CN213067949U - 锅炉炉内流场红外成像系统 - Google Patents

Abstract

锅炉炉内流场红外成像系统，包括在锅炉风道的入口处开孔架设烟气加热设备，位于锅炉上设置有红外成像摄影机，红外成像摄影机用于实时拍摄炉内的红外温度成像，所述红外成像摄影机输出端通过网络连接流媒体服务器，流媒体服务器输出端连接用户终端。本实用新型利用热空气与锅炉炉内的温差，通过在锅炉炉膛上合理的位置架设红外热成像摄影机，利用红外热成像原理实时记录热空气在炉内的流动过程，并利用5G或者高速有线网络的方式实现实时数据传输和存储。

Description

锅炉炉内流场红外成像系统

技术领域

本实用新型涉及工业锅炉和电站锅炉炉内流场的测量技术领域，特别涉及锅炉炉内流场红外成像系统。

背景技术

锅炉需要在一定的燃烧空间内燃烧燃料。锅炉通过燃烧器将燃料与助燃剂(空气)进行有效的混合，使燃料充分燃烧并降低污染物生成。由于锅炉配备有多个、多层燃烧器，每层燃烧器采用四角切圆、前后墙对冲、八角双切圆等不同方式燃烧，因此需要每个燃烧器能够满足燃料与助燃剂有效燃烧外，还需要同时满足单个燃烧器进入炉内流场均匀稳定，整个炉内流场也均匀、燃烧充分。

为达到此要求，一般需要调整每层燃烧器和燃烧器前的风道阻力，使各层燃烧器的风量基本相同，并通过冷态试验检查。

传统的冷态试验是在燃烧器附近安装烟花，点燃烟花后，通过观察烟花喷出的轨迹来判断燃烧器配风和炉内流场分布。使用这种方式有如下缺点：

(1)每次试验需要重新安装烟花；

(2)烟花喷射的时间短，不能进行长时间的观测；

成本较高，操作复杂(如图4所示)。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供锅炉炉内流场红外成像系统，该系统利用热空气与锅炉炉内的温差，通过在锅炉炉膛上合理的位置架设红外热成像摄影机，利用红外热成像原理实时记录热空气在炉内的流动过程，并利用5G或者高速有线网络的方式实现实时数据传输和存储。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

锅炉炉内流场红外成像系统，包括在锅炉风道的入口处开孔架设烟气加热设备1，位于锅炉上设置有红外成像摄影机2，红外成像摄影机2用于实时拍摄炉内的红外温度成像，所述红外成像摄影机2输出端通过网络连接流媒体服务器5，流媒体服务器5输出端连接用户终端6。

所述烟气加热设备1为热蒸汽或电加热丝。

所述红外成像摄影机2设置在炉炉顶的绳孔3、炉膛上部人孔门4处或无人飞行器携带。

所述无人飞行器外尺寸小于人孔门4直径。

所述网络分为5G或者高速有线网络。

所述红外成像摄影机2控制要求如下：

a：进入炉膛的空气温度，应当高于炉内的环境温度，最小的温度差应当大于10℃；

b：选择没有阳光或处在夜间的环境，在阳光照射下，由于光线的反射和漫反射，会极大干扰红外成像摄影机2的红外辐射波，没有其它光线插入，被测设备才能测量出稳定温度。

C：选择无尘的环境，空气中的尘埃及悬浮粒子会使红外辐射在传播中发生能力衰减，因此，在无尘的环境中进行，才能保证精准的测量度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以方便快捷完成燃烧器配风和炉内流场均匀稳定的试验，并随时对调整后的燃烧器及送风系统进行验证，红外热成像的试验结果可实现数字化存储。

附图说明

图1为本实用新型电热热源结构示意图。

图2为本实用新型蒸汽热源结构示意图。

图3为本实用新型红外成像摄影机架设结构示意图。

图4为传统的试验结果示意图。

图5为本实用新型横向切面图。

图6为本实用新型网络流程示意图。

图7为本实用新型红外成像示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1图2所示：在燃烧器前的风道开孔，在开孔处架设热源。具体的热源有以下两种：电热热源、蒸汽热源。

