用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法与流程

1.本发明涉及锅炉燃烧技术领域，尤其涉及一种用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法。


背景技术：

2.随着锅炉容量的增大，由于炉膛的截面尺寸、高度却不可能成比例增加，因此炉膛截面热负荷、水冷壁热负荷、炉膛内最高温度以及对流受热面的所在区的烟温均随着锅炉容量的增加而增高。而水冷壁和对流受热面的结渣和积灰问题便日益突出。因此，吹灰对于大型煤粉电站锅炉有其必要性，燃煤锅炉必须配备一套永久装设的吹灰设备作为锅炉安全经济运行的一个重要手段。
3.所谓吹灰是利用一定的吹灰介质(水、蒸汽、声波、燃气等)清扫受热面，清除表面的污垢，使得其表面恢复清洁状态。吹灰器是锅炉最重要的辅助设备之一，锅炉用不同煤种燃烧时，应根据各自煤、灰的特性和锅炉的特点选择不同的吹灰系统。对于火电厂大型燃煤锅炉，蒸汽吹灰器以其吹灰介质价廉易得、吹灰用时短、吹灰效果显著等优点得到了广泛的应用。在炉膛水冷壁上一般采用短吹灰器，以清除炉膛水冷壁上的积灰和结渣，防止形成大的焦渣；对流受热面一般采用长吹灰器，以清除对流受热面的灰渣，保证吸热；回转式空气预热器上一般布置长吹灰器，以清除空气预热器受热面的积灰，保证其通畅和正常换热。
4.目前，在制订锅炉吹灰方案时，大多数电厂是根据锅炉制造单位所提供的设计说明书中的要求或根据其它已投运电厂类似设备的运行经验制订，通常是定时将全部受热面吹扫一遍。这样一方面将有可能导致锅炉中积灰严重的受热面得不到及时吹扫，使得过热器或再热器汽温偏高或排烟温度偏高；另一方面，也有可能致使积灰轻微的受热面频繁吹扫，容易导致锅炉爆管。这种吹灰方式实际上都带有盲目性，人为因素起了相当大的作用。因此，我们有必要研究锅炉的吹灰优化策略。


技术实现要素：

5.基于上述技术缺陷，本发明提供一种用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法，解决了现有技术中不能根据炉膛内各个不同区域的实际情况和实时情况进行吹灰的问题。
6.本发明提供了一种用于干排渣的吹灰系统，包括多个吹灰器，安装在炉膛的指定位置；图像识别处理系统，位于炉膛的渣斗位置，所述图像识别处理系统用于实时采集炉膛内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算落渣量，所述图像识别处理系统还用于根据所述落渣量实时调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。
7.在本发明一实施例中，所述图像信息还包括所述渣的形状大小；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；所述图像识别处理系统还用于根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。
8.在本发明一实施例中，所述图像识别处理系统包括摄像装置，用于获取所述渣的图像；以及计算机，用于获取并处理摄像装置传递的所述渣的图像。在本发明一实施例中，所述摄像装置包括滑动导轨，安装在所述炉膛的底部，从所述炉膛外伸入炉膛内；高温针孔镜头，安装在滑动导轨上；耐高温摄像机，所述高温针孔镜头能够将炉膛内的渣图像通过光反射传递至所述耐高温摄像机，所述耐高温摄像机获取炉膛内的渣的图像信息并转换为视频信号输出至所述计算机。
9.在本发明一实施例中，所述摄像装置还包括温度传感器，设置在所述耐高温摄像机的镜头处。
10.本发明还提供了一种所述的用于干排渣的吹灰系统的吹灰控制方法包括如下步骤：实时采集炉膛内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；处理所述图像信息，包括根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算当前落渣量；蒸汽量调节步骤：根据所述落渣量实时调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。
11.在本发明一实施例中，在蒸汽量调节步骤中，包括若当前落渣量低于设定的阈值时，控制所述吹灰器减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次；若当前落渣量高于设定的阈值时，控制所述吹灰器提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次。
12.在本发明一实施例中，在实时采集炉膛内的渣的图像信息步骤中，所述图像信息还包括渣的形状大小；在处理图像信息步骤中，还包括根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；在蒸汽量调节步骤中，还包括根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。
13.在本发明一实施例中，在蒸汽量调节步骤中，若大渣出现的频次高于设定的阈值，则控制所述吹灰器提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次；若大渣出现的频次低于设定的阈值，控制所述吹灰器减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次。
14.在本发明一实施例中，在处理所述图像信息步骤中，包括将落渣量和渣的形状大小转变为波形图，实时显示。
15.有益效果：本发明的用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法，能够根据炉膛内各个不同区域的吹灰时落渣的实际和实时情况，能够合理地规划调整各个区域的吹灰器的吹灰蒸汽量和吹灰频次，能够合理安排和规划吹灰时间，在保障吹灰效率的同时，精确控制，节约能源。
附图说明
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
17.图1为本发明实施例的用于干排渣的吹灰系统的结构示意图。
18.图2为本发明实施例的摄像装置安装在炉膛位置的结构示意图。
19.图3为本发明实施例的落渣情况的实时波形图。
20.图4为本发明实施例的典型工况下落渣图像识别系统输出的大渣信号波形图。
21.其中：1、排渣机；2渣斗。3吹灰器；4炉膛；51滑动导轨；52高温针孔镜头；53耐高温摄像机；54温度传感器；6计算机。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如根据上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(根据附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
25.吹灰器3的运作是用一定量的介质消耗来换取受热面的清洁，其运作本身要消耗一定成本，蒸汽吹灰的耗汽量一般占蒸汽总产量的1％，消耗锅炉热效率的0.7％，电厂效率0.1％。而如果吹灰不及时，由于受热面受到污染将导致锅炉效率降低，则降低锅炉运行的经济性。同时，从安全性考虑，吹灰不及时将使得受热面表面温度升高，导致高温腐蚀：吹灰过于频繁将破坏管壁外的氧化膜保护层，使得磨损加大。因此，在安全性的前提下，吹灰器3的运作必定有一个经济平衡点。综合考虑锅炉的安全性和经济性，可以对吹灰器3的运作加以优化。在安全性的前提之下，根据经济性的原则，用不定时的动态调度代替定时吹灰，由计算机6根据实时参数进行判断，并给出吹灰运行的费效比。何时吹灰、吹扫哪块受热面、投运几个吹灰器3就成了吹灰优化的核心内容。
