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    腾讯重庆时时彩: 用于对多个脉冲清洁装置进行相位调整的系统和方法.pdf

    关 键 词:
    用于 脉冲 清洁 装置 进行 相位 调整 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010615658.5

    申请日:

    2010.12.16

    公开号:

    CN102183033A

    公开日:

    2011.09.14

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B08B 7/02申请公布日:20110914|||实质审查的生效IPC(主分类):F23J 3/00申请日:20101216|||公开
    IPC分类号: F23J3/00 主分类号: F23J3/00
    申请人: 通用电气公司
    发明人: D·M·查平; A·J·迪恩
    地址: 美国纽约州
    优先权: 2009.12.16 US 12/639560
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 叶晓勇;王忠忠
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010615658.5

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.02.11|||2012.12.05|||2011.09.14

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    实施例提供从表面去除碎屑的系统20和方法500。系统20可包括第一脉中清洁装置22和第二脉冲清洁装置23,各脉冲清洁装置生成被导向到待清洁表面的冲击波,其中定向第一脉冲清洁装置22和第二脉冲清洁装置23使得相应冲击波在表面或者靠近表面相交(210)。该系统还可包括可操作地与第一脉冲清洁装置22和第二脉冲清洁装置23通信的控制器26,其中控制器26配置成选择性地引起第一脉冲清洁装置22和第二脉冲清洁装置23的经相位调整操作,使得经相位调整操作选择性地控制相应冲击波的相交位置(210)。

    权利要求书

    1: 一种用于从表面去除碎屑的系统 20, 包括 : 第一脉冲清洁装置 22 和第二脉冲清洁装置 23, 各脉冲清洁装置生成被导向在待清洁 表面的冲击波, 其中定向所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装置 23 使得相应 冲击波在所述表面或者靠近所述表面相交 ; 以及 控制器 26, 与所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装置 23 可操作地通信, 其中所述控制器 26 配置成选择性地引起所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装 置 23 的经相位调整操作, 使得所述经相位调整操作选择性地控制所述相应冲击波的相交 位置。
    2: 如权利要求 1 所述的系统 20, 其中, 所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁 装置 23 以至少部分在容器 40 中的相对取向进行定向。
    3: 如权利要求 2 所述的系统 20, 其中, 所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁 装置 23 的相对取向使所述相应冲击波按下列方式传播 : (a) 以相对方向沿大致相同轴线 ; 或者 (b) 彼此之间成角度相交。
    4: 如权利要求 1 所述的系统 20, 其中, 所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁 装置 23 以至少部分在容器 40 中的实质并行取向进行定向, 使得所述相应冲击波在大致相 同方向并且大致沿所述容器 40 的纵向轴线传播, 并且在沿所述容器 40 的长度的一个或多 个点 210 相交。
    5: 如权利要求 1 所述的系统 20, 其中, 所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁 装置 23 各自包括脉冲燃烧系统 80, 所述脉冲燃烧系统 80 包含氧化剂和点火装置 120 以便 点燃其中的易燃燃料。
    6: 如权利要求 1 所述的系统 20, 其中, 所述控制器 26 还配置成 : 通过将所述第二脉冲 清洁装置 23 的点燃相对所述第一脉冲清洁装置 22 的点燃延迟预定时间, 选择性地引起所 述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装置 23 的经相位调整操作。
    7: 一种用于从表面去除碎屑的方法 500, 包括下列步骤 : 将预期量的氧化剂 66 传送给第一脉冲清洁装置 22 并将预期量的氧化剂 66 传送给第 二脉冲清洁装置 23 ; 将预期量的燃料流 68 传送给所述第一脉冲清洁装置 22 并将预期量的燃料流 68 传送 给所述第二脉冲清洁装置 23 ; 至少部分根据相位调整分布点燃所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装置 23, 因而引起所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装置 23 的经相位调整操作, 使 得所述经相位调整操作选择性地控制由所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二脉冲清洁装 置 23 产生的对应冲击波的相交位置 ; 以及 将所述对应冲击波导向表面。
    8: 如权利要求 7 所述的方法 500, 还包括 : 定向所述第一脉冲清洁装置 22 和所述第二 脉冲清洁装置 23, 使得由此产生的对应冲击波在所述表面或者所述表面附近相交。
    9: 如权利要求 7 所述的方法 500, 其中, 所述第一脉冲清洁装置 22 和所述脉中清洁装 置 23 按以下中之一进行定向 : (a) 使所述对应冲击波在相对方向沿大致相同轴线传播的相 对取向 ; (b) 使所述对应冲击波以彼此之间成角度相交的相对取向 ; 或者 (c) 实质平行取 向, 使得所述对应冲击波在大致相同方向且大致沿容器的纵向轴线传播, 并且在沿所述表 2 面的长度的一个或多个点相交。
    10: 如权利要求 7 所述的方法 500, 其中, 所述相位调整分布至少部分基于所述第一脉 冲清洁装置 22 和所述脉冲清洁装置 23 的取向。

    说明书


    用于对多个脉冲清洁装置进行相位调整的系统和方法

        技术领域 一般来说, 本发明的实施例涉及工业清洁 (cleaning) 装置, 更具体来说, 涉及用 于对多个脉冲清洁装置进行相位调整 (phasing) 的系统和方法。
         背景技术 工业锅炉通过使用热源从水或者另一工作流体产生蒸汽进行工作, 蒸汽则可用于 驱动涡轮机以便供应动力 (power)。热源可以是燃烧器, 它燃烧燃料以便生成热量, 热量则 经由热交换器转移到工作流体中。燃烧燃料可生成残渣, 残渣可遗留在燃烧器或热交换器 的表面。热交换器表面的煤烟、 灰烬、 炉渣或灰尘的这类残渣可阻止热传递, 并且因此降低 系统 ( 例如锅炉 ) 的效率。这类累积沉淀物的定期去除保持这类锅炉系统的效率。
         已经使用加压蒸汽、 水射流、 声波和机械锤打来去除累积沉淀物。 这些已知的清洁 系统的维护成本很高, 这些系统的效能有所不同, 并且一部分可能要求系统?;灾葱星?洁。
         最近已经使用脉冲爆震 (detonation) 燃烧或脉冲清洁系统来尝试去除累积沉淀 物。脉冲爆震燃烧事件产生强脉冲波 ( 本文中又称作 “冲击波” ), 它们从热交换器表面去 除累积沉淀物和积聚碎屑 (debris)。
         希望进一步改进脉冲清洁系统。
         发明内容 本发明的实施例可针对上述一些或全部需要。根据一个实施例, 提供一种用于从 表面去除碎屑的系统。 该系统可包括第一脉冲清洁装 置和第二脉中清洁装置, 各脉冲清洁 装置生成被导向在待清洁表面的冲击波, 其中定向第一脉冲清洁装置和第二脉冲清洁装置 使得相应冲击波在表面或者靠近表面相交。 该系统还可包括可操作地与第一脉冲清洁装置 和第二脉冲清洁装置通信的控制器, 其中控制器配置成选择性地引起第一脉冲清洁装置和 第二脉冲清洁装置的经相位调整 (phased) 操作, 使得经相位调整操作选择性地控制相应 冲击波的相交位置。
         根据另一实施例, 提供一种用于从表面去除碎屑的方法。 该方法可包括 : 将预期量 的氧化剂 (oxidizer) 传送给第一脉冲清洁装置并且将预期量的氧化剂传送给第二脉冲清 洁装置 ; 以及将预期量的燃料流 (flow) 传送给第一脉冲清洁装置并且将预期量的燃料流 传送给第二脉冲清洁装置。该方法还可包括 : 至少部分根据相位调整分布 (profile) 点燃 第一脉冲清洁装置和第二脉冲清洁装置, 因而引起第一脉冲清洁装置和第二脉冲清洁装置 的经相位调整操作, 使得经相位调整操作选择性地控制由第一脉冲清洁装置和第二脉冲清 洁装置产生的对应冲击波的相交位置 ; 以及将对应冲击波导向表面。
         根据又一实施例, 提供一种用于从表面去除碎屑的系统。该系统可包括多个脉冲 清洁装置, 其中定向脉冲清洁装置中的至少两个使得由此产生的相应冲击波在待清洁表面 或者靠近待清洁表面相交。该系统还可包括可操作地与脉冲清洁装置通信的控制器??刂?br>     器能够可操作成 : 至少部分根据相位调整分布操作脉冲清洁装置, 因而引起脉冲清洁装置 中至少两个的经相位调整操作, 使得经相位调整操作选择性地控制由第一脉冲清洁装置和 第二脉冲清洁装置产生的相应冲击波的相交位置。
         从以下具体实施方式、 附图和所附权利要求书, 其它实施例、 方面和特征对于本领 域技术人员将变得显而易见。 附图说明
         现在将参照附图, 附图不一定按比例绘制, 并且其中 :
         图 1 是根据一个示例实施例的脉冲清洁系统的示意表示。
         图 2 是根据一个示例实施例的脉冲清洁装置取向 (orientation) 和对应冲击波传 播的示意表示。
         图 3 是根据一个示例实施例的脉冲清洁装置取向和对应冲击波传播的示意表示。
         图 4 是根据一个示例实施例的脉冲清洁装置取向和对应冲击波传播的示意表示。
         图 5 是根据一个示例实施例控制多个脉冲清洁装置的示例方法的流程图表示。
         图 6 是示出根据本发明实施例的示例控制器的框图。 具体实施方式
         下面参照附图更全面地描述本发明的说明性实施例, 附图中示出本发明的部分而 不是全部实施例。 实际上, 本发明可通过许多不同形式来体现, 而不应当认为是局限于本文 给出的实施例 ; 相反, 提供这些实施例, 以使本公开将满足可适用法律要求。相似标号通篇 表示相似要素。
         工业锅炉在本文中描述为具有将由本文所述的脉冲清洁系统实施例进行清洁的 表面的示例容器。 但是要领会, 本文所述的脉冲清洁系统和方法可与任何容器、 机器或其它 设备的任何其它表面配合使用, 并且可提供对可能遇到碎屑的结垢或积聚的各种不同表面 的清洁。相应地, 虽然本文中在描述示例实施例时使用容器和 / 或表面, 但是这两个术语可 互换地用于一般表示待清洁的任何表面。 可使用本文所述的系统和技术进行清洁的表面的 示例包括但不限于水泥生产、 垃圾能量工厂和燃煤能量设施以及煤气化工厂等中使用的容 器的表面。
         工业锅炉中热交换器表面的煤烟或其它累积物因实际转移到工 作流体的热量的 减少而会导致锅炉总效率的损失。 这常常通过从该过程的废气温度的增加以及保持蒸汽生 产和给定能量输出所需的燃料燃烧速率的增加来反映。在传统上, 从热交换器表面完全去 除累积物 (buildup) 要求锅炉在执行清洁过程时?;?。一些已知的联机 (on-line) 清洁技 术一般具有高维护成本或者不完全清洁结果。
         在本文更详细描述的实施例中, 使用位于锅炉外部的脉冲清洁系统来生成被导入 锅炉结垢部分的一系列冲击波。脉冲清洁系统包括至少两个脉冲清洁装置, 它们定向成使 从其传播的脉冲波 ( 本文中又可互换地称作 “冲击波” ) 在锅炉中的某个点相交。在相交 时, 脉冲波的清洁能量因相交波在相交点处或者在相交点附近的加性性质而增强。所得脉 冲波撞击锅炉表面, 并且使累积物从表面松动。 松动的碎屑能够自由脱落到锅炉底部, 然后 可通过漏斗离开锅炉。由控制器和控制器逻辑对两个 ( 或更多 ) 脉冲清洁装置的操作选择性地进行相位调整允许控制对应冲击波的相交位置, 并且因此控制接收增加的清洁能量的 锅炉区域。
