阅读说明：本技术 基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统及方法 (Boiler heating surface ash deposition and slagging soot blowing system and method based on ultrasonic ranging ) 是由 刘宏芳 周昊 吴剑波 陈勤根 胡世豪 张海丹 黄华俊 郎宁 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统,包括超声波测距系统、吹灰控制系统和吹灰执行系统；所述的超声波测距系统包括超声波发射器和超声波接收器,超声波发射器和超声波接收器布置在锅炉受热面一侧；所述吹灰控制系统包括吹灰控制器和超声波信号处理器,超声波发射器和超声波接收器连接超声波信号处理器,超声波信号处理器连接吹灰控制器；所述吹灰执行系统包括吹灰执行器,吹灰控制器连接吹灰执行器,吹灰执行器位于锅炉受热面一侧。本发明的有益效果是：本发明通过超声波测距系统测得受热面灰渣厚度,可以根据受热面结渣情况,有针对性的进行吹灰,减少了吹灰损失,提高了吹灰效率。(The invention relates to a boiler heating surface ash deposition and slagging soot-blowing system based on ultrasonic ranging, which comprises an ultrasonic ranging system, a soot-blowing control system and a soot-blowing execution system; the ultrasonic ranging system comprises an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, wherein the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are arranged on one side of the heating surface of the boiler; the soot blowing control system comprises a soot blowing controller and an ultrasonic signal processor, wherein an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver are connected with the ultrasonic signal processor, and the ultrasonic signal processor is connected with the soot blowing controller; the soot blowing execution system comprises a soot blowing actuator, the soot blowing controller is connected with the soot blowing actuator, and the soot blowing actuator is positioned on one side of the heating surface of the boiler. The invention has the beneficial effects that: according to the invention, the thickness of ash on the heating surface is measured by the ultrasonic ranging system, and soot blowing can be performed in a targeted manner according to the slagging condition of the heating surface, so that the soot blowing loss is reduced, and the soot blowing efficiency is improved.)

基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统及方法

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉受热面吹灰技术领域，尤其涉及一种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统及方法。

背景技术

在燃煤锅炉的运行过程中，其受热面会出现积灰结渣现象。受热面的积灰结渣会降低传热效率，加剧金属表面的腐蚀，甚至可能造成锅炉的不定期停运，造成巨大的经济损失，影响机组运行的安全性。

吹灰是电站锅炉普遍采用的解决受热面积灰结渣的有效手段。传统的吹灰方式主要包括固定频率和定时定量的吹扫方式。传统的吹灰方式不考虑对受热面积灰结渣的检测，存在较大的盲目性，容易导致过度吹灰和不充分吹灰的出现。过度吹灰会浪费吹灰介质，而不充分吹灰则不能排除积灰结渣带来的隐患。

因此，对传统吹灰方式的优化是很有必要的。先采用在线监测技术诊断出锅炉受热面的积灰结渣情况，在此基础上，针对性的进行吹灰。使吹灰系统更加智能化，提高吹灰系统的运行效率。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业使用的要求，因此在工业生产上得到了广泛的应用。

综上所述，有必要设计一种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统及方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统及方法，用于解决传统吹灰盲目吹灰的问题，提高吹灰效率。

这种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统，包括超声波测距系统、吹灰控制系统和吹灰执行系统；所述的超声波测距系统包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器和超声波接收器布置在锅炉受热面一侧；所述吹灰控制系统包括吹灰控制器和超声波信号处理器，超声波发射器和超声波接收器连接超声波信号处理器，超声波信号处理器连接吹灰控制器；所述吹灰执行系统包括吹灰执行器，吹灰控制器连接吹灰执行器，吹灰执行器位于锅炉受热面一侧；吹灰控制器连接吹灰介质储罐。

作为优选：所述超声波发射器和超声波接收器布置在锅炉炉墙上。

作为优选：所述超声波发射器和超声波接收器垂直于锅炉受热面布置。

作为优选：所述超声波测距系统还包括冷却装置，冷却装置采用冷却风循环系统，冷却风循环系统布置在炉膛外。

这种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、超声波由超声波发射器发出，到达锅炉受热面表面，经过锅炉受热面反射被超声波接收器接收；

