CN109946207A - 一种受热面积灰厚度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物质与煤共燃技术领域，特别涉及一种受热面积灰厚度的测量方法，飞灰沉积实验完成后将沉积探针从管式沉降炉中取出，并用不饱和聚酯树脂进行表面包覆以达到固定积灰的目的，随后借助马弗炉、精密切割仪、扫描仪和计算机等实验室常用仪器，通过程序化的流程对模拟受热面(即探针)表面的积灰厚度进行精确测量，并可给出积灰在探针表面的分布规律，这对研究灰的沉积规律具有重要意义；本方法操作简便，实验数据易于获取；并且所用仪器均为实验室常用仪器，安全性和经济性较高。
Description
技术领域
本发明属于生物质与煤共燃技术领域，特别涉及一种受热面积灰厚度的测量方法。
背景技术
生物质与煤共燃是缓解我国化石能源日益短缺局面和减少燃煤发电CO2排放的有效举措。但是生物质燃料一般碱金属K含量高，在直燃发电应用过程中锅炉受热面易发生积灰。积灰会影响传热，甚至会造成受热面管壁超温爆管，导致非正常停炉；此外，沉积物中的碱金属氯化物还会引起受热面的高温腐蚀，影响发电机组安全运行和可用率。煤中碱金属(主要是Na)也具有相同的行为，更增加了积灰、腐蚀问题的复杂性。为研究含碱金属气溶胶颗粒的沉积规律，目前学术界多借助管式沉降炉通过实验的方法模拟沉积过程，进而研究灰的沉积规律。在测量探针作为模拟受热面的表面积灰时，通常的做法是称重以获得其质量，或者收集沉积灰并借助扫描电镜等设备观察其形态。限于现有技术与方法，广大学者并未对沉积灰在受热面表面的厚度及其分布规律做过多的研究，但是沉积灰在受热面表面的厚度及其分布规律对传热的影响以及对后续积灰的发展也极为重要。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种受热面积灰厚度的测量方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种受热面积灰厚度的测量方法，包括以下步骤：
S1、积灰固定准备阶段
飞灰沉积试验完成后，将探针从管式沉降炉中取出，竖直置于柱形陶瓷器皿中，将树脂溶液倒入所述柱形陶瓷器皿中；所述探针即模拟受热面；
S2、积灰固定阶段
将所述柱形陶瓷器皿加热使树脂溶液固化成型，以达到通过树脂溶液的固化效应来固定积灰的目的；制得经树脂包覆的探针；
S3、探针切割阶段
将所述经树脂包覆的探针进行径向切割，形成柱形切片；
S4、切片扫描阶段
将所述柱形切片水平置于扫描仪中，通过扫描、分析使其转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化图像；
S5、图像分析阶段
将所述数字化图像导入计算机图像分析软件中进行数据的提取，所要提取的数据包括沉积灰的厚度和所在的位置信息。
优选地，所述步骤1中，将探针从管式沉降炉中取出，冷却至室温；将冷却后的所述探针置于柱形陶瓷器皿中，并用夹具固定使其保持竖直状态。
优选地，所述步骤1中，所述树脂溶液选择不饱和聚酯树脂溶液(UPR)；将不饱和聚酯树脂溶液缓慢倒入所述陶瓷器皿中至淹没探针3/4处。
优选地，所述步骤2中，树脂溶液固化成型的条件为：将所述柱形陶瓷器皿平稳地置于马弗炉恒温室中，在80°的温度下恒温3h。
优选地，所述步骤2中，将在马弗炉恒温室中恒温3h后的，所述经树脂包覆的探针从柱形陶瓷器皿取出，于室温下静置6h-24h，使探针冷却至室温并使不饱和聚酯树脂进一步固化成型。
优选地，所述步骤3中，所述柱形切片厚度为1mm。
优选地，所述步骤3中，所采用的切割仪器配备有冷却系统和控制进给量系统，保证切口无过热和过烧现象，能够精确控制进给量，并且使用安全。
优选地，所述步骤4中，所述扫描仪工作时发出的强光照射在所述柱形切片上，没有被切片吸收的光线将被反射到光学感应器上，光学感应器接收到这些信号后，将其传送到模数(A/D)转换器，模数转换器再将其转换成计算机能读取的信号，然后通过驱动程序转换成显示器上能被人眼直观观察的数字化图像。
优选地，所述步骤5中，计算机图像分析软件为ImageJ。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
(1)采用热固性树脂材料对积灰探针进行表面包覆，不会造成在实验过程中探针表面积灰的脱落，保证了测量的准确性。
(2)通过程序化的流程对模拟受热面(即探针)表面的积灰厚度进行精确测量，并可给出积灰在探针表面的分布规律；对研究灰的沉积规律具有重要意义，从而为锅炉积灰的描述、预报和防治提供理论依据。
(3)本方法操作简便，实验数据易于获取；并且所用仪器均为实验室常用仪器，安全性和经济性较高。
附图说明
图1为本发明的测量受热面积灰厚度的流程图；
图2为柱形切片的数字化图像；
其中，1是柱形陶瓷器皿，2是马弗炉，3是实验室用精密切割仪器，4是扫描仪，5是切片图像，51是树脂层，52是沉积层，53是探针。
具体实施方式
实施例1：
本发明实施案例提供了一种模拟受热面(即探针)积灰厚度的测量方法，包括如下步骤：
S1、积灰固定准备阶段
