[發明專利]一種在線測量積灰有效熱導率的智能積灰采樣裝置和方法

有效

• 申請號: 201910914366.2
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110568014B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 鄭志敏;汪洋;魏建旭;顧明言
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 南京九致知識產權代理事務所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴巧巧

本發明公開了一種在線測量積灰有效熱導率的智能積灰采樣裝置和方法，屬于電廠鍋爐尾部煙道積灰采集和熱導率測量技術領域。本發明的智能積灰采樣裝置，包括支撐體外套管、與支撐體外套管一端相連的采樣探針、溫度測量單元及智能積灰吹掃單元，通過超聲波測厚儀可以對探針表面積灰層的厚度進行在線實時監測，通過第一熱電偶和第二熱電偶可以對采樣探針的外壁和內壁溫度進行實時測量，并通過迭代法迭代求出探針表面積灰層的實時溫度，從而可以對探針表面積灰層的有效熱導率進行實時在線精確測量。采用本發明的技術方案能夠在采樣的同時對積灰層的有效熱導率進行實時在線監測，以便于積灰層的智能清掃控制，為實際鍋爐清灰帶來有意義的借鑒和指導。

技術領域

本發明屬于電廠鍋爐尾部煙道積灰采集和熱導率測量技術領域，更具體地說，涉及一種在線測量沉積灰有效熱導率的智能積灰采樣裝置和方法。

背景技術

我國煤炭資源地域分布廣，探明儲量大，開采成本低，因此被當作主要燃料廣泛地應用于電力生產當中。當鍋爐燃用煤炭時，鍋爐各部分受熱面都不同程度地伴隨有礦物質的沉積現象，而且有相當一部分動力煤，煤質并不高，含有較高的灰分或者高的堿金屬含量，容易在受熱面上產生嚴重的積灰問題。這些問題的發生會導致換熱管傳熱條件惡化，管壁腐蝕，甚至引發超溫爆管和非計劃停爐，從而給發電設備的平穩安全運行帶來嚴重威脅。因此，非常有必要加強對飛灰沉積問題的研究。

過去鍋爐積灰樣品采集主要有兩種方法，一是鍋爐停火后冷態采集受熱面和煙道上的積灰，此種方法受鍋爐運行狀況的限制，采樣不具有實時性，而且不能有計劃的控制工況條件開展積灰機理研究。二是采用積灰裝置進行實時采樣，然后使用刀道具刮下積灰體進行分析，這樣不僅破壞了積灰體的結構，導致后續研究中不能對積灰形貌和成分分布進行分析，同時其采樣沒有考慮積灰溫度等因素對積灰形成的影響。在爐內高溫燃燒條件下，采集貼近實際工況的積灰樣品并保證其不被破壞是準確研究積灰形成和發展機理的重要前提。目前，積灰采樣探針在積灰的檢測方面發揮著重要作用，近年來發展出的積灰監測方法主要有三種：

1)爐膛出口煙溫診斷：爐膛沾污狀況直接影響爐膛傳熱，爐膛出口煙溫的變化過程反映了結渣的整體情況。但通過這種方式并不能得到鍋爐換熱器上局部的積灰或結渣狀況，所以采用這種方式提供的信息相對較少，不足以認識積灰的增長和發展規律。

2)采用熱流計作為診斷傳感器：主要適用于水冷壁的積灰監測，用安裝在水冷壁上的熱流計表面的沾污模擬其附近水冷壁的沾污過程，根據積灰造成的熱流變化對其進行監控診斷。此法基本能達到預期效果，應用于爐膛積灰的局部和全面診斷，是目前國外的技術發展方向，但是由于熱流計普遍價格昂貴、成本高，普及度不高。

3)直接觀察診斷：采用照相或攝像和圖象處理技術，直接觀察受熱面的積灰狀況是爐膛可視化的一個重要目的，采用在不同位置的紅外成像相機直接測量換熱器表面的輻射發射率反映壁面的積灰狀況，但該法容易受煙氣和灰層發射率影響而不穩定。

經檢索，對于積灰采樣的研究，一些高校和研究所也申請了一些專利，例如：

申請號為2010106001885的申請案公開了一種固體燃料燃燒積灰采樣裝置及方法，該申請案在流場條件、溫度條件和材質條件等因素的基礎上，考慮了在同一采樣裝置上按不同角度和位置安裝采樣管，并通過升降裝置控制采集不同爐膛位置的積灰樣品，從而可以減少多次采集樣品的時間。但該申請案中無法對采樣管的溫度進行調控，因此不能實際模擬不同工況條件下鍋爐內換熱管的表面溫度，無法采集得到可靠的積灰樣品。