一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110568014A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910914366.2(22)申请日2019.09.26(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市湖东路59号(72)发明人郑志敏汪洋魏建旭顾明言(74)专利代理机构安徽知问律师事务所34134代理人于婉萍平静(51)Int.Cl.G01N25/22(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置和方法(57)摘要本发明公开了一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置和方法，属于电厂锅炉尾部烟道积灰采集和热导率测量技术领域。本发明的智能积灰采样装置，包括支撑体外套管、与支撑体外套管一端相连的采样探针、温度测量单元及智能积灰吹扫单元，通过超声波测厚仪可以对探针表面积灰层的厚度进行在线实时监测，通过第一热电偶和第二热电偶可以对采样探针的外壁和内壁温度进行实时测量，并通过迭代法迭代求出探针表面积灰层的实时温度，从而可以对探针表面积灰层的有效热导率进行实时在线精确测量。采用本发明的技术方案能够在采样的同时对积灰层的有效热导率进行实时在线监测，以便于积灰层的智能清扫控制，为实际锅炉清灰带来有意义的借鉴和指导。CN110568014ACN110568014A权利要求书1/2页1.一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，包括支撑体外套管(13)以及与支撑体外套管(13)一端相连的采样探针(3)，其特征在于：还包括温度测量单元及智能积灰吹扫单元，其中：所述的采样探针(3)为管状结构，且其一端密封，另一端与支撑体外套管(13)相连通；所述的温度测量单元包括第一热电偶(1)和第二热电偶(2)，第一热电偶(1)和第二热电偶(2)分别安装于采样探针(3)的外表面和内壁；所述智能积灰吹扫单元包括超声波测厚仪(5)和吹扫喷枪(6)，其中超声波测厚仪(5)安装于采样探针(3)的内壁，所述吹扫喷枪(6)的进气管道上设有安装有第一电动调节阀(8)，且第一电动调节阀(8)、超声波测厚仪(5)、第一热电偶(1)和第二热电偶(2)均通过信号转换器(9)与计算机(10)相连。2.根据权利要求1所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：还包括探针外壁温度调控单元，该温度调控单元包括进气导管(4)和出气导管(14)，所述进气导管(4)的出气端穿过支撑体外套管(13)插入到采样探针(3)内部，其进气管道上安装有第二电动调节阀(12)，所述出气导管(14)与支撑体外套管(13)内部相连通。3.根据权利要求2所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：所述第二电动调节阀(12)与信号转换器(9)相连。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：还包括第三热电偶(7)，第三热电偶(7)用于对探针上游处的烟气温度Tg进行监测，且与信号转换器(9)相连。5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：所述采样探针(3)的一端固定有连接管(16)，且其内腔与连接管(16)相连通，所述连接管(16)的另一端通过直通卡套(15)与支撑体外套管(13)相连。6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：所述进气导管(4)的出气端与采样探针(3)密封端之间的距离为4-6mm，且进气导管(4)与采样探针(3)同轴设置。7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种在线测量积灰有效热导率的智能积灰采样装置，其特征在于：所述进气导管(4)及吹扫喷枪(6)的进气管道均与空气压缩机(11)相连。8.一种在线测量积灰有效热导率的方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一、数据采集通过第一热电偶(1)和第二热电偶(2)分别对采样探针(3)的外表面和内壁温度T1、T2进行实时监测，通过超声波测厚仪(5)对采样探针(3)表面积灰层厚度δad进行实时测量，并传送至计算机(10)；步骤二、根据所测探针外表面和内壁温度，采用如下公式对采样探针(3)的热流密度进行计算：2式中：q---穿过探针内外表面的热流密度，单位为W/m；λ1---探针材质的导热系数，单位为W/(m·K)；l---探针厚度，单位为m；r1、r2---探针外壁面半径、内壁面半径，单位为m；T1、T2---探针外壁面、内壁面热电偶所测温度，单位为℃；2CN110568014A权利要求书2/2页步骤三、采用如下式(2)、式(3)对采样探针(3)的热流密度进行计算：-2-1式(2)中h为探针的对流换热系数，单位为WmK；Tg和Ts分别为烟气温度和探针