，因为燃烧产物进入碳氢化合物蒸汽流。美国专利No.2,326,525提出了使用配备有旋转喷射喷嘴的柱塞，该旋转喷射喷嘴经过在导管中积聚的材料并同时喷射处于高压下的油，以带走焦油材料并将硬化的焦炭打碎。然而，当所产生的大量蒸汽在导管中形成时，这种方法趋向于破坏正常的旋风器和反应器操作。 [0004] 吹扫是一种已经实践很多年的清洁方法。吹扫包括：在已积聚有污垢或碎屑的位置处将金属管道或金属管插入到工艺容器中。当该工艺容器在升高的压力和温度条件下运行时，将喷枪通过密封组件插入以防止工艺流体泄漏到环境中。该喷枪能够用于以物理方式去除污垢或碎屑。可替代地，能够通过该喷枪注入诸如蒸汽或水的外部流体来执行该任务。一旦污垢或碎屑已经松动和移动，它便能够被工艺流体带到它能够被去除或以其它方式处理的位置。 [0005] 可以使用通过直金属管或配管的简单吹扫来利用直管路从旋风器气体出口管中去除污垢。然而，对于直管路的需求是非常有限的，因为能够利用直喷枪达到的位置仅占需要清洁的总面积的一小部分。 [0006] 加拿大专利申请No.2397509描述了一种用于清洁炼焦器容器的方法，该方法使用安装在柔性导管的端部上的喷嘴，该柔性导管通过容器壁中的端口被引入到容器中，该容器壁围绕该柔性导管密封从而在该柔性导管位于容器中时防止大量气体损失。加压液体通过柔性导管被进给并且该加压液体作为液体射流通过喷嘴离开，其意图在于使容器壁上积聚的焦炭端裂。利用驱动器或由两个相对的夹持轨道构成的注射器组件将该导管逐渐推进到容器中，使得该导管的整个长度都能够暴露于来自喷嘴的液体喷流。该装置据说能够通过流化焦化器设备的壁插入并且插入到炼焦器的旋风器的嘴部和料腿(dipleg)中。这种方法呈现出有限的改进，因为在从气体出口管的整个周边上去除污垢方面，它并非非常有效。另外，推动喷枪通过狭窄而曲折的流动通道(例如旋风器的嘴部)所需的驱动力倾向于使该喷枪屈曲并且喷枪的行程非常有限，并且从气体出口管的下半部以及在旋风器料腿中去除污垢也非常有限。 发明内容[0007] 本发明提供一种使得包括气体出口嘴部和料腿的、已弄脏的旋风器能够被更有效地清洁的清洁装置和方法。该装置包括独特的清洁工具头，该工具头能够在旋风器运行时被引入到旋风器中，从而能够实现显著的经济性。该装置和方法可以用于清洁旋风器和其它工艺容器以及相关联管系的内部。 [0008] 该清洁工具包括能够通过插入端口被引入到高温工艺容器中的金属管。该管的目的在于，当它位于旋风器或者待清洁的任何其它工艺容器或通道中时，向清洁工具头供给处于压力下的液体。从该管接收液体的清洁工具头联接到该金属管的前端。该工具头为大致柱形的形式，带有从旋转射流喷嘴头沿着该工具头的长度、沿轴向移开的滚动接触元件。该滚动接触元件的目的在于：通过使摩擦阻力最小来允许工具头的端部容易地在粗糙表面TM 上(例如，在Hexmesh 上)和难熔物或焊缝之上越过以及绕过工艺容器的嘴部和料腿中的角部。该滚动接触元件可以是安装在旋转轴上的一个或多个滚筒、滚轮和/或球轮，从而允许滚动接触，而与该工具头相对于工具头运动方向的定向无关。另外，该滚动接触元件优选包含用于液体通过以从喷嘴前面的滚动路径中去除污垢的喷口。旋转射流喷嘴头允许清洁液体(优选为水，但可选地为油或另一种液体)的射流被强制地从喷嘴头中的喷嘴离开，撞击在旋风器部件的已弄脏的壁上，由此通过机械作用来去除污垢沉积物。该旋转射流喷嘴适当地包括可旋转喷嘴头，该可旋转喷嘴头带有围绕其周边布置的多个液体射流出口，以提供沿着径向均匀的污垢去除。 [0009] 当随着在运行中的工艺容器使用时，旋风器清洁工具通过工艺容器中的端口被引入，该端口允许金属管被逐渐推进到容器中而不存在显著的工艺气体泄漏。同时，清洁液体在高压下被进给到该管端部上的清洁工具头。在容器壁处围绕该管的诸如封隔器或密封盖的适当装置提供了必要的密封。驱动组件夹持该管并使其向前移动到容器的独窄内部中并从此经过。通过使驱动方向反向来将该管抽出。 [0010] 在此还描述了一种改进的、利用例如上述那种金属管来清洁弄脏的旋风器和其它狭窄设备的方法，该狭窄设备尤其包括旋风器料腿。适当地由钢制成的管被连接到加压清洁液体供应源，该加压清洁液体沿着该管流动到位于该管的自由端上的清洁工具头。该金属管的性质使得该管能够塑性变形以实现方向改变，但仍保持足够的刚度以在已实现方向改变之后无进一步塑性变形的情况下继续向前穿过。为了使该管及其相关联的清洁头能够行进到旋风器和料腿中，除了旋风器的初始方向改变以外，当该管穿过时，在该管上产生永久变形。该方法将这种永久变形与滚动元件相结合使用，以使接触点处的摩擦阻力最小并允许该管继续穿过旋风器而不屈曲。对于所施加的推力来说，存在，允许继续穿过而不引起管发生防止进一步行进到旋风器和料腿中的屈曲的推力窗口范围(window)较窄。对相同管的继续施力需要考虑到管的循环寿命受疲劳所限。已经发现，理想的是，在该管中引起C形弯曲以便于该管向下行进到旋风器筒体中，并且在必要时进入料腿中。可以在实际设备上根据经验来确定最佳曲率：过度弯曲或弯曲不足都将使该工具难以、甚至不可能进入旋风器的需要清洁的部件中。附图说明 [0011] 在附图中： [0012] 图1是示意在流化焦化器设备的代表性旋风器中使用的本发明的清洁工具的一个实施例的简化概图； [0013] 图2是图1所示意的清洁工具的头部的更详细的表示； [0014] 图3是清洁工具的头部的纵向截面；并且 [0015] 图4a和4b是在图3中示意的清洁工具的头部的滚动接触端部的截面视图。 具体实施方式[0016] 图1示出了在它运行以对流化焦化器设备的工艺容器10中的代表性旋风器进行清洁时的清洁装置的一个实施例。在图1中，流化焦化设备的工艺容器10具有由其构成部件形成的旋风器。该旋风器的构成部件包括旋风器筒体11、旋风器入口12、旋风器料腿13和气体出口导管15。旋风器筒体11用于使细小的焦炭颗粒与从焦化反应器10通过旋风器入口12进入的热气体分离。旋风器料腿13从旋风器筒体11的底部向下以将所分离的焦炭颗粒返回到该工艺设备的其余部分，在此情形中，是返回到提供工艺用热的燃烧器容器。旋风器的气体出口导管15向上通过环绕式护管16。气体出口导管15的顶部弯曲到嘴部 17中，该嘴部17朝着工艺容器10的壁而面向外。 [0017] 在图1中，还通过其构成部件示出了清洁装置。更具体地，平台20支撑在工艺容器10的外部上，该平台20支撑着大体以21表示的盘管和驱动机构。该盘管和驱动机构21包括位于配管卷筒22上的配管23的盘圈，该配管卷筒22以常规方式安装在支撑框架上的耳轴上。如在上游钻采工业中使用的盘绕型金属配管或任何等同的配管都能够用作金属管23。小直径、薄壁和高屈服强度的结合将提供必要的挠性组合，以使改变行进方向所需的力最小，同时仍提供足够的刚度来抵抗由于在所施加的驱动力下屈曲而产生的变形。这些配管参数能够根据服务要求来确定，但在经过测试的应用中，已经发现以下参数对于流化焦化器的旋风器服务而言是适当的并且对于这种和类似服务而言是典型的： [0019] 配管直径：25-30mm(大约1-1.25英寸)。 [0020] 配管壁厚：2-3.5mm(大约0.087-0.125英寸)。 [0021] 配管材料屈服强度：500-800MPa(大约72-116Kpsi) [0022] 另外，这些配管性质允许使用处于500到1000barg(大致7000到15000psig)范围内的高液体压力来提供污垢沉积物从旋风器元件中的有效去除。配管性质必须足以抵抗当所述管在插入端口30和嘴部开口17以及气体出口导管15和旋风器本体11之间不受支撑地延伸时在不受支撑的长度上发生屈曲。 [0023] 金属管23被从卷筒22解绕并且通过引导辊24和心轴21a到达驱动机构25，该驱动机构25包括具有管夹持块的一对相对的链条，该管夹持块能够由独立的驱动马达(未示出)致动以提供所期望的管前进速率和后退速率。用于驱动机构25的控制机构(未示出)提供配管23的前进和后退。根据方便性，该驱动马达可以是电动马达或液压马达。在美国专利申请No.2002/0046833中给出了适当的配管驱动机构25的一个实例。例如，可以使用可替代的驱动机构25，利用夹持辊来代替夹持块，但使用夹持块是优选的，因为它允许使用较小的夹持力同时仍保持净有效驱动力。 [0024] 心轴21a可以用于在金属管上产生永久变形。可以通过使用心轴在金属管上产生向上或向下的弯曲来实现对清洁工具头的定向控制，并且如图1所示，当在弯曲的旋风器嘴部中操作时，通常优选在该管上产生初始曲率以便引导它穿过嘴部的弯曲部分并允许它更容易行进到筒体中。另外，该心轴可以用于帮助在回撤期间将所述管卷绕到卷轴上以及在从该卷轴上移除所述管时消除其变形。 [0025] 驱动机构25在枢轴点(未单独示出)上安装有负荷传感器，该负荷传感器位于驱动机构与主框架之间，用于根据在驱动机构与主框架之间测得的反作用力来提供对施加到金属管23的力的指示。管23前面的清洁头31通过插入端口30进入工艺容器10，该插入端口30在管 23前进时为该管提供紧密密封。端口30通常具有封隔器或填料盒以防止流体通过管23周围的间隙而从工艺容器10的内部泄漏。为了运行及安全性目的，可以根据需要设置联结器和截流阀。在加拿大专利申请No.2397509中示出了一种适当的插入端口。 [0026] 当旋风器嘴部17、旋风器筒体11和旋风器料腿13需要清洁时，金属管23由驱动机构25推进，使得清洁工具头31进入嘴部17并沿着气体出口导管15向下。图1所示的清洁工具头31包含带有旋转喷射喷口36的喷嘴、细长间隔器构件35和带有轴向喷射喷口的滚动接触元件34。在下面描述的图3中示出了该喷嘴的更详细的截面视图。处于高压下的液体通过配管卷筒22上的连接件被进给到金属管23中以利用液体射流对沉积物的物理冲击来去除污垢。在进行沉积物去除时，工具头31被沿轴向和周向这两个方向推进，从而允许沿着旋风器的长度逐渐去除沉积物。如图1所示，工具头31能够引入到旋风器料腿13中并到达底部以去除在底部积聚的沉积物。工具头31的端部上的滚动接触元件(图1中未示出)便于该工具及其相关联的管23进入旋风器11的狭窄空间中并且围绕嘴部17和料腿13中的角部和弯曲部，并且对于能够执行清洁同时还在工艺设备中维持正常或接近正常的工艺操作作出实质性的贡献。最终能够根据对旋风器压力下降和旋风器效率的粗略测量来确定清洁效力，但是为了提供对清洁进展的实时指示，还可以使用声学监视技术。