如图1所示，飞灰沉积试验完成后，将模拟受热面(即探针，采用碳钢制作，直径为30mm，长度为100mm)从管式沉降炉中取出，冷却至室温；进一步地，将冷却后的所述探针置于柱形陶瓷器皿1中，并用夹具固定使其保持竖直状态，所述柱形陶瓷器皿内径为50mm，高度为80mm；进一步地，将不饱和聚酯树脂溶液(UPR)缓慢倒入所述器皿1中至淹没探针3/4处。所述柱形陶瓷器皿也可采用其他柱形耐热器皿代替。
S2、积灰固定阶段
将积灰固定准备阶段的所述器皿1平稳地置于马弗炉2恒温室中，在80°的温度下恒温3h，使所述树脂溶液固化成型，以达到通过树脂溶液的固化效应来固定积灰的目的；进一步地，将在马弗炉2恒温室中恒温3h后的所述经树脂包覆的探针从柱形陶瓷器皿1取出，于室温下静置6h，也可延长至24h，使探针冷却至室温并使不饱和聚酯树脂进一步固化成型。
S3、探针切割阶段
将所述探针固定于实验室用精密切割仪器3中并进行径向切割，形成厚度为1mm的圆柱形切片。所采用的精密切割仪器型号为SYJ-200，该仪器的主要特点是：配备良好的冷却系统，保证切口无过热和过烧现象，能够精确控制进给量，并且使用安全。
S4、切片扫描阶段
将所述切片水平置于扫描仪4中，通过扫描、分析使其转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化图像。扫描仪是根据光波反射原理来完成对所述切片的读取工作的，当扫描工作时发出的强光照射在所述切片上，没有被切片吸收的光线将被反射到光学感应器上，光学感应器接收到这些信号后，将其传送到模数(A/D)转换器，模数转换器再将其转换成计算机能读取的信号，然后通过驱动程序转换成显示器上能被人眼直观观察的数字化图像。
S5、图像分析阶段
将所述图像5导入计算机图像分析软件(ImageJ)中进行数据的提取，所要提取的数据包括沉积灰的厚度和所在的位置信息。图2所示为圆柱形薄切片的数字化图像，最外层白色部分51为不饱和聚酯树脂层，斜线标记部分52为沉积层，中心蜂窝形标记部分53为探针。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、积灰固定准备阶段
飞灰沉积试验完成后，将探针从管式沉降炉中取出，竖直置于柱形耐热器皿中，将树脂溶液倒入所述柱形耐热器皿中；所述探针即模拟受热面；
S2、积灰固定阶段
将所述柱形耐热器皿加热使树脂溶液固化成型，制得经树脂包覆的探针；
S3、探针切割阶段
将所述经树脂包覆的探针进行径向切割，形成柱形切片；
S4、切片扫描阶段
将所述柱形切片水平置于扫描仪中，通过扫描、分析使其转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化图像；
S5、图像分析阶段
将所述数字化图像导入计算机图像分析软件中进行数据的提取，所要提取的数据包括沉积灰的厚度和所在的位置信息。
2.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤1中，将探针从管式沉降炉中取出，冷却至室温；将冷却后的所述探针置于柱形耐热器皿中，并用夹具固定使其保持竖直状态。
3.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤1中，所述树脂溶液选择不饱和聚酯树脂溶液；将不饱和聚酯树脂溶液缓慢倒入所述耐热器皿中至淹没探针3/4处。
4.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤2中，树脂溶液固化成型的条件为：将所述柱形耐热器皿平稳地置于马弗炉恒温室中，在80°的温度下恒温3h。
5.如权利要求4所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤2中，将在马弗炉恒温室中恒温3h后的，所述经树脂包覆的探针从柱形耐热器皿取出，于室温下静置6h-24h。
6.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤3中，所述柱形切片厚度为1mm。
7.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤3中，所采用的切割仪器配备有冷却系统和控制进给量系统。
8.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤4中，所述扫描仪工作时发出的强光照射在所述柱形切片上，没有被切片吸收的光线将被反射到光学感应器上，光学感应器接收到这些信号后，将其传送到模数转换器，模数转换器再将其转换成计算机能读取的信号，然后通过驱动程序转换成显示器上能被人眼直观观察的数字化图像。
9.如权利要求1所述的受热面积灰厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤5中，计算机图像分析软件为ImageJ。
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| CN (1) | CN109946207A (zh) |
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