         本文所使用的术语 “脉冲清洁装置” 能够与冲击清洁装置可互换地使用, 以便一般 表示可操作成产生冲击波的任何装置 ( 例如其中产生压力升高和速率增加的系统 )。术语 “脉冲清洁装置” 并不是要局限于脉冲爆震装置或者其它爆震装置。虽然本文所述的一个示 例实施例是指其中包括氧化剂和点燃燃料的点火装置以生成冲击波的脉冲爆震系统, 但是 这个实施例是说明性的, 而不是要进行限制。
         更具体来说, 在一个实施例中, 系统可包括第一脉冲清洁装置和第二脉冲清洁装 置。根据这个实施例, 各脉冲清洁装置包括燃烧室, 在燃烧室混合并且点燃燃料和空气 ( 或 者其它氧化剂 ), 以便引起燃烧以及从燃烧室导入容器的对应冲击波。 定位第一装置和第二 装置, 因此由相应脉冲清洁装置产生的冲击波在待清洁的容器 ( 例如锅炉 ) 中相交。在一 个实施例中, 与每个脉冲清洁装置进行可操作通信的控制器运行控制器逻辑, 以便引起脉 冲清洁装置的经相位调整操作 ( 例如 爆震 )。 经相位调整爆震允许选择性地控制冲击波相 交点, 并且因而控制接收通过两个冲击波相交所产生的增强清洁能量的区域。根据各个实 施例, 可实现相位调整分布 (profile), 它 ( 们 ) 允许选择性地操纵第一和第二脉冲清洁装 置的经相位调整爆震, 以便允许移动冲击波相交点, 因而移动暴露于增强清洁能量的容器 区域。 例如, 在一个实施例中, 两个脉冲清洁装置以相反取向来定向, 使得每个至少部分 延伸到容器中, 并且由此所产生的冲击波沿大致相同轴线在彼此相向的方向传播。 因此, 冲 击波相交点将处于两个相对脉冲清洁装置之间并且在容器中的某个中间点。 相位调整分布 一般表示对两个或更多脉冲清洁装置之间的相对点火定时和 / 或至少两个冲击波的相交 位置进行控制或者以其它方式与其相关的属性, 相位调整分布可定义为 : 引起两个脉冲清 洁装置中之一的经延迟点火, 因此相交点更接近经延迟脉冲清洁装置 ( 具有更多时间从首 先点燃的脉冲清洁装置传播 )。在各个实施例中, 延迟可随连续点燃事件改变, 以便将冲击 波相交点移到更接近 ( 和 / 或更远离 ) 脉冲清洁装置中之一。改变点火定时的相位调整分 布允许移动容器中的增强清洁区域。要领会, 例如燃料流和 / 或空气流的其它操作参数也 可由相位调整分布指示, 并且调整成改变冲击波相交点。
         根据一个实施例, 脉冲清洁系统可工作在重复模式, 以便在装置中产生多个爆震 或准爆震。这些爆震或准爆震形成采取冲击波形式的能量脉冲, 其可用于从锅炉容器的表 面清洁累积沉淀物和积聚碎屑。 “爆震” 是超声 ( 或者可以是次声 (subsonic)) 燃烧事件, 其中冲击波耦合到燃烧区。 在这个实施例中, 冲击波通过从燃烧区释放的能量来维持, 从而 产生比燃烧反应物更高压力的燃烧产物。为了简洁起见, 本文所使用的术语 “爆震” 将表示 包括爆震和准爆震。 “准爆震” 是超声湍流燃烧过程, 它产生比由次声爆燃波产生的压力升 高和速率增加更高的压力升高和速率增加。
         下面更详细地描述其中一些的各种示例脉冲清洁系统包括 : 点火 装置, 用于点燃 燃料 / 氧化剂混合物 ; 以及爆震室或区, 其中聚结 (coalesce) 通过燃烧发起的压力波前 (wave front) 以产生爆震波。 各爆震或准爆震由例如火花放电、 激光脉冲、 热源或等离子体 点火器的外部点火源或者由例如冲击聚焦、 自动点火或者来自另一源的现有爆震波 ( 交叉 射击点火 ) 的气体动态过程来发起。爆震室几何尺寸允许爆震波之后的压力增加, 以便驱
         动爆震波并且还从脉冲清洁系统吹出燃烧产物。
         各种室几何尺寸可支持爆震形成, 包括圆形室、 管、 共振腔和环形室。这类室在面 积和形状上均可具有恒定或可变截面。 示例室包括圆柱形管以及具有多边形截面或者包括 障碍物以促进爆震的管, 例如六边形管。本文所使用的 “下游” 表示燃料或氧化剂中至少之 一的流动方向。
         图 1 中示意示出适合与工业锅炉 ( 或者任何其它容器 ) 配合使用的示例脉冲清洁 系统 20 的一个实施例。根据本发明的一个方面, 脉冲清洁系统 20 至少包括第一脉冲清洁 装置 22、 第二脉冲清洁装置 23 和监测器 / 控制器 26?;箍砂ㄓ肼龀迩褰嘧爸霉亓目?选传感器 24, 例如可将它用于监测脉冲清洁装置 22、 23 的操作, 和 / 或向控制器提供反馈 以便进一步改变对脉冲清洁装置 22、 23 的后续控制。构造和安装脉冲清洁系统 20, 使得它 可将能量 E 的冲击波 ( 本文中又可互换地称作 “清洁脉冲” ) 导入容器 40( 例如锅炉容器的 内壁 )。在一个实施例中, 将脉冲清洁装置 22、 23 的开口端插入容器 40 中, 使得它们与容 器 40 的内部空间以及容器 40 中组件的一个或多个表面 ( 例如, 锅炉中多个热交换器管和 / 或其它表面、 壁等 ) 进行流体通信。但是在其它实施例, 清洁装置中的一个或多个可完全 在容器 40 的外部。虽然图 1 中没有详细示出, 但是第二脉冲清洁装置 23 按照与第一脉冲 清洁装置 22 相同或相似的方式配置, 但是相对第一脉冲清洁装置 22 和容器 40 以相对和 / 或互补取向进行定位。 但是, 为了简洁起见, 清洁装置描述的其余部分将参照第一脉冲清洁 装置 22 来提供。 在一个实施例中, 容器 40 可包括位于锅炉容器中并且由壁支承的多个管。脉冲清 洁装置 22、 23 定向成将清洁脉冲导向容器 40 的壁或者附近和 / 或容器 40 中的多个管 ( 例 如热交换器管 ) 附近?;箍山芰?E 的清洁脉冲导向容器 40 之内和 / 或外部的其它表面 上或者附近。锅炉的壁和管趋向于具有产生于锅炉容器中燃烧过程的煤烟或其它累积物, 它们因减小实际转移到流经管的工作流体的热量而可导致系统总效率的损失。例如, 如下 面更详细描述的图 2 所示, 相位调整分布可使来自两个脉冲清洁装置 22、 23 的清洁脉冲的 相交位置沿管或其它表面的长度 ( 假定管或其它表面沿容器 40 的长度铺设 ) 移动。