安装在工艺容器10的外壳上的加速度计40能够用于检测污垢去除、冲击以及工具头31上的喷嘴旋转的声音。声学监视允许在管23位于工艺容器10内部时更精确地控制管23。通过听取声学效果，能够估计工具头31的位置。当工具头31上的喷嘴位于嘴部17外部时，能够听到来自旋转喷口的射流撞击工艺容器10的内表面。当进入嘴部17中时，将不再能听到水射流撞击工艺容器10的内表面，但仍然能够通过金属管听到喷嘴旋转。 [0027] 例如，在美国专利No.5,675,071、No.5,652,145、No.5,218,871、No.5,207,107、No.5,193,406中公开了可以适用于本目的的、适当类型的声学监视方法。能够根据经验将监视器输出与压力下降测量结果相关联以确定最佳运行参数和技术。 [0028] 如下所述，尽管可能希望通过以强制方式推进管23以在管23的工具头端部上产生永久变形来对工具头31施加定向控制，但是，使管23上的驱动力保持处于不引起管23屈曲和变平的数值也是重要的，例如当管23从旋风器的筒体11围绕角部行进或者进入更狭窄的导管例如进入料腿13时。为了监视由驱动机构25施加的驱动力，位于驱动机构25和主框架之间的负荷传感器测量由驱动轨道赋予管23的推力。由负荷传感器监视的力能够被传递以在操作控制台上提供指示，从而如果该推力很可能导致旋风器嘴部17组件屈曲或者对其造成可能的损坏，则操作者能够停止驱动。同样，如下所述，驱动力能够增加到使得管23获得永久变形但达不到屈曲的程度。来自电子负荷传感器(未示出)的数据能够被实时地标绘并且用于确定何时已经施加了最大安全力。该负荷传感器还用于确保所施加的力不超过嘴部17组件上的最大容许力。超过该力可能导致联结焊点失效，这将会要求工艺设备立即停机。 [0029] 图2示出了附接到管23的向内端部并且将高压流体喷射到旋风器嘴部17、筒体11和料腿13的内壁上以去除污垢沉积物的清洁工具头31的总体构造；在图3中示出了与工具头31类似的清洁工具头的详细截面视图，但在该情形中，省略了间隔器元件35从而在滚动接触元件和旋转清洁喷口之间的间隔更短。参考图2，清洁工具头31具有细长的、大致柱形的形式(垂直于中心轴线的横截面是圆形的)并且包括通过位于清洁工具头31的一端处的流体密封接头33紧固到管23的端部的主体构件32。清洁工具头31的另一端或前端是在横轴上轴颈连接(journalled)以允许滚筒34自由旋转从而在工具头31与旋风器部件的内壁形成接触时提供与所述壁的所期滚动接触的滚动接触元件(在此情形中为滚筒34)。该工具头配备有旋转喷嘴头，该旋转喷嘴头带有用于去除污垢的多个大致径向的清洁喷口；另外，一个或多个大致轴向定向的喷口优选用于使滚动接触元件前方的路径保持畅通。滚筒34的轴可以安装在壳体35中，该壳体35能够相对于清洁工具头31的主部分的中心轴线轴向旋转。这样，无论工具头与旋风器部件的壁形成接触时该工具头的运动方向如何，都将允许滚动接触。为了适当运行，滚筒34的直径应该优选为至少50mm。如上所述，滚动接触元件可以替代地由允许沿任何方向滚动接触的大的球轮(球的直径与滚筒直径相当)来提供。可以通过如下方式来制造球轮：即，对工具头端部上的构成该壳体的管构件进行加工或型锻，从而利用在该壳体的筒体中的弹簧来将该球保持在壳体内部，其中，该球与弹簧端部之间的球随动环朝着壳体的开口端推压该球，以将弹簧力传递给该球同时还允许该球旋转。 [0030] 滚动接触元件(例如，滚筒34)位于喷嘴头36前方(沿着工具头31前进的方向)较近的距离处，使得滚动接触元件为喷嘴头36提供定中能力，所期望的间隔由轴向细长的间隔器构件35来提供。适当地，大约250到600mm的间隔就足够了，同时又不会使工具太长以至不能围绕旋风器嘴部和料腿中的角部行进，但是对于不同尺寸的设备，可以使用不同的长度，并且如图3所示，如果所述喷嘴头的构造在滚动接触元件和清洁喷口之间提供了足够的间隔，则间隔器构件可以完全省略。能够在滚动元件34和喷嘴头36之间安装各种长度的其它间隔器以改变旋转喷口相对于旋风器11的表面的位置。这允许优化喷嘴在旋风器内的位置。在清洁过程中，可以在不同的位点处使用不同的间隔器长度。例如，对于清洁旋风器的上部而言，在滚轮和旋转喷嘴喷口之间给出大约30cm间隔的间隔器通常是适当的，但如果料腿需要清洁，则通常希望有更短的间隔，并且这能够通过使用不带间隔器元件的工具来实现。 [0031] 从旋风器部件的整个周边上去除污垢所需的径向液体射流由安装在工具头的主体32中的旋转喷嘴头36提供。旋转喷嘴头36安装在本体构件32上，该本体构件32还具有通过间隔器中的相应螺纹凹部来保持间隔器35的螺纹凸部(未示出)。旋转喷嘴头36设有内部液体通道以接收高压清洁液体，该高压清洁液体通过管23向下流至工具头31的内部，然后，通过内部流体流动通道流至旋转喷嘴头36并通过另外的高压密封细长间隔器构件35流至滚动接触元件34。旋转喷嘴头36的旋转部分与工具头31的静止主体32之间的密封由相对的双唇形密封件提供，所述密封件借助于内部冷却套来冷却，通过该内部冷却套，清洁液体在其途中从管23流动到旋转喷嘴头36。内部粘性流体调速器用于使喷嘴头保持缓慢的旋转速度(例如10到100rpm)。 [0032] 在图3中示出了清洁工具头的截面，以示意该实施例的内部机械构造。如图3所示，该清洁工具头与图2的工具头31相同，但在此情形中被示为不带有间隔器构件35，使得滚动接触滚轮34固定得比较接近旋转喷嘴头36。该工具头包括被拧入到端部铸件41中的本体构件40，该端部铸件41具有带内螺纹的插孔42(为了清楚起见未示出螺纹)，该插孔42用于接收在柔性配管的端部上的、带外螺纹的连接器(未示出)。该连接器上的锁定螺母或定位焊点可以用于防止工具头从管上意外脱离。本体构件40的远端具有更大的、带内螺纹的容座43，端帽44被拧入容座43中。端帽44形成有两个纵向延伸的支撑构件，该支撑构件由具有足够强度的材料制成以承受当喷嘴行经旋风器时被施加到该喷嘴的力，所述该支撑构件从主凸部45向前延伸并被扩大的狭槽分离，当工具在运行中时(如图2可见)，来自旋转喷嘴头36的水射流通过所述狭槽。这两个支撑构件在它们的远端处携载有在中心有孔的端凸部46，该端凸部46具有外螺纹，用于承载第一间隔器构件(如果存在的话)的端部，或者在图3实施例的情形中用于承载滚轮壳体47，该滚轮壳体47对在横轴48上轴颈连接的滚动接触滚轮34进行支撑。 [0033] 在中心有孔的轴50在轴承51a、51b上内部安装在本体40内，其中相对的双唇形密封件52a、52b提供双向的液体密封。在邻近于由插孔42提供的入水口的端部处，轴50在支撑座53上延伸，并且利用在高压密封件54内保持的O形环提供密封。在远端处，轴50在座62中延伸，并且利用在高压密封件63内保持的O形环提供密封。多个周向凹槽55围绕轴50的扩大部分56延伸。这些凹槽55填充有粘性流体以充当上述的用于控制轴50的旋转速度的调速器。该粘性流体通过相对的双唇形密封52a和52b保持。