[發明專利]一種自動進退并在線監測的灰燒結氣氛爐及其工作方法

有效

• 申請號: 201410040877.3
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103808161A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 周昊;周斌;王建陽;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F27D21/00
• 分類號: F27D21/00;F27B17/00;F27D19/00;F27D7/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及灰燒結技術領域，具體涉及一種自動進退并在線監測的灰燒結氣氛爐及其工作方法。

背景技術

由于我國是一個多煤少油的國家，因此工業應用上的化石燃料來源主要以煤炭為主。但是煤粉鍋爐內的積灰結渣問題一直困擾著燃煤電廠，因此研究煤灰的燒結特征對于如何減輕煤粉鍋爐內的積灰結渣將起到重要的作用。特別是近年來，煤粉鍋爐的PM2.5排放問題持續升溫，煤粉氣化將變成以后煤粉利用的另一趨勢。但是煤粉氣化爐內的排渣問題是阻礙煤粉氣化技術推廣的一個重要因素。而煤粉氣化爐內主要涉及還原性氣氛下灰的燒結特征。同時，煤粉的富氧燃燒技術對于CO2捕捉也將是以后的一個發展趨勢。

因此，這些燃煤技術或者煤粉利用方式，都涉及到煤灰的燒結問題，所以非常有必要實現在不同氣氛下研究灰燒結特征技術，這對于指導煤粉利用將有重要的作用。目前市場上的燒結爐都只是在爐膛內直接燒結，并沒有模擬在鍋爐水冷壁上的燒結或者氣化爐內換熱器上的燒結，例如公開號為203177638U的中國專利文獻提供了一種氣氛可調雙控溫復合式陶粒燒結回轉爐。

發明內容

針對煤灰在煤粉鍋爐的水冷壁上的燒結和氣化爐內換熱器上的燒結特點，本發明提出了一種集燒結、可視化為一體、自動進退、氣氛可調、結構簡單和設置合理的自動進退并在線監測的灰燒結氣氛爐，保證了灰樣在接進現場條件下進行燒結。

一種自動進退并在線監測的燒結氣氛爐，包括伸入爐膛內的燒結探針，燒結探針包括燒結探針頭和燒結探針桿；

燒結探針桿穿過爐壁伸入爐膛內，內部具有雙層環形導熱油通道，并設有與兩層導熱油通道連通的導熱油進口和導熱油出口；

燒結探針頭螺紋配合在爐膛內燒結探針桿的端部，內部具有連通兩層導熱油通道的腔體，側表面具有放置燒結灰樣的平臺，平臺下方的壁內置入有第一測溫元件和第二測溫元件，分別用于所述燒結探針頭內外壁溫度的測量；

還包括用于實時監測灰樣燒結形態特征的CCD攝像系統，該CCD攝像系統位于燒結探針所對應的爐膛另一側。

在本發明中，燒結探針頭呈圓柱形，內部為空心結構，其周面具有一削平的水平面，該水平面為放置燒結灰樣的平臺，平臺的中部位置設有直徑為1.8mm的孔，孔內布置有第一測溫元件，用于實時檢測燒結探針頭外壁溫度；同時，在燒結探針頭的內壁，也鉆出一個直徑為1.8mm的孔，第二測溫元件放置在孔內，且第一測溫元件和第二測溫元件位于同一徑向上。優選的，第一測溫元件和第二測溫元件均采用K型熱電偶，實現測量灰樣燒結對燒結探針導熱性能的影響。

在上述的燒結氣氛爐外，設有驅動所述燒結探針的自動進退裝置，其包括支承平臺、轉動配合在支承平臺上的絲桿、沿絲桿滑動配合的支承座和驅動所述絲桿的電機，所述的燒結探針桿固定在支承座上。

自動進退裝置用于驅動燒結探針推入或移出爐內，電機驅動絲桿轉動，沿絲桿滑動的支承座帶動燒結探針進退移動，其中，電機由液晶控制面板控制，通過在液晶控制面板上進行參數設定，使電機按預定控制驅動啟動，實現自動控制燒結探針的行程和速度。

其中，所述的CCD攝像系統包括CCD相機和伸入爐膛內的光學鏡頭，光學鏡頭的外周包裹有水冷套管，所述的水冷套管外設有與爐壁密封配合的法蘭片；且所述的水冷套管具有雙層環形的冷水通道，并設有與對應冷水通道連通的冷卻水進口和冷卻水出口。

CCD相機設有保護罩，通有冷卻水的水冷套管，用于對光學鏡頭的保護，防止其高溫燒壞；同時，CCD相機還與計算機連接，可以自動對灰樣燒結情況進行捕捉，實現在線監測功能。

在本發明中，所述的灰燒結氣氛爐為管式爐，包括爐壁保溫層、剛玉管和硅鉬棒，所述的燒結探針和CCD攝像系統由爐壁兩側伸入剛玉管內，且所述的剛玉管內設有熱電偶，該熱電偶接入自動溫度控制儀。此處的熱電偶采用B型熱電偶，其中B型熱電偶與自動溫度控制儀相連接，實現對爐內溫度的精確有效地控制。

本發明的燒結氣氛爐還設有控制爐內氣氛的氣氛調節系統，包括氣體鋼瓶、減壓閥、氣體電子流量計和氣體混合器。氣體鋼瓶內充滿氣體，減壓閥位于氣體排出管路中，氣體電子流量計用于控制各路氣體的流量，氣體混合器用于將各路氣體混合后送入爐內。

本發明還提供了一種自動進退并在線監測的燒結氣氛爐的工作方法，包括以下步驟：

1）在水冷套管內通入冷卻水，并將加熱的導熱油通入燒結探針內；

2）啟動燒結氣氛爐，并調節爐膛內的燒結溫度，再開啟氣氛調節系統，使爐膛內具有預定的燒結氣氛；

3）將灰樣放在燒結探針頭上，并將燒結探針頭推入爐膛中心；