         根据这个实施例, 脉冲清洁装置 22 具有纵向延伸的管状主体 60, 其中 “喇叭” 开口 端 62 插入待清洁容器 40( 例如锅炉 ) 或者以其它方式与其进行流体通信。主体 60 具有相 对闭合头端 64 以及空气进入 (inlet) 端口 66 和燃料进入端口 68。主体 60 限定具有爆燃 区 “a” 和爆震区 “b” 的燃烧室 80。脉冲清洁装置 22 可使用支架或者其它适当安装机构安 装到容器 40。
         这个实施例的脉冲清洁装置 22 的头端 64 使其空气进入端口 66 通过阀门 102 连 接到在压力下的空气源, 以便将空气流 P 传送到燃烧室 80。这个空气源用于填充和净化 燃烧室 80, 并且还提供空气用作供燃料燃烧的氧化剂??掌攵丝?66 可连接到简易 (facility) 空气源、 如空气压缩机 ( 未示出 )。相同或不同的空气源可连接到第二脉冲清 洁装置 23 的进入端口。
         在这个实施例中, 燃料进入端口 68 位于脉冲清洁装置 22 的头端 64, 并且在相对空 气进入端口 66 横向的方向延伸。连接燃料进入端口 68, 以便通过阀门 104 向燃烧室 80 供 应燃料流 F。燃料 F 将在燃烧室 80 中燃烧。供应给燃烧室 80 的燃料 F 与空气流 P 混合。 相同或不同的燃料源可连接到第二脉冲清洁装置 23 的进入端口。
         燃料 F 与空气 P 的混合可通过空气进入端口 66 和燃料进入端口 68 的相对布置来 增强。例如, 多个燃料进入端口 68 可围绕燃烧室 80 的周边设置。通过将一个或多个燃料 进入端口 68 设置在使得燃料 F 被注入由空气流 P 生成的高湍流区域中的位置, 燃料和空气 可更迅速地混合, 以便提供更易爆的燃料 / 空气混合物。如同空气进入端口 66 那样, 燃料 进入端口 68 可设置在各种轴向和圆周位置。燃料进入端口 68 可经过对齐以沿完全径向方 向延伸, 或者可相对于径向方向沿轴向或圆周倾斜。
         燃料 F 通过阀门 104 供应给燃料进入端口 68, 阀门 104 控制何时允许燃料进入脉 冲清洁装置 22 的燃烧室 80。阀门 104 可设置在燃料进入端口 68 中, 或者可设置在连接到 燃料进入端口的供应管线 (line) 的上游。阀门 104 可以是电磁阀, 并且可由控制器 26 以 电子方式控制以开启和闭合, 从而调节进入燃烧室 80 的燃料流 F。 控制器 26 还可以电子方 式控制阀门 102 以及到燃烧室 80 的空气流 P。
         在一个实施例中, 第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 的燃料源、 空气源、 空气进入端 口 66、 空气阀 102、 燃料进入端口 68 和 / 或燃料阀 104 中的任一个可与控制器 26 进行电通 信, 用于监测和记录到每个燃烧器的燃料流和空气流。相应地, 控制器 26 和对应控制器逻 辑可以可选地编程成在控制第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 中每个的操作时考虑燃料和 / 或空气流。此外, 控制器 26 还可以可操作成在调整相位调整分布和 / 或控制第一和第二脉 冲清洁装置 22、 23 的经相位调整爆震时考虑燃料和 / 或空气流。 又如图 1 所示, 在这个实施例中, 点火装置 120 位于脉冲清洁装置 22 的头端 64 附 近。在所示实施例中, 点火装置 120 点燃燃料 / 空气混合物, 以便在爆燃区 a 中产生燃烧 C。 点火装置 120 可采取各种形式。具体来说, 点火装置 120 不需要在每一个实施例中产生燃 料 / 空气混合物的立即爆震。但是, 点火装置 120 提供允许燃料 / 空气混合物的燃烧的足 够点火能量, 燃料 / 空气混合物的燃烧在燃烧室 80 的爆震区 b 中可转变成超声冲击波 D。 点火装置 120 可连接到控制器 26, 以便在预期或者定期时间操作点火装置。如本文参照图 2-5 进一 步所述, 控制器和对应控制器逻辑可编程成实现脉冲清洁装置 22、 23 的经相位调 整点火并且因而实现其爆震, 以便允许操纵冲击波相交点以及增强清洁能量的传送。
         控制器 26 可以是任何适当类型或者是组件的组合, 以便控制例如阀门 102、 104 和 点火装置 120 的各种系统的定时和操作。本文所使用的术语 “控制器” 26 并不只是局限于 本领域中一般称作控制器的那些集成电路, 而是广义地表示主 (master) 组网计算机、 处理 器、 微处理器、 微控制器、 可编程逻辑控制器、 专用集成电路、 适合这类用途的其它可编程电 路以及软件或者它们的任何适当组合。本文中参照图 6 更详细地描述示例控制器 26。
         根据图 1 所示的一个方面所构成的脉冲清洁装置 22 包括限定从头端 64 延伸到喇 叭端 62 的燃烧室 80 的延长主体 60。燃料 / 空气混合物的燃烧在燃烧室 80 中进行。一般 来说, 燃烧 C 将从点火装置 120 通过燃烧室 80 中的混合物前进。图 1 示出采取具有恒定截 面面积的实质圆筒形状的主体 60 的截面。主体 60 和燃烧室 80 的其它配置是可能的。喇 叭端 62 形成为直接连接到脉冲清洁装置 22 的主体 60 的发散 (diverging) 室。在其它实 施例中, 延长主体 60 的末端可以不包括叭喇端, 而是具有与燃烧室相同或相似的直径和截 面形状, 或者可根据需要具有任何其它配置。虽然喇叭端 62 无需与脉冲清洁装置 22 直接 接触, 但是脉冲清洁装置的燃烧室 80 至少与喇叭端 62 的发散室进行流体流通信。
