[发明专利]一种煤粉锅炉炉内落渣监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种煤粉锅炉炉内落渣监测系统及方法，其中，系统包括炉底冷灰斗以及设置在炉底冷灰斗内的测点和测枪，所述的炉底冷灰斗包括前墙、后墙、左侧墙、右侧墙、前墙斜面、后墙斜面和炉底排渣口，所述的左侧墙和右侧墙上各设有4个测点，每个测点上均安装有测枪，所有测枪的拼接视场覆盖冷灰斗的前墙斜面和后墙斜面。本发明通过在炉底冷灰斗侧墙上对称安装测枪，利用窄带滤波片提高落渣图像的信噪比，结合吹灰器的使用，可以判断炉内结渣位置，为指导吹灰器的经济投用提供数据支撑。

技术领域

本发明属于煤粉锅炉燃烧技术领域，尤其是涉及一种煤粉锅炉炉内落渣监测系统及方法。

背景技术

结渣是我国燃煤锅炉安全、高效运行避不开的难题。炉膛受热面的结渣会使受热表面传热热阻增加，位于烟道的积灰结渣会导致烟道截面减小，通风阻力增加甚至堵塞，超过一定程度会影响锅炉的正常运行，甚至酿成重大事故。

在锅炉运行过程中，运行人员关心的是判断是否结渣，以及结渣的位置、程度等信息。在得到相关信息后提出对应吹灰策略，及时吹灰除渣，保持受热面清洁，或者根据结渣程度调整锅炉运行参数，预防再次结渣。

现有的结渣监测方法可分为接触式和非接触式。接触式监测方法主要有：热流计法、水冷壁背火侧温差表征法、振动信号反演法和捞渣机水温反演法。如公开号为CN110455854A的中国专利文献公开了一种受热面积灰结渣监测方法，选定待测受热面，并布置高温热流测点，利用高温热流计采集获得温度信号，并将采集到的温度信号传输至数据采集及处理系统中。

非接触式监测方法主要有红外成像仪测量水冷壁发射率、锅炉整体热平衡和传热计算、监测炉膛出口温度、落渣图像反演等方法。如公开号为CN213178308U的中国专利文献公开了一种超超临界煤粉锅炉防结渣系统，包括结渣监测系统、吹灰系统和入炉煤粉系统；结渣监测系统包括红外传感器，红外传感器安装于炉膛出口处。

然而，煤粉锅炉炉内的高温、高飞灰环境，使炉内可见度低，特别是高容积热负荷锅炉，火焰充满度高，炉内落渣淹没在高亮的火焰中，现有技术难以记录到炉内落渣图像。

发明内容

本发明提供了一种煤粉锅炉炉内落渣监测系统及方法，通过在炉底冷灰斗侧墙上对称安装测枪，利用窄带滤波片提高落渣图像的信噪比，结合吹灰器的使用，可以判断炉内结渣位置，为指导吹灰器的经济投用提供数据支撑。

一种煤粉锅炉炉内落渣监测系统，其特征在于，包括炉底冷灰斗、设置在炉底冷灰斗内的多个测点、安装在每个测点上用于记录落渣图像的测枪、与测枪通过集中传输模块连接的工控机以及设置在炉内的多个吹灰器；所述的工控机与多个吹灰器之间连接有时序控制器；

所述的炉底冷灰斗包括前墙、后墙、左侧墙、右侧墙、前墙斜面、后墙斜面和炉底排渣口，所述的左侧墙和右侧墙上各设有4个测点，所有测枪的拼接视场覆盖冷灰斗的前墙斜面和后墙斜面。

为了能够完整的记录落渣在冷灰斗斜面上的图像，优选地，所述左侧墙上的4个测点和右侧墙上的4个测点相互对称，均分为上层2个测点和下层2个测点。

对于高容积热负荷锅炉，炉内飞灰含量高，可见度低，为了记录炉内落渣图像，测枪观测的视场要距离冷灰斗斜面。优选地，每个测点距离对应的前墙斜面或后墙斜面1.5～2m。

进一步地，所述的测枪包括沿光路布置的针孔镜头、反射镜、透镜组、窄带滤波片和相机。

优选地，所述的测枪垂直于左侧墙或右侧墙安装，所述针孔镜头的光轴对准前墙斜面或后墙斜面，所述反射镜的视场方向朝向前墙斜面或后墙斜面。

在安装测枪时，需要在冷灰斗侧墙上开孔并焊接基座，一般炉墙厚度有20cm～30cm，开斜孔炉内让管难度大。因此将测枪垂直于侧墙安装，为了便于测枪的测量视场的标定，在测枪顶部设置反射镜，使测枪的视场方向为冷灰斗斜面，测枪垂直于侧墙伸入炉内，针孔镜头光轴对准冷灰斗斜面。