CN112649098B - 一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及积灰结渣检测技术领域，特别涉及一种水冷壁积灰结渣监测装置。一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，包括：多个长度呈等差分布的细长状温度传感器；温度传感器通过固定装置呈阶梯式排列，固定装置镶嵌在水冷壁的内表面，温度传感器探测端至水冷壁内表面的距离由上而下依次递增；温度传感器通过数据线接入计算机，计算机对温度传感器输出数据进行整理，绘制出所有温度传感器测点温度的分布图。本发明可以实现基于间接测量的煤气化炉水冷壁积灰结渣厚度的在线监测，为煤气化炉水冷壁的清洁提供指导，保证煤气化炉的安全运行。

Description

一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置

技术领域

本发明涉及积灰结渣检测技术领域，特别涉及一种水冷壁积灰结渣监测装置。

背景技术

煤气化炉水冷壁受热面的积灰结渣严重地威胁着高炉的安全经济运行。水冷壁积灰结渣不仅会减少受热面的热传导能力，并且还会导致受热面腐蚀、水冷壁换热能力减弱、煤气化炉的非正常停炉、煤气化炉维修费用的增加。因此,积灰结渣的问题受到了国内外学者的广泛关注，并且针对这一问题展开了系列的研究。

为了解决这一问题，国内外进行了大量的研究。目前国外的水冷壁在线监测方法主要有三种：1.炉膛出口烟温诊断。炉膛中的污染会影响传热，导致出口烟温发生变化，通过烟温变化间接判断炉膛中的污染程度。2.采用热流计作为传感器。通过安装在水冷壁上的热流计，根据积灰导致的热流变化来诊断。3.通过照相和图像处理技术直接观察。

目前，对积灰结渣的生长实现了在线称重测量，但是对于结渣厚度的在线测量及其形态的在线监测几乎没有。在炉膛内部，工况环境复杂，需要测量积灰结渣的厚度，如果采用直接测量的方式，复杂并且动态的工况会对测量结果产生影响，如何剔除这些影响，使传感器只针对积灰结渣的厚度进行测量，也是解决该问题的难点。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术不足，提出一种基于温度测量的煤气化炉水冷壁积灰厚度在线监测装置。

本发明的技术方案是：一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，包括：两个以上长度呈等差分布的细长状温度传感器。

温度传感器通过固定装置呈阶梯式排列，固定装置镶嵌在水冷壁的内表面，温度传感器探测端至水冷壁内表面的距离由上而下依次递增；

温度传感器通过数据线接入数据处理单元，数据处理单元用于对温度传感器输出数据进行整理，绘制出所有温度传感器测点温度的分布图。

工作原理：

当阶梯排列的温度传感器被积灰覆盖时，必然会有一部分长度较长的温度传感器未被积灰覆盖。由于积灰结渣具有减少热量传导的效果，因此，被积灰覆盖的温度传感器和未被覆盖温度传感器测量温度值之间必然会产生较大的差值，即某一组相邻两个温度传感器之间的温度差值大于其它任何一组相邻温度传感器的温差。较大温度差值发生的位置，即被认定为水冷壁覆盖积灰结渣的表面位置，也必然是积灰覆盖的分界位置，而该位置温度传感器的裸露长度也就是积灰覆盖的厚度，从而间接测得水冷壁的积灰结渣厚度。

在上述方案的基础上，进一步的，固定装置采用耐高温陶瓷材料，其绝缘特性能够有效避免固定装置对温度传感器测量准确性的影响；固定装置的表面与水冷壁的内表面相平齐。

在上述方案的基础上，进一步的，温度传感器等间距排列，相邻两个温度传感器之间的距离为15mm，避免相邻温度传感器之间因相距过小而对温度的测量产生相互影响。

在上述方案的基础上，进一步的，温度传感器采用N型热电偶，N型热电偶最高测温1300度，抗氧化能力强，长期稳定性好，其在煤气化炉内高温环境下能够很好的发挥测温功能。

在上述方案的基础上，进一步的，温度传感器的数量共有九个，九个温度传感器探测端至水冷壁内表面的距离由上而下分别为：2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm。

有益效果：本发明可以实现基于间接测量的煤气化炉水冷壁积灰结渣厚度的在线监测，为煤气化炉水冷壁的清洁提供指导，保证煤气化炉的安全运行。

附图说明

图1为本发明的安装侧视图；

图2为本发明布置在积灰后的煤气化炉上的示意图；

其中：1-温度传感器、2-固定装置、3-水冷壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

参见附图1，一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，包括：多个长度呈等差分布的细长状温度传感器1。本例中，温度传感器1采用N型热电偶，数量共有九个，长度分别为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm。

温度传感器1通过耐高温陶瓷材料的固定装置2进行固定，呈阶梯式排列为一拍，固定装置2镶嵌在水冷壁3的内表面，在煤气化炉水冷壁3进行开孔处理，开孔大小根据固定装置2的大小决定，之后将监测装置整体安装固定在水冷壁3上，保证固定装置2的表面与水冷壁3的内表面相平齐。九个温度传感器1探测端至水冷壁3内表面的距离由上而下依次递增，分别为2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm，相邻的两个传感器之间的安装间距为15mm。

九个温度传感器1通过数据线接入数据处理单元(如计算机)，计算机用于对温度传感器1输出数据进行整理，绘制出所有温度传感器1测点温度的分布图。

参见附图2，在水冷壁3积灰前，由于水冷壁3表面的温度传感器1也没有积灰覆盖，九个温度传感器1的探测端全部裸露在炉膛内，因此，九个温度传感器1处于相同的测温环境中，其所测得的温度值也几乎相同，即相邻两个温度传感器1测得的温度差值几乎为零。

在水冷壁3积灰后，当水冷壁3被一定厚度的积灰结渣覆盖后，安装在水冷壁上的温度传感器1也会同样被积灰覆盖，由于裸露在煤气化炉内的温度传感器1为细长状，且其相邻的两个温度传感器1之间的间距较大，故只有长度低于积灰厚度的温度传感器1才会被积灰埋没覆盖，而长度大于积灰厚度的温度传感器1则不会被积灰埋没覆盖，只会在温度传感器1裸露部分的表面产生薄薄的一层积灰覆盖。由于积灰具有阻断热量传递的作用，因此被积灰埋没覆盖后的温度传感器1测得的温度会明显低于未被积灰覆盖的温度传感器1的测量温度，并且测量温度会随着被积灰埋没深度的增加而逐渐减小，而未被积灰埋没覆盖的传感器由于只是被一层薄薄的积灰覆盖，故对温度测量产生的影响较小，故所有未被积灰埋没覆盖的传感器的测量温度几乎相同。

通过计算机对各个温度传感器1的温度进行处理，由长度最长的温度传感器1的温度示数到长度最短传感器的温度示数，能够很明显发现相邻两个温度传感器1的测量温度发生改变的位置，而这个位置正是被积灰埋没覆盖的临界位置，即积灰表面位置，该位置的传感器长度即是水冷壁积灰的厚度。由于相邻的两个传感器长度相差2mm，因此通过该方法测得的积灰厚度为估计值，与实际情况具有一定的误差。但是，对于监测煤气化炉水冷壁的积灰厚度，保证煤气化炉的安全高效运行具有重要意义。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，其特征在于：包括：两个以上长度呈等差分布的细长状温度传感器(1)；

所述温度传感器(1)通过固定装置(2)呈阶梯式排列，所述固定装置(2)镶嵌在所述水冷壁(3)的内表面，所述温度传感器(1)探测端至所述水冷壁(3)内表面的距离由上而下依次递增；

所述温度传感器(1)通过数据线接入数据处理单元；

所述温度传感器(1)等间距排列；

所述数据处理单元对各个温度传感器(1)的温度进行处理，由长度最长的温度传感器(1)的温度示数到长度最短传感器的温度示数，当某一组相邻两个温度传感器之间的温度差值大于其它任何一组相邻温度传感器的温差；该较大温度差值发生的位置，即被认定为水冷壁覆盖积灰结渣的表面位置，该位置的传感器长度即是水冷壁积灰的厚度。

2.如权利要求1所述的一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，其特征在于：所述固定装置(2)采用耐高温陶瓷材料，所述固定装置(2)的表面与所述水冷壁(3)的内表面相平齐。

3.如权利要求1所述的一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，其特征在于：相邻两个所述温度传感器(1)之间的距离为15mm。

4.如权利要求1或2所述的一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，其特征在于：所述温度传感器(1)采用N型热电偶。

5.如权利要求1或2所述的一种煤气化炉水冷壁积灰结渣在线监测装置，其特征在于：所述温度传感器(1)的数量共有九个，九个所述温度传感器(1)探测端至所述水冷壁(3)内表面的距离由上而下分别为：2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm。

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