         主体 60 可在燃烧室 80 中包含沿主体长度设置在各个位置的多个障碍物 ( 未示
         出 )。障碍物用于在燃烧沿主体 60 的长度前进时增强燃烧, 并且在燃烧锋面 (front) 在主 体的下游末端到达喇叭端 62 之前加速燃烧锋面 C 进入超声冲击波 D。主体 60 和障碍物可 使用适合耐受与重复爆震关联的温度和压力的各种材料来制造。这类材料包括但不限于 : 铬镍铁合金 (Inconel)、 不锈钢、 铝和碳钢。
         合并有第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 的脉冲清洁系统 20 使用 超声冲击波 D, 超 声冲击波 D 形成清洁能量 E 以便使可在容器 ( 例如锅炉或其它工厂装置 ) 上积聚的积聚碎 屑、 沉淀物和覆盖层松动。跟随爆震的高压流体流帮助从清洁表面吹掉松动的材料。在操 作中, 脉冲清洁装置 22、 23 从燃烧循环 (cycle) 产生相应超声冲击波 D 及其关联高压流, 它 们经过相位调整以便控制其相交点, 并且以高频率重复进行。例如, 在一个实施例中, 脉冲 清洁装置 22、 23 可工作在小于 1Hz 直到高于 100Hz 的频率 ; 但在其它实施例中, 脉冲清洁装 置 22、 23 可工作在任何频率。各燃烧循环一般包括填充阶段、 点火事件、 到爆震的火焰加速 或超声阶段以及吹除 (blowdown) 阶段。
         燃料填充阶段、 燃烧点火、 火焰锋面到超声的加速以及吹除和净化燃烧产物的单 次发生将被称作 “燃烧循环” 或 “爆震循环” 。脉冲清洁系统 20 是活动的时间部分称作 “清 洁操作” 。在待清洁容器被主动用于其目的的时间将称作 “锅炉操作” 。如上所述, 待清洁的 部分无需是锅炉容器的一部分 ; 但是, 为了简洁起见, 术语 “锅炉操作” 将用于表示由脉冲清 洁系统 20 清洁的任何容器或其它组件的操作。
         在爆震循环的填充阶段, 将空气 P 和燃料 F 馈送到脉冲清洁装置 22 中。如图 1 所 示并且如上所述, 加压空气流 P( 它可以是恒定流或者可以是可变流 ) 通过空气进入端口 66 引入燃烧室 80, 并且燃料 F( 它可以是恒定流或者可以是可变流 ) 通过燃料进入端口 68 引 入燃烧室 80。燃料 F 和空气流 P 将混合以形成适合在脉冲清洁装置 22 中燃烧的燃料 / 空 气混合物。 随着更多燃料和空气被引入和混合, 燃烧室 80 将趋向于填充有在闭合头端 64 附 近开始并且随着引入更多燃料和空气而沿燃烧室 80 的长度前进的燃料 / 空气混合物???气流 P 可在清洁操作期间通过空气进入端口 66 连续馈送到脉冲清洁装置 22。
         在一个实施例中, 阀门 104 可用于通过控制器 26 控制将燃料 F 引入脉冲清洁装置 22?;箍稍诼龀迩褰嘞低?20 没有工作的时间控制空气流 P。根据一个示例实施例, 控制器 26 可追踪自开启燃料阀 104 以来经过的时间量。根据输入到脉冲清洁装置 22 的空气的速 率, 一 旦已经添加足够量的燃料 F 使得燃料 / 空气混合物已经填充燃烧室 80 的预期部分, 则控制器 26 可关闭燃料阀 104。然后, 控制器 26 根据所实现的相位调整分布向点火装置 120 提供激活或点火能量, 以便控制脉冲清洁装置 22、 23 的经相位调整爆震。
         控制点火装置 120 以发起燃烧室 80 中燃料 / 空气混合物的燃烧。例如, 如果将火 花启动器用作点火装置 120, 则控制器 26 考虑相位调整分布而向火花启动器发送电流, 以 便在预定时间产生火花。相位调整分布提供第一脉冲清洁装置 22 的点火与第二脉冲清洁 装置 23 的点火之间的预期时间延迟, 以便引起冲击波传播的预期滞后。脉冲清洁系统的可 被认为是控制器逻辑的一部分以及由控制器所运行的关联相位调整分布的方面可包括但 不限于第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 彼此之间的取向 ( 例如围绕容器的轴向位置、 两者 之间的距离、 相对角等 )、 燃料流设定、 空气流设定以及相应燃烧室的几何尺寸 ( 例如长度、 障碍物、 直径等 )。 因此, 控制器逻辑和相位调整分布编程成考虑这些变量, 以便得出两个脉 冲清洁装置 22、 23 之间的预期点火时间延迟。要领会, 在其它实施例中, 例如燃料流和 / 或空气流的操作参数也可由控制器 26 响应于满足预期相位调整分布而进行调整。
         一般来说, 点火装置 120 将足够能量传送到点火装置附近的混合物中, 以便在燃 料 / 空气混合物中形成扩大燃烧锋面 C。由于这个燃烧锋面 C 通过将燃料与混合物中存在 的氧化剂一起燃烧来消耗燃料, 所以燃烧火焰将在燃烧室 80 中通过混合物进行传播。当燃 烧锋面 C 通过脉冲清洁装置 22 的燃烧室传播时, 燃烧锋面将到达主体 60 的壁以及设置在 燃烧室中的任何障碍物。燃烧锋面 C 与主体 60 的壁和障碍物的交互将趋向于在燃烧室 80 中产生压力和温度的增加。 这种增加的压力和温度趋向于增加燃烧锋面 C 通过燃烧室 80 传 播的速度以及通过燃烧锋面从燃料 / 空气混合物释放能量的速率。这种加速继续进行, 直 至燃烧速度上升到高于从爆燃区 a 中的普通爆燃过程所预计的 ( 速度 ) 直到表征爆震区 b 中准爆震或爆震的速度。这种爆燃到爆震 过程合乎需要地快速发生 ( 以便维持操作的高 循环率 ), 并且障碍物可用于减小每个已发起火焰转变成爆震所需的起动 (run-up) 时间和 距离。