S2、超声波信号由超声波信号处理器计算得到受热面灰渣厚度，吹灰控制器处理灰渣厚度的信息，与阈值对比判断是否需要吹灰，并发出启动吹灰或停止吹灰的指令，控制吹灰执行器启动吹灰或停止吹灰。

作为优选：所述步骤S2中，受热面灰渣厚度计算公式为：

式中：δ为灰渣厚度，mm；H为超声波发射器到受热面的距离，mm；t表示超声波发射到接收的时间间隔，s；V_T为超声波在温度T时的传播速度，mm/s。

作为优选：所述步骤S2中，当受热面灰渣厚度大于阈值时，吹灰控制器发出吹灰指令，控制吹灰执行器启动吹灰；当受热面灰渣厚度降低到阈值以下时，吹灰控制器发出停止指令，控制吹灰执行器停止吹灰。

本发明的有益效果是：

1)本发明通过超声波测距系统测得受热面灰渣厚度，可以根据受热面结渣情况，有针对性的进行吹灰，减少了吹灰损失，提高了吹灰效率。

2)本发明的超声波测距系统还包括冷却装置，能保护超声波发射器和超声波接收器不被高温损坏，保证了装置的安全性。

附图说明

图1为基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统结构示意图；

图2为基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统吹灰控制方式流程图。

附图标记说明：吹灰介质储罐1、吹灰控制器2、吹灰执行器3、超声波发射器4、超声波接收器5、超声波信号处理器6、锅炉受热面7。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例一

本申请实施例一提供一种基于超声波测距的锅炉受热面积灰结渣吹灰系统，利用超声波测量积灰结渣的原理：超声波发射器发出超声波，根据超声波接收器接到超声波的时间差计算发射器与受热面的距离。当受热面结渣时，接收超声波的时间差变短，从而推测得到灰渣厚度，判断是否需要进行吹灰。其结构包括超声波测距系统、吹灰控制系统和吹灰执行系统。所述的超声波测距系统包括超声波发射器4和超声波接收器5，超声波发射器4和超声波接收器5布置在锅炉炉墙上，用于测量超声波发射和接受的时间差；所述吹灰控制系统包括吹灰控制器2和超声波信号处理器6，超声波发射器4和超声波接收器5连接超声波信号处理器6，超声波信号处理器6连接吹灰控制器2，由超声波信号处理器6计算得到受热面积灰结渣的厚度，吹灰控制器2处理灰渣厚度的信息，与阈值厚度对比判断是否需要吹灰，并发出启动吹灰或停止吹灰的指令。所述吹灰执行系统包括吹灰执行器3，吹灰控制器2连接吹灰执行器3，根据吹灰控制系统发出的指令进行针对性的吹灰工作。吹灰控制器2连接吹灰介质储罐1。

所述超声波测距系统还包括冷却装置，用于保护超声波发射器和超声波接收器不被高温损坏。在炉膛外布置冷却风循环系统，用于冷却保护超声波发射器和超声波接收器，并在炉膛出口外形成具有一定压力的风帘，防止炉内正压时火焰喷出。

实施例二

所述超声波测量系统的灰渣厚度计算公式为：

式中：δ为灰渣的厚度，mm；H为超声波发射器到受热面的距离，mm；t表示超声波发射到接收的时间间隔，s；V_T为超声波在温度T时的传播速度，mm/s。

系统工作时，超声波由超声波发射器4发出，到达锅炉受热面7表面，经过锅炉受热面7反射被超声波接收器5接收。超声波信号由超声波信号处理器6处理得到受热面灰渣厚度，并判断是否需要吹灰。当受热面灰渣厚度大于一定阈值时，吹灰控制器2发出吹灰指令，控制吹灰执行器3启动吹灰；当受热面灰渣厚度降低到阈值以下时，吹灰控制器2发出停止指令，控制吹灰执行器3停止吹灰。

与现有传统吹灰系统相比，本发明可以通过超声波测距系统实时监控受热面表面的灰渣厚度情况，并将厚度信号反馈给吹灰控制器，使吹灰控制器及时做出相应的指令，有针对性的进行吹灰，减少了吹灰损失，提高了吹灰效率。