套筒57覆盖本体构件40的一部分以在该套筒与工具头的本体构件40之间的区域中形成冷却套，其中，套筒57与所述本体之间的间隙由本体构件40外侧上的螺旋形肋条58保持。从廊道60进给的冷却水通过钻出的通道从插孔42进入冷却套，该廊道60在水从所述管进入之处与插孔42的内部连通，所述钻出的通道之一以59表示。冷却水在工具头的远端处通过通道61离开冷却套并且刚好在喷嘴头后方流至清洁工具头的外部。 [0034] 旋转射流喷嘴头70被拧到轴50的端部上，它们之间存在有O形环密封件71；由于仅沿着一个方向旋转，无需提供任何键锁作用，但是带有通过喷嘴头70中的狭槽的U形夹的、在轴50上加工的平坦部分能够用于预防在喷嘴头70和轴50之间的旋转。三个喷嘴端口72a、72b和72c设定在喷嘴头70中，它们的流动通道与轴50的孔73a和喷嘴头70的中央孔73b连通。喷嘴端口72a、72b和72c以下面讨论的安置角度布置，以该工具运行时提供所期的作用，喷嘴头70的旋转由从喷嘴喷口72a、72b和72c射出的径向水射流的切向推力提供。具有不同孔口尺寸的喷嘴嵌件可以拧入喷嘴端口72a、72b和72c中以获得所期望的流量、旋转速度和清洁工具的振动。 [0035] 所述喷嘴端口允许清洁液体的径向射流强有力地离开喷嘴头36，以用于污垢沉积物去除。喷嘴孔口切向地偏移以提供用于旋转的扭矩。另外，优选结合一定程度的不平衡，这样整个工具头31将会振动。为此目的，可以使喷嘴孔口从横向于工具头轴线的真正平面具有受控的偏离。例如，在流量或喷射角度方面，相反的力可以设计成不相等：喷射流量或喷射角度被设计成稍微不同以使得整个工具头31跳来跳去，因为已经发现这有助于引导清洁工具头31经过障碍物。这种振荡式振动进一步降低了在滚动元件34和它与之接触的旋风器表面以及金属管与旋风器表面之间的摩擦，从而便于清洁头31在所施加的较小驱动力下行进。优选使喷嘴孔口的数目减少(即2个或3个孔)，以利用有限体积的液体从喷口提供最强的冲击能量。为了获得沉积物去除的最大效力，喷口基本垂直于污垢的表面、即基本垂直于导管的壁(在接触点处与壁成径向并且与工具头的轴线成径向)定向，但是保持切向分量以引起喷嘴头36旋转。我们已经发现，最佳喷射角度在相对于工具头31的轴线为65°到115°的范围内(即，在喷嘴的旋转平面的25°范围内，为了这些目的，该旋转平面被考虑成基本径向的)。喷嘴孔口可以在喷嘴头36的旋转平面任一侧上以不同的角度布置使得这些喷口不在喷嘴头36上产生显著的净轴向力；如果喷口的数目不是偶数，则这些喷口可以以如下方式置于不同的角度处：即，使得该工具上的合成轴向力为零。例如，假设喷口在选定的运行压力下具有相等的流量，则在轴向推力方面，以与工具头31的纵向轴线成60°的角度朝着该工具的前方定向的一个喷口将被在喷嘴头36的相对侧上的两个面向后的喷口大致地平衡，每个面向后的喷口都与该工具的轴线成大约76°的角度；类似地，每个均与该工具的轴线成70°的角度的两个面向前的喷口能够被每个均与工具的轴线成大约72°的角度的三个喷口大致地平衡。显然，能够对喷口角度和数目的其它组合以及喷射强度加以组合来抵消工具头31上的轴向推力负荷，但当喷嘴孔口距喷嘴头36的旋转平面在不大于25°的优选安置角度内时，所产生的轴向推力不可能大，并且不需要对角度进行详细计算。尽管在帮助工具头31进入旋风器和其它设备内的紧密空间方面可能有用，但不必实现完全中性的推力平衡。 [0036] 将根据污垢沉积物的特性来选择清洁流体(通常为水)的流量，其中，更坚硬的、更具附着性的沉积物要求使用高流量以获得更强有力的作用。而且，工具头31的和待清洁设备的尺寸将作为选择流量的因素。在使用大约50mm直径的工具头31清洁带有大约500mm直径的气体出口管的旋风器时，我们发现大约250到300升/分钟(大约66到80gpm)的流量是合适的。 [0037] 为了使工具头前方的路径畅通并且为了防止滚轮34变得被来自清洁操作的碎屑堵塞，滚轮壳体47的内部具有三个液体流动通道74a、74b、74c(在图4b中最好可见)，这三个液体流动通道74a、74b、74c与中央凸部46的开口端孔75连通，以允许水流动到在滚轮壳体47中的、基本面向前的射流喷嘴端口79a和79b。两个通道74a、74b从滚轮壳体47中的带内螺纹的中央凹部76延伸到射流喷嘴嵌件78a、78b，该射流喷嘴嵌件78a、78b适当地与在旋转喷嘴头70中使用的类型相同。这些喷嘴端口位于在滚轮壳体47的两个相对侧中铣出的狭槽77a、77b中并且被拧入本体47中。用于滚轮34的横轴48被压入本体47内的孔中以保持滚轮34，并且，在插入之后，该孔应该被焊接以恢复并且加工成平滑的，从而确保对该轴和滚轮的保持。 [0038] 除了两侧通道74a、74b之外，从中央凹部76到滚轮34紧后面的区域完全贯通地钻出较小的中央液体流动通道74c。在使用中，水(或其它液体)沿着该通道流动并且作为流入到所述壳体与滚轮之间的有限间隙中的小射流而出现在滚轮34后面，以便清除可能进入该间隙并堵塞滚轮由此阻碍该滚轮与容器壁之间的自由滚动接触的任何碎屑。 [0039] 为了实现最大程度的污垢去除，可以改变工具头的构造以适用于在嘴部、气体管道、旋风器和料腿中的不同区域。由于水射流冲击的角度在嘴部、气体管道、旋风器本体和料腿中是不同的，所以这些区域中的每一个都可能要求不同的喷嘴喷射角度、孔口尺寸和细长间隔器构件的组合来使污垢去除效率最大化。该清洁工具头必须完全退出以针对每个不同清洁区域改变构造。在撤出清洁工具头以改变其构造之前，可以在目标区中进行多次穿越。 [0040] 本清洁工具可以如上所述地用于清洁流化焦化器设备的旋风器，并且另外用于清洁FCC设备和遭受污垢沉积的其它工艺设备中的旋风器，无论该污垢沉积是焦炭还是其它污垢。当然，所述设备需要被构造成允许将清洁工具头引入到旋风器嘴部中，从而根据清洁需要向下进入气体出口管、旋风器筒体和料腿中。该工具还可以用于清洁通过适当置放的出入端口/插入端口而能够从外部接近的其它工艺设备的部件。这样，可以有效地清洁管道、导管、流动通道、接收器、蒸馏塔、接触器和其它容器。 [0041] 对工具头定向的另外控制能够通过如下方式实现：即，朝着工艺容器中的局部障碍物压迫该工具，例如，当尝试进入旋风器料腿时，朝着旋风器的内壁压迫该工具，直至超过所述配管的屈服点并且该配管获得永久变形，但由于明显的原因，应该避免屈曲到使该配管变平的程度。当清洁工具头遇到障碍物时，操作员将会注意到驱动力的增加，这由来自驱动机构上的负荷传感器的负荷指示来示意。操作员然后能够稳步增加驱动力直至随着工具头的向前运动而注意到驱动力降低，这表明已经经过了屈服点并且管已经呈现永久变形。该永久变形然后能够用于对工具头进行定向控制，使得能够根据需要来引导该工具头绕过管弯曲部并进入旋风器料腿中。 |
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