         爆震或超声冲击波 D 沿主体 60 的长度向下传播, 并且作为清洁能量 E 离开喇叭端 62。从喇叭端 62, 可将清洁能量 E 导入如容器 40 的待清洁对象中。高压燃烧产物跟随超声 冲击波 D, 并且流经喇叭端 62。 当高压产物从脉冲清洁装置 22 吹出时, 空气流 P 通过空气进入端口 66 的持续供 应趋向于向下游推送燃烧产物并且从喇叭端 62 推出。 空气流 P 的这种持续供应用于从脉冲 清洁装置 22 的主体 60 净化燃烧产物。一旦燃烧产物被净化, 燃料进入端口 68 的阀门 104 开启, 并且可开始新的填充阶段, 以便开始下一燃烧循环。
         脉冲清洁装置 22 可由控制器 26 控制, 以便紧接着产生多个超声冲击波 D。退出 喇叭端 62 的超声冲击波 D 包括作为清洁能量 F 的突然压力增加, 它将撞击待清洁对象、 如 容器 40 的部分。这个清洁能量 E 通过从容器 40 的表面分解积聚碎屑和炉渣而具有若干有 益效果。在一个方面, 清洁能量 E 可产生通过积聚炉渣和碎屑传播并且撞击它们的压力波。 这类压力波可在积聚物中产生挠曲和压缩, 挠曲和压缩可增强碎屑中的裂纹形成并且使碎 屑部分脱离积聚物的其余部分或者脱离容器 40 的表面。这常常被看作从积聚炉渣的表面 释放的 “灰尘” 。
         此外, 由于相对取向 ( 或者使冲击波相交的任何其它取向 ), 冲击波 ( 即, 清洁能量 E) 的相交因波能的加性性质而在相交点产生增强的清洁能量。因此, 通过调整由相位调整 分布所指示的点火定时, 在从第一脉冲清洁装置 22 与第二脉冲清洁装置 23 传播的冲击波 之间相交点的增强清洁能量可被选择性地导向容器区域。
         另外, 与清洁能量 E 的传递关联的压力变化可在锅炉本身的壁中产生弯曲, 这还 可帮助将炉渣与容器 40 的表面分离。来自重复燃烧 循环的清洁能量 E 的重复撞击可在炉 渣中激发共振, 共振可进一步增强所遇到的内应力, 并且促进碎屑的机械分解, 而没有损坏 容器 40 中已经积聚了累积物的组件。冲击和净化的重复动作用于冲蚀在容器 40 表面积聚 的累积物。
         图 1 还示出的是可选传感器 24, 它用于感测相对脉冲清洁装置 22 的操作行为, 并 且将传感器信号作为操作反馈传送给控制器 26。 操作反馈可用于提供与燃烧器行为有关的 数据、 监测脉冲清洁系统 20 的健康状况、 执行诊断和 / 或执行切断电路的反馈。在各个实 施例中, 一个或多个传感器 24 可以非限制性地是应变仪、 加速计、 声检测装置、 压力计、 离
         子探针等。一个或多个传感器 24 可安装到各脉冲清洁装置 22、 23 的外表面、 安装在各脉冲 清洁装置 22、 23 中或者接近各脉冲清洁装置 22、 23。 在其它实施例中, 一个或多个传感器可 与容器 40 关联 ( 例如安装到其上或者其中 ), 用于监测容器 40 中的冲击波行为 ( 例如监测 相交事件的定时和 / 或位置 )。
         例如, 各传感器 24 可生成信号作为表示脉冲清洁装置 22 中或者容器 40 中超声冲 击波 D 的例如其发生、 其强度和相对定时的函数的反馈数据??刂破?26 可使用这个信息来 控制向燃烧室 80 传送燃料 F、 向燃烧室传送加压空气流 P 和 / 或向点火装置 120 传送点火 能量。另外, 如参照图 5 更详细所示, 控制器 26 可使用这个操作反馈数据来调整相位调整 分布和 / 或调整操作参数, 以便实现预期相位调整分布。因此, 控制器 26 接收由传感器 24 所生成的信号, 以便响应于该信号而控制超声冲击波 D 的产生。
         传感器 24 的输出可在不进行抗混叠 (anti-alias) 滤波或其它调节的情况下直接 发送给模数转换器供上述任一种用途 ( 例如, 检测事件的发生、 提供最小延迟以识别爆震 的开始、 确定事件的强度等级和 / 或事件的频率内容 )。但是, 在其它实施例中, 传感器 24 的输出可通过模拟和 / 或数字形式进行调节 ( 滤波、 放大等 )。 信号可具有多种用途, 例如 : 检测爆震事件的发生、 提供爆震开始的识别、 确定事件的强度 等级、 确定事件的频率内容 以及检测带外频率输入。 图 2-4 示出第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 的示例取向以及由此产生的对应冲击 波。图 2 中, 在清洁系统中示出相位调整操作的四个阶段, 清洁系统具有经过定向使得由此 传播的冲击波大致沿相同轴线彼此相向传播的相对脉冲清洁装置 22、 23。相应地, 相交点 210、 212、 214、 216 出现在两个冲击波相遇并且生成增强清洁能量的地方。 如图所示, 相交点 根据脉冲清洁装置中之一相对另一个的经相位调整操作进行移动。例如, 第一脉冲 ( 脉冲 1) 示出更接近第一脉冲清洁装置 22 的相交点 210, 因为第二脉冲清洁装置 23 比第一脉冲 清洁装置 22 更快被激活 ( 例如, 点燃或者以其它方式操作 )。第二脉冲 ( 脉冲 2) 示出接近 中间的相交点 212, 因为两个脉冲清洁装置 22、 23 均在同时或者接近同时进行操作, 而没有 提供或者提供极小预计延迟。第三和第四脉冲 ( 分别为脉冲 3 和脉冲 4) 示出相交点 214、 216 移动到更接近第二脉冲清洁装置 23, 因为第二脉冲清洁装置的操作被延迟。在第四脉 冲期间所添加的延迟大于第三脉冲期间的延迟。 相应地, 在这个示范实施例中, 示出提供延 迟的相位调整分布, 该延迟使相交点沿容器中具有连续爆震的部分移动。
         图 3 示出具有两个脉冲清洁装置 22、 23 的脉冲清洁系统的另一示例取向。在这个 实施例中, 第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 也处于相对取向, 但以成角度取向设置以便使 对应冲击波相交点 310 彼此间以某个角度发生。这准许将脉冲清洁装置 22、 23 的增强清洁 能量导向容器 40 中其布置的下游或上游的点。
         图 4 还示出具有两个脉冲清洁装置 22、 23 的脉冲清洁系统的另一示例取向。在这 个实施例中, 第一和第二脉冲清洁装置 22、 23 以与定位在它们之间的容器 40 实质平行的取 向来定向。因此, 对应冲击波在大致相同方向并且大致沿容器的纵向轴线 ( 例如沿管的长 度等 ) 传播。由于冲击波的径向扩散模式, 这个取向中的相交点 410 出现在沿容器长度的 多个点, 如图所示。更接近脉冲清洁装置 22、 23 的相 交将可能生成更大的清洁能量, 但是 相交和加性效应仍将继续进行, 以便增加在沿容器 40 的各相交点所生成的清洁能量。
         要领会, 仅为了便于说明而提供参照图 2-4 所示和所述的脉冲清洁系统配置和装
         置取向, 并且可提供许多其它取向。
         图 5 提供用于在具有多个脉冲清洁装置的脉冲清洁系统中提供经相位调整爆震 的示例方法 500 的流程图??刂破骷肮亓刂破髀呒推渌扑慊芍葱兄噶羁芍辽俨糠?用于促进实现这里所述的方法。
         在框 510, 控制器确定第一和第二脉冲清洁装置的取向。 这种确定可通过访问存储 器中先前存储的装置配置分布 (profile) 或者按照系统操作的结果以及从如以上参照图 1 所述的一个或多个传感器或者其它反馈生成机构提供的操作反馈来进行。 各脉冲清洁装置 的取向用于确定由此产生的冲击波的近似相交点以及用作控制其它操作参数 ( 例如空气、 燃料、 点火定时等 ) 的因数 (factor)。 取向数据可以是任何测量, 例如但不限于围绕容器的 径向位置、 相对其它装置的径向偏移、 距其它装置的距离、 容器上的测量位置等。
         在框 510 之后是框 515, 在框 515 中由控制器访问相位调整分布。如本文所述, 相位调整分布可用于指示冲击波相交点的预期位置, 以便在那些点向容器传送增强清洁能 量。 因此, 相位调整分布还可作为在待清洁容器之上、 之中或附近的相对位置或者作为其它 测量 ( 例如距相应脉冲清洁装置的距离等 ) 来提供, 或者相位调整分布可以只是指示已经 考虑脉冲清洁装置的取向的时间延迟 ( 例如以毫秒为单位 )。相位调整分布还可指示在每 个所指示相交点的脉冲数量。 在框 515 之后是框 520, 在框 520 中确定第一和第二脉冲清洁装置中每个的操作参 数。操作参数可包括但不限于燃料流、 空气流、 点火火花或者点火定时, 其中的一个或多个 可至少部分根据相位调整分布来确定。
         在框 520 之后是框 525, 在框 525 中控制器开始各脉冲清洁装置的操作。 在一个示 例中, 开始操作包括将预期量的燃料流和空气流传 送给各脉冲清洁装置的燃烧室。 燃料流 和空气流的速率和体积可由控制器按照实现相位调整分布的一部分和 / 或按照独立确定 的操作参数来控制, 以便实现预期清洁。如上所述, 燃料流和 / 或空气流或者其它操作参数 和行为还可被控制器监测, 以便准许在确定和实现相位调整分布时对其进行分析和考虑。 例如, 燃料 / 空气混合物的细微差别可影响要被提供来实现预期相位调整分布的延迟。
         在框 525 之后是框 530, 在框 530 中独立地操作 ( 例如点燃 ) 每个脉冲清洁装置, 以便实现预期相位调整分布。 例如, 可在第二脉冲清洁装置之前操作第一脉冲清洁装置, 时 间差等于所指示的时间延迟或者以其它方式使用相位调整分布来确定。 由于先被点火装置 的增加传播时间, 经相位调整操作 ( 例如点火和爆震 ) 将使所得冲击波更接近于后被点火 脉冲清洁装置进行相交, 如框 535 所示。如上所述, 可调整脉冲清洁装置中一个或多个的其 它操作参数以实现相位调整分布 ( 例如燃料流、 空气流和 / 或点火性质 )。
         在框 535 将冲击波导向容器可通过每个脉冲清洁装置的取向和 / 或几何尺寸来实 现??商峁┎嘟怀寤鞑ǖ纳鲜鋈∠蛑腥我桓?( 或者任何其它取向 )。此外, 脉冲清洁装 置可在外部固定到容器、 插入容器中或者没有直接接触地定位在容器的可操作附近。
         框 540-555 示出可由脉冲清洁系统根据一个实施例实现的可选操作反馈循环 (loop)。操作反馈可在脉冲清洁装置的操作期间从系统传感器 ( 例如与脉冲清洁装置和 / 或容器关联的传感器 ) 获得。操作反馈可包括指示燃烧的定时、 容器中冲击波的近似相交 点、 冲击波的强度和 / 或在相交所产生的增强清洁能量等的数据。
         相应地, 如果在判决框 540 确定反馈将被提供和 / 或考虑, 则处理继续进行到框
         545。在框 545, 控制器从操作上配置成感测与第一脉冲清洁装置的操作关联的信息的一个 或多个传感器接收一个或多个传感器信号。类似地, 在框 550, 控制器从与第二脉冲清洁装 置关联的一个或多个传感器接收一个或多个传感器信号。传感器可以是任 何电气、 机械、 机电、 化学和 / 或电化传感器, 例如但不限于以上参照图 1 所述的那些传感器。
         在框 545 和 550 之后是框 555, 在框 555 中控制器分析所接收的传感器信号, 并且 可选地对操作参数 / 相位调整分布进行调整, 以便根据脉冲清洁装置的实际操作行为调整 (tune) 其操作。 例如, 可能时间延迟将被调整, 因为冲击波相交点根据相位调整分布没有出 现在预期位置。 或者, 作为另一示例, 可确定脉冲清洁装置中之一的冲击波的强度与另一个 不相同或相似, 并且因而可调整燃料 / 空气混合物以使冲击波相交点出现在预期位置。
         在框 555, 处理重复进行到框 525-535, 以便在经改变控制分布下操作每个脉冲清 洁装置。
         但是, 如果在判定框 540 确定系统没有考虑任何操作反馈, 则处理可返回到 510 以 便进行重复循环或者在框 540 之后结束。
