一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统及其运行方法
阅读说明：本技术 一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统及其运行方法 (Liquid slag discharging furnace slag outlet on-line intelligent coke cleaning system and operation method thereof ) 是由 张亮 王大伟 王琳 祝鑫阳 杨桢 王义丹 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统及其运行方法,清焦系统包括输送通道、清焦装置和视觉采集装置,输送通道用于隔热输送熔融态熔渣,其一端与液态排渣炉出渣口连通,另一端接通至熔渣冷却池；清焦装置用于清除输送通道内部的结焦熔渣；视觉采集装置用于监测输送通道内部的熔渣结焦状态,并能够控制清焦装置启动清焦作业。该系统整体采用密封型设计,杜绝现有开放式熔渣排渣系统带来的操作环境恶劣,现场粉尘飞扬的问题,装置具有投资小、智能化、运行可靠的特点,能实现熔渣的在线清除,并智能化预测熔融物流场变化,通过预判干预方法实时保持流道通畅性,无需人工捅渣操作,避免了高温环境下熔渣飞溅造成的人员烫伤事故。(The invention provides an online intelligent decoking system for a slag hole of a liquid slag tapping furnace and an operation method thereof, wherein the decoking system comprises a conveying channel, a decoking device and a visual acquisition device, the conveying channel is used for conveying molten slag in a heat insulation manner, one end of the conveying channel is communicated with the slag hole of the liquid slag tapping furnace, and the other end of the conveying channel is communicated with a slag cooling pool; the coke cleaning device is used for cleaning the coking slag in the conveying channel; the vision acquisition device is used for monitoring the slag coking state in the conveying channel and can control the decoking device to start the decoking operation. The system integrally adopts a sealed design, the problems of severe operating environment and flying of field dust caused by the existing open slag-off system are solved, the device has the characteristics of small investment, intelligence and reliable operation, the on-line slag removal can be realized, the flow field change of a melt is intelligently predicted, the smoothness of a flow channel is kept in real time by a prejudgment intervention method, the manual slag poking operation is not needed, and the personnel scalding accident caused by the splashing of the slag in a high-temperature environment is avoided.)
技术领域
本发明涉及锅炉出渣口自动清焦技术领域，具体涉及一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统及其运行方法。
背景技术
生活垃圾、工业固体废物、农业固体废物、污水厂污泥和危险废物在专用设备中高温燃烧，使可燃废物转变为二氧化碳和水等简单无机物。焚烧后的重量减量率一般大于70％，体积减量率大于80％，可大大减少废物量，同时彻底杀灭各种病原体。通过热能回收装置还可回收热能，实现废弃物的减量化、无害化和资源化。
