一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置及方法 |
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申请号 | CN202311778626.0 | 申请日 | 2023-12-21 | 公开(公告)号 | CN117847567A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
申请人 | 国能康平发电有限公司; 上海在伊环保科技有限公司; | 发明人 | 郎尚华; 谷延宏; 张兆珅; 丛志学; 罗兴民; 刘海燕; 刘怀旭; 邱长伟; 王育祥; 李金磊; | ||||
摘要 | 本 发明 属于火焰监测设备技术领域,尤其涉及一种在线监测 锅炉 燃烧火焰形态的装置及方法, 燃烧室 内部设有燃烧腔;点火部件设于燃烧室底部;出气部件设于燃烧室顶部,观察部件与点火部件 位置 相对应; 隔热 部件设于燃烧室通孔一侧的内壁上;控制部件分别与点火部件、观察部件电性 信号 连接;通过观察部件对准火焰区,探测部件收集火焰形状图像信息,并反馈至呈像部件中,通过控制部件进行处理分析,得出当前火焰形状信息,达到实时监测的效果,通过增设滑动部件,便于观察部件与燃烧室的连接,同时便于对观察部件的更换和维护,通过增设卡紧部件,避免由于燃烧室内部扰流导致探测部件受其影响,不仅提高了整体设备的 稳定性 ,且提高了监测的精准度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置及方法技术领域[0001] 本发明属于火焰监测设备技术领域,尤其涉及一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置及方法。 背景技术[0002] 对于大型火电厂燃煤锅炉而言,锅炉的最低稳燃能力是制约机组调峰深度的关键因素。燃烧器火焰图像是对炉内火焰状态最直接的反映,通过掌握每个燃烧器的火焰状态,可以精准判断炉内火焰的燃烧情况,从而指导锅炉低负荷的运行调整。 [0003] 深度调峰背景下,锅炉负荷需调整到额定负荷的20%~30%,甚至更低,且锅炉的燃烧工况远低于设计的最低稳定运行负荷,导致炉膛火焰燃烧的温度骤降,煤粉难以快速着火,加上受到煤质、配风和设备等因素的影响,使得火焰难以保持稳定燃烧。然而,现有火焰燃烧监测的智能化手段又较为缺乏,运行人员无法有效掌握低负荷下火焰的燃烧状态,只能通过牺牲火电机组的调峰能力,避免炉膛熄火、灭火等重大安全事故的发生。事实上,火电机组深度调峰的重点和难点在于锅炉,而锅炉的重点在于燃烧,特别是在使用劣质煤、经济煤等煤质掺烧的情况下,进一步恶化了稳燃问题。不稳定的火焰会引发燃烧效率降低、烟气热分布不均、NOx排放增高和飞灰含碳量增大等燃烧问题,还会增加炉壁热应力和振动。因此,监测燃烧器火焰燃烧情况,对提高锅炉的整体燃烧效率和稳定运行能力具有重要意义。 [0004] 目前我国电站锅炉采用的火焰检测器是以CE为代表的可见光光敏元件和以FORNEY为代表的红外光敏元件的检测器,两种检测器均是通过火焰的脉动幅值和脉动频率来检测火焰的有无,在锅炉燃烧在负荷大于50%额定负荷工况下的检测是非常稳定的,但在深度调峰下,由于锅炉负荷及配风的变化,尤其是我国电站燃煤锅炉煤种变化较大,引起着火焰形状发生跳动,以及火焰区发生漂移,影响燃烧稳定性,而传统的检测设备通过红外光进行检测,无法有效检测火焰形状,致使检测结果不精准,缺乏判断燃烧稳定性的手段,无法实现自动分析,对于要实现低负荷下的自动稳燃控制形成了较大阻碍,也给低负荷下锅炉的安全稳定运行带来了诸多困难。 发明内容[0005] 本发明目的在于提供一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置及方法,以解决传统火焰监测设备无法检测火焰形状进而产生误判的技术问题。 [0006] 为解决上述技术问题,本发明的具体技术方案如下: [0009] 点火部件,所述点火部件设于燃烧室底部,其与燃烧室之间为固定连接; [0010] 出气部件,所述出气部件设于燃烧室顶部,其与燃烧室之间为固定连接; [0011] 观察部件,所述观察部件设于燃烧室外部,其观察端置于燃烧室的通孔内,其与点火部件位置相对应; [0012] 隔热部件,所述隔热部件设于燃烧室通孔一侧的内壁上,其与燃烧室之间为固定连接; [0014] 通过观察部件对燃烧室内火焰燃烧形状进行观察,并将检测信息转换为相应的信号反馈至控制部件中,通过控制部件进行查看和处理分析。 [0015] 本申请的一些实施例中,观察部件为组合式结构,包括: [0016] 探测部件,所述探测部件的探测端置于燃烧室的通孔内,其与燃烧室侧壁相连接; [0017] 冷却部件,所述冷却部件设于探测部件上,其与探测部件之间为固定连接,其与控制部件电性信号连接; [0018] 呈像部件,所述呈像部件与探测部件相连接; [0019] 转换部件,所述转换部件与呈像部件电性信号连接,且与控制部件电性信号连接。 [0020] 本申请的一些实施例中,探测部件为组合式结构,包括: [0021] 第一壳体部件,所述第一壳体部件内部设有第一腔室,其两端为开口式结构; [0022] 物镜部件,所述物镜部件设于第一壳体部件的一端,其与第一壳体部件之间为固定连接; [0023] 第一透镜部件,所述第一透镜部件设于第一腔室内,其与第一壳体部件之间为固定连接,其与物镜部件之间存在间距; [0024] 第二透镜部件,所述第二透镜部件设于第一腔室内,其与第一壳体部件之间为固定连接,其与第一透镜部件之间存在间距; [0025] 第三透镜部件,所述第三透镜部件设于第一腔室内,其与第一壳体部件之间为固定连接,其与第二透镜部件之间存在间距; [0026] 连接部件,所述连接部件设于第一壳体部件上,其与第一壳体部件之间为固定连接,且与燃烧室侧壁相连接。 [0027] 本申请的一些实施例中,冷却部件为一体式结构,包括: [0028] 第二壳体部件,所述第二壳体部件内部设有第二腔室,其顶部设有出料端,底部设有进料端,所述第二壳体部件与第一壳体部件之间为固定连接。 [0029] 本申请的一些实施例中,呈像部件为组合式结构,包括: [0030] 第三壳体部件,所述第三壳体部件内部设有第三腔室,其与连接部件相连接; [0031] 所述第三腔室一侧设有呈像孔,其顶部设有出气口,底部设有进气口; [0032] 第一支撑部件,所述第一支撑部件设于第三腔室内,其与第三壳体部件之间为固定连接; [0033] 相机部件,所述相机部件设于第一支撑部件上,其与第一支撑部件之间为固定连接。 [0034] 本申请的一些实施例中,还包括:滑动部件,所述滑动部件设于观察部件底部,其与观察部件相连接; [0035] 滑动部件包括: [0036] 滑车部件,所述滑车部件底部设有滑轮部件,其顶部设有滑槽; [0037] 滑板部件,所述滑板部件设于滑车部件顶部,其与滑槽相连接; [0038] 伸缩部件,所述伸缩部件设于滑车部件顶部,其伸缩端与滑板部件相连接; [0039] 第二支撑部件,所述第二支撑部件设于滑板部件上,其一端与滑板部件相连接,另一端与观察部件相连接。 [0040] 本申请的一些实施例中,还包括:卡紧部件,所述卡紧部件设于燃烧室的通孔处; [0041] 卡紧部件包括: [0042] 滑动腔,所述滑动腔设于燃烧室上,其与通孔相贯通,所述滑动腔侧壁上设有呈对称布置的限位槽; [0043] 转动腔,所述转动腔设于滑动腔上,其顶部和底部设有环形槽; [0044] 移动部件,所述移动部件设于滑动腔内,其上设有限位块; [0045] 所述限位块与限位槽滑动连接; [0046] 驱动部件,所述驱动部件设于转动腔内,其上设有凸起块; [0047] 所述凸起块与环形槽滑动连接; [0048] 第一卡位部件,所述第一卡位部件设于移动部件上,其与移动部件之间为固定连接; [0049] 第二卡位部件,所述第二卡位部件设于第一壳体部件上,其与第一壳体部件之间为固定连接,其上设有卡位槽。 [0050] 本申请的一些实施例中,第一卡位部件为弧形结构,其底部设有齿牙槽,相对应的在卡位槽中设有齿牙结构。 [0051] 本申请的一些实施例中,一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的方法,包括以下步骤: [0052] 1)在燃烧室上开设便于观察火焰形状的通孔; [0054] 3)通过探测部件接收火焰的形状信息,火焰图像信息经物镜部件、第一透镜部件、第二透镜部件和第三透镜部件传至相机部件中,由相机部件进行信息接收,并通过转换部件将信息转换为电信号,并反馈至控制部件中; [0055] 4)由控制部件将图像信息进行显示,并通过显示装置显示当前火焰形状信息,并进行记录。 [0056] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于,通过采用观察部件对准火焰区,通过探测部件收集火焰形状图像信息,并反馈至呈像部件中,通过控制部件进行查看处理分析,得出当前火焰形状信息,从而达到实时监测的效果,通过增设滑动部件,便于观察部件与燃烧室的连接,同时便于对观察部件的更换和维护,通过增设卡紧部件,避免由于燃烧室内部扰流导致探测部件受其影响,不仅提高了整体设备的稳定性,且提高了监测的精准度。附图说明 [0057] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中: [0058] 图1为本发明实施例提供燃烧室的内部结构示意图; [0059] 图2为本发明实施例提供的观察部件的内部结构示意图; [0060] 图3为本发明实施例提供的滑车部件的结构示意图; [0061] 图4为本发明实施例提供的卡紧部件的结构示意图; [0062] 图5为本发明实施例提供的第二卡位部件的结构示意图。 具体实施方式[0063] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。 [0064] 为了更好地了解本发明的目的、结构及功能,下面结合附图1‑5,对本发明做进一步详细的描述。 [0065] 根据本申请一些实施例中,一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的装置,包括: [0066] 燃烧室1,所述燃烧室1内部设有燃烧腔,且在燃烧室1侧壁上设有通孔101,通孔101的位置根据实际情况进行选择; [0067] 点火部件2为燃烧器,其为用于点燃燃料呈现火焰的装置,所述点火部件2设于燃烧室1底部,其与燃烧室1之间为固定连接,即通过螺栓、焊接、铆接等方式使点火部件2固定在燃烧室1上,其位置根据实际情况进行安装; [0068] 出气部件3为管式结构,其用于排放燃烧所产生的废气,所述出气部件3设于燃烧室1顶部,其与燃烧室1之间为固定连接,即通过螺栓、焊接、铆接等方式使点火部件2固定在燃烧室1上,其位置根据实际情况进行安装; [0069] 观察部件4为图像采集装置,所述观察部件4设于燃烧室1外部,其观察端置于燃烧室1的通孔101内,其与点火部件2位置相对应; [0070] 隔热部件5为水冷壁结构,所述隔热部件5设于燃烧室1通孔101一侧的内壁上,其与燃烧室1之间为固定连接,其对燃烧室1侧壁进行降温,避免燃烧室1侧壁温度过高影响观察部件4; [0071] 控制部件为工控计算机,所述控制部件分别与点火部件2、观察部件4电性信号连接。 [0072] 通过上述技术方案,本申请实施例中产生的技术效果为: [0073] 在燃烧室1内通过点火部件2点燃火焰,通过观察部件4采集火焰的形状信息,并对火焰形状信息进行转换,反馈至控制部件,由控制部件进行处理分析,得出当前火焰形状信息,便于管理者实时查看燃烧室1内的火焰情况,为实现能够实时监测,提高检测精准度提供了基础。 [0074] 本申请实施例中采用上述技术方案,其中,观察部件4为组合式结构,包括: [0075] 探测部件401,所述探测部件401的探测端置于燃烧室1的通孔101内,其与燃烧室1侧壁相连接; [0076] 需要说明的是,探测部件401为组合式结构,包括: [0077] 第一壳体部件4011为两端开口的中空筒状结构,所述第一壳体部件4011内部设有第一腔室,其为其余部件提供安装空间; [0078] 物镜部件4012,所述物镜部件4012设于第一壳体部件4011的一端,其与第一壳体部件4011之间为固定连接; [0079] 第一透镜部件4013,所述第一透镜部件4013设于第一腔室内,其与第一壳体部件4011之间为固定连接,其与物镜部件4012之间存在间距; [0080] 第二透镜部件4014,所述第二透镜部件4014设于第一腔室内,其与第一壳体部件4011之间为固定连接,其与第一透镜部件4013之间存在间距; [0081] 第三透镜部件4015,所述第三透镜部件4015设于第一腔室内,其与第一壳体部件4011之间为固定连接,其与第二透镜部件4014之间存在间距; [0082] 所述物镜部件4012、所述第一透镜部件4013、所述第二透镜部件4014和所述第三透镜部件4015之间的间距根据实际需求进行选择;其中,所述物镜部件4012、所述第一透镜部件4013、所述第二透镜部件4014和所述第三透镜部件4015之间的间距相同 [0083] 连接部件4016为法兰盘结构,所述连接部件4016设于第一壳体部件4011上,其与第一壳体部件4011之间为固定连接,且与燃烧室1侧壁相连接,即通过连接部件4016将探测部件401固定在燃烧室1侧壁上。 [0084] 冷却部件402,所述冷却部件402设于探测部件401上,其与探测部件401之间为固定连接,其与控制部件电性信号连接; [0085] 需要说明的是,冷却部件402为一体式结构,包括: [0086] 第二壳体部件4021为中空管式结构,所述第二壳体部件4021内部设有第二腔室,其顶部设有出料端,底部设有进料端,所述第二壳体部件4021与第一壳体部件4011之间为固定连接,通过在第二腔室内注入冷却料,而冷却料可采用液体或气体作为换热源,对第一壳体部件4011进行冷却,冷却料从底部的进料端进入,从顶部的出料端流出,从而进行循环。 [0087] 呈像部件403,所述呈像部件403与探测部件401相连接; [0088] 需要说明的是,呈像部件403为组合式结构,包括: [0089] 第三壳体部件4031为中空箱式结构,所述第三壳体部件4031内部设有第三腔室,其与连接部件4016相连接;所述第三腔室一侧设有呈像孔,其顶部设有出气口,底部设有进气口;通过将外界冷气从底部的进气口导入至第三腔室内,从顶部的出气口流出,从而对相机部件4033进行冷却; [0090] 第一支撑部件4032为杆状结构,所述第一支撑部件4032设于第三腔室内,其与第三壳体部件4031之间为固定连接,即通过螺栓、焊接、铆接等方式固定在第三壳体部件4031上; [0091] 相机部件4033为高速CCD相机,所述相机部件4033设于第一支撑部件4032上,其与第一支撑部件4032之间为固定连接,通过相机部件4033接收探测部件401所传递的图像信息。 [0092] 转换部件404为信号转换装置,由于在相关领域中已有涉及,故此不再赘述,所述转换部件404与呈像部件403电性信号连接,且与控制部件电性信号连接。 [0093] 通过上述技术方案,本申请实施例中产生的技术效果为: [0094] 火焰图像信息从物镜部件4012进入,依次由第一透镜部件4013、第二透镜部件4014和第三透镜部件4015进行图像变换且传递,图像信息由相机部件4033进行接收,通过转换部件404转换后反馈至控制部件,通过在第二壳体部件4021中注入冷却料,从而对探测部件401进行冷却,避免探测部件401受燃烧室1的影响导致温度过高,造成损坏,通过在第三壳体部件4031中注入冷气,进一步对相机部件4033进行冷却,从而提高相机部件4033的稳定性,为实现能够实时监测,提高检测精准度提供了基础。 [0095] 本申请实施例中采用上述技术方案,其中,还包括:滑动部件6,所述滑动部件6设于观察部件4底部,其与观察部件4相连接; [0096] 滑动部件6包括: [0097] 滑车部件601,所述滑车部件601底部设有滑轮部件,其顶部设有滑槽,即滑车部件601为移动车结构,使用者通过推动滑车部件601从而使观察部件4进行移动; [0098] 滑板部件602为板状结构,所述滑板部件602设于滑车部件601顶部,其与滑槽相连接,其可在滑车部件601顶部进行移动; [0099] 伸缩部件603为输出端能够进行伸缩的结构,其可采用气压、液压以及机械伸缩的结构,在此不作限制,所述伸缩部件603设于滑车部件601顶部,其伸缩端与滑板部件602相连接,通过伸缩部件603的驱动,从而使滑板部件602在滑槽中滑动; [0100] 第二支撑部件604为杆状结构,所述第二支撑部件604设于滑板部件602上,其一端与滑板部件602相连接,另一端与观察部件4相连接。 [0101] 通过上述技术方案,本申请实施例中产生的技术效果为: [0102] 使用时,通过将滑车部件601带动观察部件4到达预定位置,启动伸缩部件603,使探测部件401进入燃烧室1的通孔101内的预定位置,通过伸缩部件603起到精调的效果,避免探测部件401在安装过程中与燃烧室1侧壁发生碰撞,以及提高安装精度,为提高设备稳定性提供了基础 [0103] 本申请实施例中采用上述技术方案,其中,还包括:卡紧部件7,所述卡紧部件7设于燃烧室1的通孔101处; [0104] 卡紧部件7包括: [0105] 滑动腔701,所述滑动腔701设于燃烧室1上,其与通孔101相贯通,所述滑动腔701侧壁上设有呈对称布置的限位槽7011; [0106] 转动腔702,所述转动腔702设于滑动腔701上,其顶部和底部设有环形槽; [0107] 移动部件703为丝杠结构,所述移动部件703设于滑动腔701内,其上设有限位块7031;所述限位块7031与限位槽7011滑动连接,即移动部件703只能够进行纵向移动,且受限位块7031的限制,不能够转动; [0108] 驱动部件704为旋转轮结构,所述驱动部件704设于转动腔702内,其上设有凸起块,其与移动部件703之间为螺纹连接;所述凸起块与环形槽滑动连接,即转动驱动部件704,使驱动部件704在环形槽中转动,同时与移动部件703发生转动,促使移动部件703发生纵向移动。 [0109] 第一卡位部件705为弧形块状结构,其底部设有齿牙槽,所述第一卡位部件705设于移动部件703上,其与移动部件703之间为固定连接; [0110] 第二卡位部件706为固定块结构,所述第二卡位部件706设于第一壳体部件4011上,其与第一壳体部件4011之间为固定连接,其上设有卡位槽,并在卡位槽中设有齿牙结构。 [0111] 通过上述技术方案,本申请实施例中产生的技术效果为: [0112] 通过转动驱动部件704,使移动部件703纵向移动,使第一卡位部件705与第二卡位部件706嵌合,通过采用齿牙槽和齿牙结构的嵌合,提高连接稳定性,从而将探测部件401固定在通孔101内,避免探测部件401受燃烧室1内部扰流影响发生晃动,提高整体设备的稳定性,采用机械传动的方式,不仅结构更加简单,且操作便捷,生产成本低。 [0113] 在本申请一些实施例中,一种在线监测锅炉燃烧火焰形态的方法,包括以下步骤: [0114] 1)在燃烧室1上开设便于观察火焰形状的通孔101; [0115] 2)通过推动滑车部件601到达指定位置,通过启动伸缩部件603使探测部件401伸入通孔101内,到达指定位置; [0116] 3)通过探测部件401接收火焰的形状信息,火焰图像信息经物镜部件4012、第一透镜部件4013、第二透镜部件4014和第三透镜部件4015传至相机部件4033中,由相机部件4033进行信息接收,并通过转换部件404将信息转换为电信号,并反馈至控制部件中; [0117] 4)由控制部件将图像信息进行显示,并通过显示装置显示当前火焰形状信息,并进行记录。 [0118] 在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。 [0119] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。 [0120] 在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0121] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。 [0122] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |