一种定量评价除焦效率的装置及评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种定量评价除焦效率的装置，属于化工技术领域。装置包括电炉、测温装置、高速摄像装置、除焦剂混合装置、耐高温抗氧化称量装置、计算机，通过管线的连接关系如下：由电炉与测温装置、高速摄像装置、除焦剂混合装置连接，计算机与测温装置、高速摄像装置、除焦剂混合装置连接。本发明专利技术还公开了一种定量评价除焦效率的方法。本发明专利技术具有很高的可操作性，可以很低的成本，定量评价不同除焦剂在不同工况下的除焦效率，最终根据评价结果，为工程中锅炉选择合适的除焦方案提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种定量评价除焦效率的装置及评价方法
本专利技术属于化工
，具体涉及一种定量评价除焦效率的装置及方法。
技术介绍
电厂锅炉及工业锅炉在燃烧过程形成的灰渣在受热面上熔融黏结，凝固后会积聚成很难清理的灰渣层，这就是结焦。目前，我国的电厂及工业锅炉普遍面临结焦问题。受热面结焦会导致传热热阻增加，降低传热效率，增加锅炉设备的负荷，降低锅炉效率。同时，水冷壁各部分受热不均并受灰渣腐蚀，还会导致水冷壁管爆裂，严重威胁锅炉的安全和经济运行。为解决锅炉结焦问题，工业领域广泛采用除焦剂进行除焦，即在炉内喷入除焦剂，除焦剂引发焦块爆裂，使其落到炉底排出锅炉。但是，不同的除焦剂在配合不同气体、不同压力时的除焦能力不同，特别是不同锅炉由于燃用燃料性质不同，导致结焦的焦块性质、除焦的难易程度也不同。如果仅凭经验选择，会导致除焦效率低，影响锅炉稳定运行，经济性差等问题。因此，如何选用合适的除焦剂及除焦方案就成为该领域的一大难题。当前缺乏能对锅炉除焦剂工作效率进行评价、且简单易行的实验装置及方法。专利检索未发现类似知识产权。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对当前锅炉普遍有除焦需求，但没有合适的评价除焦效率的装置及方法的现状，提出一种定量评价除焦剂除焦效率的装置及评价方法，可通过很高的可操作性，很低的成本，评价不同除焦剂在不同工况下的除焦效率，最终根据评价结果，为工程中锅炉选择合适的除焦方案提供依据。本专利技术的第一个目的是通过以下的技术方案来实现的：一种定量评价除焦效率的装置，其要点在于评价装置包括电炉、测温装置、除焦剂混合装置、高速摄像装置、耐高温抗氧化称量装置、计算机；其中电炉具体包括加热层、保温层、炉膛、炉膛顶盖、恒温平台、坩埚等；除焦剂混合装置具体包括除焦剂容器、除焦剂定量可调配给装置、流量计、压力表、调节阀门、雾化介质供给装置、管道、三通式混合装置等；摄像装置具体包括高速摄像头、三维电动坐标平台等；耐高温抗氧化称量装置具体包括耐高温容器、惰性气体管道、盖板等；作为优选，除焦剂容器与除焦剂定量可调配给装置用管道相连，除焦剂定量可调配给装置另一端也与管道相连，管道上同时布置了流量计，流量计和除焦剂定量可调配给装置均与计算机相连实现数据采集与自动控制；雾化介质供给装置与管道相连，管道中按气体流向还依次布置了流量计、调节阀门、压力表，流量计、调节阀门、压力表、雾化介质供给装置均与计算机相连实现数据采集与自动控制；最终输送除焦剂的管道和输送雾化介质的管道通过三通式混合装置连接，通过一条雾化管道输出；作为优选，高速摄像头安装在三维电动坐标平台上，从炉膛上方朝向炉膛内、或在冷却设施保护下深入炉膛内对恒温平台进行拍摄，且摄像头位置可精确定量调节；本专利技术的第二个目的是通过以下的技术方案来实现的：一种定量评价除焦效率的方法，按如下方法进行评价：电炉制备焦块；制备除焦剂混合液雾化喷洒到焦块上；记录并分析焦块爆裂时的图像；对爆裂后从焦块上脱落的碎块进行称重；对爆裂后脱落的碎块及焦块进行微观分析；除焦过程损耗评估。作为优选，所述电炉制备焦块，具体指将测试用的燃料灰与不同比例的未燃尽炭混合装入坩埚，置于电炉的平台上，在测试温度下通入惰性气体或隔绝空气加热，通过计算机控制加热温度、加热速率、加热时间长短等因素；所述制备除焦剂混合液雾化喷洒到焦块上，具体指选择预先准备好的测试除焦剂放入除焦剂容器中，并记录下除焦剂有效含量比(c)，除焦剂通过由计算机控制的除焦剂定量可调配给装置经管道抽入三通式混合装置中，流量计测出除焦剂流量反馈至计算机，辅助控制除焦剂配给装置持续输出测试所需的除焦剂流量(Qm,ch)；选择测试所需雾化介质(空气、水蒸气、等)经由计算机控制的雾化介质供给装置引入管道，流量计测出其流量(Qm,g)，压力表测出其压力，辅助控制雾化介质供给装置持续输出测试所需的流量、压力，辅助计算机控制调节阀门来调节管道中的压力、流量；之后除焦剂和气体在三通式混合装置中混合并雾化，形成所需的雾化除焦剂，从管道喷洒到坩埚内的焦块上，引发焦块中的未燃尽炭反应，使得焦块发生不同程度的爆裂；除焦剂有效含量比c：除焦剂由除焦剂稀释液和有效化学成分两部分组成，根据公式可计算出除焦剂有效含量比；除焦剂流量(Qm,ch)：由流量计测量，记录在计算机上；雾化介质流量(Qm,g)：由流量计测量，记录在计算机上；所述记录并分析焦块爆裂时的图像，具体是指计算机控制调整高速摄像头在三维电动坐标平台的坐标至合适位置，记录焦块爆裂时的图像，在计算机中通过图像处理软件将爆裂时焦块表面的亮度定量描述成用数字表示的亮度指标，然后以时间为横轴(t)，各时刻亮度指标为纵轴(L)，得出L-t曲线，同时可得到爆裂时间(T)、峰值亮度指标(Lm)、平均亮度指标(Lav)等指标，并计算出除焦剂有效化学成分消耗量(mch)；峰值亮度指标、平均亮度指标是评价除焦效率的两项效果指标，峰值亮度指标、平均亮度指标越大，爆裂越剧烈，除焦效果越好；爆裂时间T：当雾化除焦剂喷洒到焦块上后，亮度指标会先增加再减小，爆裂时间指从雾化除焦剂喷洒到焦块上开始，到亮度指标L经历逐渐变亮、再减小至喷洒雾化除焦剂前的亮度指标L0的105％为止的时间；峰值亮度指标Lm：即爆裂时间T内最大亮度指标L，根据公式Lm＝L(t)max可计算；平均亮度指标Lav：即爆裂时间T内各时刻亮度指标L的算术平均值，根据公式可计算；除焦剂有效化学成分消耗量mch：根据公式mch＝T·Qm,ch·c可计算出除焦剂有效化学成分消耗量；所述对爆裂后从焦块上脱落的碎块进行称重，具体是指爆裂结束后，将坩埚迅速取出，放入已经事先通入惰性气体的耐高温抗氧化称量装置中，在惰性气体氛围中分别称量爆裂后从焦块上脱落碎块的质量、剩余焦块的质量，可得到碎块质量(m)、总质量(M)，并可计算出除焦率(ηm)、化学有效除焦比(CH)；除焦率(ηm)是评价除焦效率的一项效果指标，除焦率越高，除焦效果越好，化学有效除焦比(CH)是评价除焦效率的一项经济性指标，化学有效除焦比越高，说明单位质量除焦剂引发爆裂效果越好；碎块质量m：爆裂后从焦块上脱落碎块的质量；总质量M：爆裂后从焦块上脱落碎块的质量与剩余焦块的质量之和；除焦率ηm：由公式可计算出除焦率；化学有效除焦比CH：根据公式可计算出化学有效除焦比；所述对爆裂后脱落的碎块及焦块进行微观分析，具体指分析爆裂后脱落的碎块的含炭量mc，得出碎块含炭比CRE，过程耗炭率π，过程耗炭率是评价除焦效率的一项效果指标，过程耗炭率越高，爆裂越彻底，除焦效果越好；含炭量mc：碎块中炭的质量；碎块含炭比CRE：根据公式可计算出碎块含炭比；过程耗炭率π：根据公式可计算过程耗炭率，CRE0指燃料灰与未燃尽炭混合时的含炭量；所述除焦过程损耗评估，具体指除焦过程中，将雾化除焦剂喷入炉膛，雾化介质和除焦剂稀释液都会吸收环境热量，分别用雾化介质损耗(Eg)和除焦剂稀释液损耗(Esol)来表示；除焦过程各环节都会消耗电能，其中最主要的是持续将雾化介质和除焦剂混合后送入炉膛的耗能，用动力损耗(Ep)来表示；并可计算碎裂单位质量焦块的各项损耗，雾化介质比损耗(eg)、除焦剂稀释液比损耗(esol)、动力比损耗(ep)，这三项是评价除焦效率的经济性指标，比损耗越小，经济本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定量评价除焦效率的装置，其特征在于，所述装置包括电炉(1)、测温装置(2)、高速摄像装置(3)、除焦剂混合装置(4)、耐高温抗氧化称量装置(5)、计算机(6)；所述电炉(1)内部设有炉膛(1d)，炉膛(1d)内设有恒温平台(1c)，恒温平台(1c)上设置坩埚(1e)；测温装置(2)用于监控坩埚(1e)的温度；坩埚(1e)上方的炉膛(1d)内部设有高速摄像装置(3)、惰性气体管道(1h)、雾化喷嘴(1j)，惰性气体管道(5e)与耐高温抗氧化称量装置(5)相连接；雾化喷嘴(1j)通过第四管道(4i4)与除焦剂混合装置(4)相连接；所述测温装置(2)、高速摄像装置(3)、除焦剂混合装置(4)、耐高温抗氧化称量装置(5)分别与计算机(6)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种定量评价除焦效率的装置，其特征在于，所述装置包括电炉(1)、测温装置(2)、高速摄像装置(3)、除焦剂混合装置(4)、耐高温抗氧化称量装置(5)、计算机(6)；所述电炉(1)内部设有炉膛(1d)，炉膛(1d)内设有恒温平台(1c)，恒温平台(1c)上设置坩埚(1e)；测温装置(2)用于监控坩埚(1e)的温度；坩埚(1e)上方的炉膛(1d)内部设有高速摄像装置(3)、惰性气体管道(1h)、雾化喷嘴(1j)，惰性气体管道(5e)与耐高温抗氧化称量装置(5)相连接；雾化喷嘴(1j)通过第四管道(4i4)与除焦剂混合装置(4)相连接；所述测温装置(2)、高速摄像装置(3)、除焦剂混合装置(4)、耐高温抗氧化称量装置(5)分别与计算机(6)相连接。2.根据权利要求1所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述高速摄像装置(3)包括相连接的高速摄像头(3a)、三维电动坐标平台(3b)，三维电动坐标平台(3b)位于炉膛(1d)外，高速摄像头(3a)在冷却设施保护下深入炉膛(1d)内。3.根据权利要求1或2所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述电炉(1)包括自外而内依次设置的保温层(1b)、加热层(1a)。4.根据权利要求3所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述除焦剂混合装置(4)包括雾化介质供给装置(4h)、除焦剂容器(4a)、除焦剂定量可调配给装置(4b)，除焦剂容器(4a)通过第一管道(4i1)连接除焦剂定量可调配给装置(4b)，雾化介质供给装置(4h)通过管道连接三通混合装置(4d)，除焦剂定量可调配给装置(4b)通过管道连接三通混合装置(4d)，三通混合装置(4d)与第四管道(4i4)相连接。5.根据权利要求4所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述除焦剂定量可调配给装置(4b)与三通混合装置(4d)之间的管道上设有第一流量计(4c)；所述雾化介质供给装置(4h)与三通混合装置(4d)之间的管道上设有第二流量计(4g)、调节阀门(4f)、压力表(4e)。6.根据权利要求1所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述耐高温抗氧化称量装置(5)包括耐高温容器(5a)、以及耐高温容器(5a)上的盖板(5b)，耐高温容器(5a)内设有高精度天平(5d)，所述惰性气体管道(5e)末端伸入耐高温容器(5a)内，气体分析装置(5f)末端伸入耐高温容器(5a)内；盖板(5b)上设有通气孔(5c)、窥视孔(5g)。7.根据权利要求1所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述炉膛(1d)上设有炉膛顶盖(1f)，炉膛顶盖(1f)上设有窥视孔(1g)；炉膛顶盖(1f)上设置高速摄像装置(3)、惰性气体管道(1h)、第四管道(4i4)、气体分析装置(5f)。8.根据权利要求1所述的一种定量评价除焦效率的装置，其特征是，所述第一流量计(4c)、除焦剂定量可调配给装置(4b)、雾化介质供给装置(4h)、第二流量计(4g)、调节阀门(4f)、压力表(4e)、三维电动坐标平台(3b)均与计算机相连。9.一种定量评价除焦效率的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐永锋，王妹婷，葛攀乐，张展鹏，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32