26.如图1所示，本实施例提供了一种用于干排渣的吹灰系统，包括多个吹灰器3和图像识别处理系统。所述图像识别处理系统包括摄像装置和计算机6，摄像装置用于获取所述渣的图像；计算机6用于获取并处理摄像装置传递的所述渣的图像。图像识别处理系统，位于炉膛4的渣斗2位置，所述图像识别处理系统用于实时采集炉膛4内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积和所述渣的形状大小；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算落渣量，所述图像识别处理系统还用于根据所述落渣量实时调整所述吹灰器3的吹灰频次和吹灰蒸汽量。所述图像识别处理系统用于根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；所述图像识别处理系统还用于根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器3的吹灰频次和吹灰蒸汽量。吹灰器3的安装区域根据实际需要安装，这些不再赘述。
27.附图1为本实施例提供的一种干排渣系统结构示意图，炉膛4吹灰后，从受热面管壁上脱离的80％～90％的灰会以飞灰的形式被烟气带走，10％～20％的灰会以渣的形式掉落至锅炉底部，本示例中的干排渣系统出力按不低于锅炉bmcr条件下的最大产渣量，并留有约200％以上的设计余量。干排渣系统正常出力为7t/h～15t/h，最大出力为40t/h，可连续运行，排渣系统中的排渣机1(风冷式)的斜升段倾角30
°
。排渣机1与锅炉出渣口用渣井相连，渣井独立支撑。渣井容积至少可满足锅炉燃用校核煤种2(最大渣量煤种)mcr工况下4小
时渣量。渣井的底部设有液压关断门，允许干式排渣机1故障停运4小时而不影响锅炉的安全运行。每锅炉设1台出力80t/h的碎渣机，一座直径ф8m的钢结构渣仓，其有效容积不小于250m3，至少可贮存锅炉满负荷时设计煤种约35小时的渣量(校核煤种1约20小时，校核煤种2约17小时)。渣仓2.5m处设有操作小室。渣库的底部设有2个排出口，每个排灰口下均设置手动插板门、手动流量调节门、气动插板门、落料管，直接装车运至综合利用用户。本实施例中，共有3个冷渣斗2，安装在渣井处。本实施例的所述摄像装置包括滑动导轨51、高温针孔镜头52、耐高温摄像机53、温度传感器54。所述滑动导轨51安装在所述炉膛4的底部从所述炉膛4外伸入炉膛4内；所述高温针孔镜头52安装在滑动导轨51上；所述高温针孔镜头52能够将炉膛4内的渣图像通过光反射传递至所述耐高温摄像机53，所述耐高温摄像机53获取炉膛4内的渣的图像信息并转换为视频信号输出至所述计算机6。
28.本实施例中，所述耐高温摄像机53为seu-f5c星光级耐高温风冷筒型网络摄像机，其用于对渣斗2落渣渣型进行监测。该耐高温摄像机53采用双层不锈钢筒制成，具有较高的抗腐蚀能力，能在高温多尘腐蚀性气体较强的环境中使用，所有连线都位于后部的盖板，冷却压缩空气通过夹层使安装于内层的摄像机和镜头冷却，达到降温的目的，并在设备的前端形成螺旋风帘起到防尘、吹扫前方热辐射作用。各耐高温摄像机53采用双层不锈钢筒制成保护壳，保护壳直接留有缝隙进行通风冷却；前段视窗透明件厚度为5mm，材料为钢化玻璃，可透光，使耐高温摄像机53的内部可在保护的情况下采集图像；总重量为8kg，壳体后端有2个出线孔，出线孔规格m20
×
1.5，用以信号线及电源线连接。在对应位置安装完成后，再对整个设备外加保护壳体。
29.所述保护壳均由不锈钢制成，所述保护壳大小适配现场情况，主要功能为防外来撞击及电厂常规冲洗对设备带来影响，确保设备安全平稳运行。所述耐高温摄像机53的具体结构也可参照现有结构设计即可，并非本发明保护要点，故不再赘述。
30.所述耐高温摄像机53工作温度范围为-20℃～50℃，为提高现场应用的适用性，以防锅炉高负荷下干排渣机1温度过高导致设备超温，对系统添加了冷却设备。冷却气源为电厂压缩空气，为保证设备安全运行，防止被压缩空气里油水腐蚀，冷却气进入冷却设备前需对压缩空气进行过滤。为此添加油水分离器，对空气进行过滤。
31.冷却需从电厂压缩空气管接入压力不小于0.4mpa压缩空气进入油水分离器，经油水分离器压力控制阀及过滤后，保证气体压力可在0.1mpa～0.4mpa之间调节，由设备进气口进入设备保护壳体进行冷却。冷却后气体从设备的前端形成螺旋风帘起到防尘、吹扫前方热辐射作用。结合一年四季温度变化，为保证设备安全平稳运行，设备在环境温度大于32℃时，供气压力需大于0.3mpa；设备在环境温度大于25℃时，供气压力需大于0.2mpa；设备在环境温度小于25℃时，供气压力需大于0.1mpa。所述温度传感器54设置在所述耐高温摄像机53的镜头处。
32.所述高温针孔镜头52把炉内的图像由炉内传到炉外，并聚集到耐高温摄像机53的靶面上。耐高温摄像机53用以将彩色图像转化成视频信号并通过同轴电缆把视频信号送出。因为本案主要是监测炉内渣的大小，并根据多张不同角度渣的图像获得渣的体积，再根据渣的密度，就可以计算出落渣量。在处理图像信息时，耐高温摄像机53将采集到的图像信息经过a/d(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(dsp)中加工处理进行视频编码压缩，再通过网线进行传输，后端通过电脑直接访问解码查看视频或者通
过解码设备进行显示，如附图2所示。
33.基于上述的用于干排渣的吹灰系统，本实施例还提供了一种吹灰控制方法，其包括以下步骤：
34.实时采集炉膛4内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；
35.处理所述图像信息，包括根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算当前落渣量；在实时采集炉膛4内的渣的图像信息步骤中，所述图像信息还包括渣的形状大小；在处理图像信息步骤中，还包括根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；在蒸汽量调节步骤中，还包括根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器3的吹灰频次和吹灰蒸汽量。在处理所述图像信息步骤中，包括将落渣量和渣的形状大小转变为波形图，实时显示，具体的其波形图如图3、图4所示。
36.蒸汽量调节步骤：根据所述落渣量实时调整所述吹灰器3的吹灰频次和吹灰蒸汽量。在蒸汽量调节步骤中，包括若当前落渣量低于设定的阈值时，控制所述吹灰器3减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次；若当前落渣量高于设定的阈值时，控制所述吹灰器3提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次。在蒸汽量调节步骤中，若大渣出现的频次高于设定的阈值，则控制所述吹灰器3提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次；若大渣出现的频次低于设定的阈值，控制所述吹灰器3减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次。
37.如附图3和附图4所示，负荷及燃烧工况稳定情况下，可以看出在吹灰期间锅炉排渣量有明显变化：1)某些区域吹灰期间在线渣量有了一个明显徒增，结合现场炉渣情况(可人工勘察验证)，此时锅炉实际排渣量确实明显增加，表明此时的锅炉吹灰较好达到了预期目标，可以保持该区域的吹灰频次，如频繁出现在线渣量突变情况，可以适当考虑增加吹灰频次；2)某些区域吹灰期间在线渣量保持稳定且排渣量相对较小，表明此时锅炉吹灰效果不明显，可以适当降低吹灰频次。
38.附图4为典型工况下落渣图像识别系统输出的大渣信号。该工况下，大渣信号频繁出现，现场观察三个渣斗2也确实频繁出现掉大焦的情况。通过落渣图像识别系统输出的大渣信号，可以实现快速判定锅炉掉大渣的功能，从而为吹灰间隔时间提供依据。
39.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于干排渣的吹灰系统，其特征在于，包括多个吹灰器，安装在炉膛的指定位置；图像识别处理系统，位于炉膛的渣斗位置，所述图像识别处理系统用于实时采集炉膛内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算落渣量，所述图像识别处理系统还用于根据所述落渣量实时调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。2.根据权利要求1所述的用于干排渣的吹灰系统，其特征在于，所述图像信息还包括所述渣的形状大小；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；所述图像识别处理系统还用于根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。3.根据权利要求1所述的用于干排渣的吹灰系统，其特征在于，所述图像识别处理系统包括摄像装置，用于获取所述渣的图像；以及计算机，用于获取并处理摄像装置传递的所述渣的图像。4.根据权利要求3所述的用于干排渣的吹灰系统，其特征在于，所述摄像装置包括滑动导轨，安装在所述炉膛的底部，从所述炉膛外伸入炉膛内；高温针孔镜头，安装在滑动导轨上；耐高温摄像机，所述高温针孔镜头能够将炉膛内的渣图像通过光反射传递至所述耐高温摄像机，所述耐高温摄像机获取炉膛内的渣的图像信息并转换为视频信号输出至所述计算机。5.根据权利要求4所述的用于干排渣的吹灰系统，其特征在于，所述摄像装置还包括温度传感器，设置在所述耐高温摄像机的镜头处；以及冷却设备，用于对摄像装置进行冷却。6.一种如权利要求1所述的用于干排渣的吹灰系统的吹灰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：实时采集炉膛内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；处理所述图像信息，包括根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算当前落渣量；蒸汽量调节步骤：根据所述落渣量实时调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。7.根据权利要求6所述的吹灰控制方法，其特征在于，在蒸汽量调节步骤中，包括若当前落渣量低于设定的阈值时，控制所述吹灰器减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次；若当前落渣量高于设定的阈值时，控制所述吹灰器提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次。8.根据权利要求7所述的吹灰控制方法，其特征在于，在实时采集炉膛内的渣的图像信息步骤中，所述图像信息还包括渣的形状大小；在处理图像信息步骤中，还包括根据所述渣的形状大小以及预设阈值判断所述渣是否为大渣，即所述渣的形状大小超过所述预设阈值即该渣为大渣；在蒸汽量调节步骤中，还包括根据所述大渣出现的频次调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。9.根据权利要求6所述的吹灰控制方法，其特征在于，在蒸汽量调节步骤中，若大渣出现的频次高于设定的阈值，则控制所述吹灰器提高吹灰蒸汽量和增加吹灰频次；若大渣出
现的频次低于设定的阈值，控制所述吹灰器减小吹灰蒸汽量和减少吹灰频次。10.根据权利要求6所述的吹灰控制方法，其特征在于，在处理所述图像信息步骤中，包括将落渣量和渣的形状大小转变为波形图，实时显示。

技术总结
本发明公开了一种用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法，吹灰系统包括多个吹灰器，安装在炉膛的指定位置；图像识别处理系统，位于炉膛的渣斗位置，所述图像识别处理系统用于实时采集炉膛内的渣的图像信息，所述图像信息包括所述渣的体积；所述图像识别处理系统用于根据所述渣的体积和所述渣的预设密度计算落渣量，所述图像识别处理系统还用于根据所述落渣量实时调整所述吹灰器的吹灰频次和吹灰蒸汽量。本发明的用于干排渣的吹灰系统及其吹灰控制方法，能够根据炉膛内各个不同区域的吹灰时落渣的实际和实时情况，能够合理地规划调整各个区域的吹灰器的吹灰蒸汽量和吹灰频次。各个区域的吹灰器的吹灰蒸汽量和吹灰频次。各个区域的吹灰器的吹灰蒸汽量和吹灰频次。


技术研发人员：王小华 彭小敏 梅振锋 蒲思旭 许传龙 丁奕文 梁昊 朱晋永 张雷
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/5