如图3所示：

红外热成像摄影机2对炉内流场的精准测量需满足如下要求；

a.进入炉膛的空气温度，应当高于炉内的环境温度。最小的温度差应当大于10℃。

b.选择没有阳光或处在夜间的环境。在阳光照射下，由于光线的反射和漫反射，会极大干扰红外热成像摄影机的红外辐射波，没有其它光线插入，被测设备才能测量出稳定温度。

c.选择无尘的环境。空气中的尘埃及悬浮粒子会使红外辐射在传播中发生能力衰减，因此，在无尘的环境中进行，才能保证精准的测量度。

红外热成像摄影机2架设在锅炉炉顶的绳孔、炉膛上部人孔门处或无人飞行器携带红外热成像摄影机；

红外热成像摄影机2通过5G或者高速有线网络的方式实现数据传输和存储。

本实用新型可用于四角切圆、前后墙对冲、八角双切圆等不同燃烧方式的锅炉。

本实用新型在锅炉风道的入口处架设烟气加热设备，加热热源可以为热蒸汽或电加热丝(见图1图2)。

可在锅炉炉顶的绳孔、炉膛上部人孔门处架设红外热成像摄影机或无人飞行器携带红外热成像摄影机2，用于实时拍摄炉内的红外温度成像。

红外热成像摄影机2可以通过5G或者高速有线网络的方式将拍摄的数据传至流媒体服务器5上，以供用户终端6分析使用(见图6)。

当进行锅炉炉内流场冷态试验时，根据试验需要将某一个或一层燃烧器前风道加热的空气送入炉内，可将空气加热至高于室温(热空气30℃～50℃，温差大于10℃)，这样利用热空气模拟出锅炉实际运行的燃烧器配风和炉内流场情况，并通过红外温度成像录像实时记录了热空气进入炉内的整个过程。

实施例：

1、根据电厂的具体情况，确定工程实施方案设计：

根据燃烧器设计的最大风量确定加热装置的最大电功率和最大蒸汽流量。

最大电功率计算公式为：

W_Max＝1.05Q_Max(C_t+10-C_t)

其中，W_Max—加热装置需要的最大电功率，kW；

Q_Max—燃烧器设计的最大风量，m³/s；

C_t,C_t+10—空气在t℃和t+10℃的比热，kJ/m³；

t—空气加热前的温度，可取30℃。

用蒸汽做热源，最大蒸汽流量计算公式为：

q_Max≈W_Max/C_steam

其中，q_Max—最大蒸汽流量，kg/s；

C_steam—蒸汽比热，kJ/kg。

蒸汽比热根据蒸汽源的温度和压力查温焓表得到。

根据炉内的实际情况确定红外热成像摄影机的安装位置或无人飞行器部署，并部署网络系统，无人飞行器的外尺寸小于人孔门直径450mm。

2、系统安装

(1)在风道口中架设烟气加热设备1；

(2)在锅炉炉顶架设红外成像摄影机2或部署无人飞行器；

(3)部署红外成像摄影机2到流媒体服务器5之间的网络。(如图5图6所示)

3、调试

(1)启动锅炉送风机，燃烧器的风道送风调整到设计最大风量；

(2)启动烟气加热设备1到设计的最大功率；

(3)红外成像摄影机2从启动烟气加热设备1并通过网络记录4分钟以上；

(4)检查红外热成像结果，检查加热功率、红外成像摄影机2、网络通讯是否正常，并对红外成像系统进行调整，具备试验条件；

4、试验

(1)根据试验需要调整燃烧器的风道风量；

(2)将烟气加热设备1调整到最大功率并维持6分钟以上；

(3)同时红外成像摄影机2红外热成像；

(4)检查并存储成像文件。

5、分析红外热成像结果(如图7所示)

分析红外热成像图片，分析判断燃烧器配风是否偏斜，炉内流场均匀稳定。如果存在问题，工程人员可以对燃烧器及送风系统进行调整，并利用本申请的设备及方法可进行试验验证。

利用本实用新型可以方便快捷完成燃烧器配风和炉内流场均匀稳定的试验，并随时对调整后的燃烧器及送风系统进行验证，红外热成像的试验结果可实现数字化存储。

Claims (5)

1.锅炉炉内流场红外成像系统，其特征在于，包括在锅炉风道的入口处开孔架设烟气加热设备(1)，位于锅炉上设置有红外成像摄影机(2)，红外成像摄影机(2)用于实时拍摄炉内的红外温度成像，所述红外成像摄影机(2)输出端通过网络连接流媒体服务器(5)，流媒体服务器(5)输出端连接用户终端(6)。

2.根据权利要求1所述的锅炉炉内流场红外成像系统，其特征在于，所述烟气加热设备(1)为热蒸汽或电加热丝。

3.根据权利要求1所述的锅炉炉内流场红外成像系统，其特征在于，所述红外成像摄影机(2)设置在炉炉顶的绳孔(3)、炉膛上部人孔门(4)处或无人飞行器携带。

4.根据权利要求3所述的锅炉炉内流场红外成像系统，其特征在于，所述无人飞行器外尺寸小于人孔门(4)直径。

5.根据权利要求1所述的锅炉炉内流场红外成像系统，其特征在于，所述网络分为5G或者高速有线网络。

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