         相应地, 本文所述的各个实施例提供具有多个经相位调整脉冲清洁装置的脉冲清 洁系统及其关联的操作方法, 其实现使冲击波在待清洁容器中相交的技术效果。实施例还 实现在冲击波相交点生成增强清洁能量的技术效果, 相交点的位置可按照预定义和 / 或可 改变相位调整分布来调整。因此, 这些实施例提供生成和传送容器中的集中和可裁剪清洁 能量以改进其清洁的能力。
         图 6 示出示例控制器 26 的框图, 控制器 26 可用于至少部分执行本文所述方法中 的一个或多个。更具体来说, 一个或多个控制器 26 可实现本文所述多个脉冲清洁装置的经 相位调整点火和爆震的执行。各控制器 26 可包括存储器 605, 存储器 605 可存储编程逻辑 615、 如以上参照图 1-5 所述的控制器逻辑及关联相位调整分布, 并且可存储如操作反馈数 据、 操作参数、 相位调整分布数据、 历史操作数据等的数据 620。 存储器 605 还包括操作系统 625。处理器 610 可利用操作系统 625 来运行编程逻辑 615, 并且在这样做时还可利用数据 620。数据总线 630 可提供存储器 605 与处理器 610 之间的通信。用户可经 由例如键盘、 鼠标、 控制面板或者能够向 / 从控制器 26 通信数据的任何其它装置的用户接口装置 660 与 控制器 26 进行接口??刂破?26 可经由输入 / 输出 (I/O) 接口 635 与例如单个脉冲清洁装 置、 脉冲清洁系统的多个相对脉冲清洁装置或者脉冲清洁装置网络的一个或多个脉冲清洁 装置进行通信, 脉冲清洁装置网络的一些可与网络中其它那些无关地进行操作。虽然未示 出, 但是控制器 26 可包括多个控制器, 和 / 或可与其它存储器和 / 或控制器进行通信, 用于 访问分布式数据和 / 或分布处理和 / 或提供冗余处理。例如, 各脉冲清洁装置可由不同控 制器控制, 其中各控制器处于可操作通信 ( 并且可选地与一个或多个集中控制器进行可操 作通信 ), 以便于协调经相位调整点火和爆震。
         本申请引用根据本文所述至少一个实施例的系统、 方法、 设备和计算机程序产品 的框图。要理解, 框图中至少一些框以及框图中框的组合可分别至少部分通过计算机程序 指令来实现。 这些计算机程序指令可加载到通用计算机、 专用计算机、 基于专用硬件的计算 机或者其它可编程数据处理设备以产生机器, 使得运行于计算机或其它可编程数据处理设 备的指令创建用于实现以下描述中详细论述的框图中至少一些框或者框图中框的组合的 功能性的部件。这些计算机程序指令还可存储在可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特 定方式起作用的计算机可读存储器中, 使得计算机可读存储器中存储的指令产生一种制造 产品, 该制造产品包括实现一个框或者多个框中所指定的功能的指令部件。计算机程序指 令还可加载到计算机或者其它可编程数据处理设备, 以便使一系列操作步骤在计算机或其 它可编程设备上运行, 从而产生计算机实现的过程, 使得在计算机或其它可编程设备上运 行的指令提供用于实现一个框或者多个框中所指定的功能的步骤。
         本文所述的系统中的一个或多个组件以及方法中的一个或多个要素可通过运行 于计算机操作系统的应用程序来实现。 它们还可采用包括手持装置、 多处理器系统、 基于微 处理器或者可编程的消费电子 产品、 小型计算机、 大型计算机等的其它计算机系统配置来 实施。
         作为本文所述系统和方法的组件的应用程序可包括实现某种抽象数据类型并且 执行某些任务或动作的例程、 程序、 组件、 数据结构等。在分布式计算环境中, 应用程序 ( 整 体上或部分 ) 可位于本地存储器或者其它存储装置中。作为补充或替代, 应用程序 ( 整体 上或部分 ) 可位于远程存储器或者存储装置中, 以便允许其中任务由通过通信网络链接的 远程处理装置来执行的环境。
         本文提出的示范描述中涉及这些描述的许多修改和其它实施例是获益于以上描 述和关联附图所提供的教导的本领域技术人员将会想到的。 因此, 要领会, 本发明可通过许 多形式来体现, 而不应当局限于以上所述的示范实施例。 因此要理解, 本发明并不局限于所 公开的具体实施例, 并且这些修改和其它实施例预计包含在所附权利要求书的范围之内。 虽然本文中采用具体术语, 但是它们仅以一般的描述意义来使用, 而不是用于限制目的。
         部件清单
         20 脉冲清洁系统
         22 第一脉冲清洁装置
         23 第二脉冲清洁装置
         24 传感器
         26 监测器 / 控制器
         40 容器
         60 主体
         62 开口端
         64 相对闭合头端
         66 空气进入端口
         68 燃料进入端口
         80 燃烧室
         102 阀门
         104 阀门
         120 点火装置
         210 相交点
         212 相交点
         214 相交点14102183033 A CN 102183037
         说相交点 相交点 相交点 方法 框 框 框 框 框 框 判定框 框 框 框 存储器 处理器 编程逻辑 数据 操作系统 数据总线 输入 / 输出接口 用户接口装置。明书12/12 页216 310 410 500 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 605 610 615 620 625 630 635 660

    关于本文
    本文标题:用于对多个脉冲清洁装置进行相位调整的系统和方法.pdf
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