液态排渣炉具有火焰在燃烧室内扰动强烈，传热传质好，热强度和燃烧效率高，物料在燃烧区滞留时间长、燃烧稳定、有机废物裂解充分、设备布置紧凑等一系列优点，使得液态排渣炉在含有机废液焚烧、造纸黑液处理等领域有长足的应用及发展空间。
特别对于废液的焚烧，在高温下废液中有机碱盐完全转化，使得固体无机碱纯度较高，可以很方便实现碱回收，辅助回收的碱盐为化工工艺生产带来较为理想的经济效益。
通常情况下液态排渣焚烧炉膛底部采用单侧设置有敞口的液态排渣装置(如图1所示)，该炉型排渣装置很难可靠运行，一方面熔渣的粘性是在温度高于熔渣熔点时，随着温度越高熔渣的粘性越小，所以运行时必须加大辅助燃料消耗量以提高炉膛底部的温度才能满足液态排渣的要求；另一方面敞口的液态排渣装置对大气辐射换热量很大，其传热过程非常迅速，致使熔渣极易因降温而粘附在液态排渣装置的壁面上开始形成局部堵塞，逐渐整个液态排渣装置将无法正常运行。
上述情况下传统液态排渣炉出渣口堵塞后，均需人工操作，而熔渣排渣系统处于高温状态，设备工作环境恶劣，捅渣过程中操作人员即便穿有防护服，烫伤事故也时有发生，因而急需一种能自动化清理出渣口的机构，确保液态排渣炉稳定运行。
中国专利CN206494908U“一种用于固定床液态排渣气化炉的侧面排渣装置”，仅是将液态排渣炉排渣装置进行简单侧面引流，再转向炉底向下进行密封收集，不能解决熔渣内部堵塞的问题。
另一发明申请专利CN201911335768.3“锅炉溜槽清除结焦装置”是采用在原有出渣口外部简单安装支撑外壳，再利用伸缩组件带动清焦组件升降，与此同时，伸缩组件还可以沿滑台移动，从而带动清焦组件沿过滤溜槽移动清除结焦。该方式不能实现出渣口全密封，依然存在火花四溅风险，并且清焦机构自动化操作的可靠性、稳定性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统及其运行方法，该系统通过自动化、智能化机构实现对锅炉出渣口在线清焦，改变现有传统出渣口采用人工捅渣方式，采用自动化手段清除熔渣结渣块，无需人工捅渣操作，避免了高温环境下熔渣飞溅造成的人员烫伤事故，整体提升液态排渣炉高效、安全、节能、环保性。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一方面，本发明提供一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统，包括：
输送通道，所述输送通道用于隔热输送熔融态熔渣，其一端与液态排渣炉出渣口连通，另一端接通至熔渣冷却池；
清焦装置，所述清焦装置用于清除所述输送通道内部的结焦熔渣；以及
视觉采集装置，所述视觉采集装置用于监测所述输送通道内部的熔渣结焦状态，并能够控制所述清焦装置启动清焦作业。
本发明采用将熔渣输送与熔渣冷却功能分离设计的原则，即排渣装置采用隔热输送通道输送高温熔渣，避免在输送过程中熔渣过度冷却，熔渣流出输送通道后进入后续冷却系统，在冷却系统中降温、凝固，并实现热能回收。该输送通道与清焦装置为整体密封型设计，杜绝现有开放式熔渣排渣系统带来的操作环境恶劣，现场粉尘飞扬的问题。
优选的，所述输送通道包括交叉一体成型的第一输送通道和第二输送通道，所述第一输送通道的一端与液态排渣炉出渣口连通，靠近第二输送通道的另一端设有用于清除所述第一输送通道内部结焦熔渣的第一清焦装置；所述第二输送通道的一端接通至熔渣冷却池，靠近第一输送通道的另一端设有用于清除所述第二输送通道内部结焦熔渣的第二清焦装置。
进一步优选的，所述第一输送通道和第二输送通道的连接处设有分别用于安装第一清焦装置和第二清焦装置的套筒；各所述套筒与输送通道的连接处均密封设有隔热垫，各所述套筒远离输送通道的一端均设有风扇。
进一步优选的，所述第一清焦装置布置于正对液态排渣炉出渣口，便于顺利对第一输送通道清焦；所述第二清焦装置布置于第二输送通道轴向上方，便于其顺利向下清焦。
进一步优选的，所述第一清焦装置和第二清焦装置均通过支撑架安装于平台上和/或液态排渣炉侧壁上。
进一步优选的，所述第一输送通道和/或第二输送通道上设有所述视觉采集装置，带有监测输送通道内部熔渣结焦状态的耐高温可视化窗口。
优选的，所述清焦装置包括滑轨、与滑轨平行布置的齿条以及可沿滑轨滑动的清焦机构，所述清焦机构包括电机、减速机、与电机传动连接的清焦杆以及与清焦杆另一端连接的旋转刀头，所述减速机上的齿轮与齿条相啮合。
优选的，所述输送通道为采用隔热材料形成的密封式管道结构。
进一步优选的，所述输送通道的截面为耐热耐腐蚀钢材层和形成于耐热耐腐蚀钢材层外表面的保温隔热层，或者为耐火砖材料层和形成于耐火砖材料层外表面的碳钢层。
另一方面，本发明提供一种运行方法，采用上述的清焦系统，所述运行方法包括：
当输送通道处于正常排渣工况时，高温熔融状熔渣从液态排渣炉出渣口流入输送通道内，最后流入熔渣冷却池内进行冷却；
当输送通道处于结焦工况时，视觉采集装置对采集的输送通道内熔渣结焦状态的视觉异常信息进行处理，判断其满足结焦条件便向清焦装置传递清焦信号，清焦装置在获得清焦信号后，启动清焦程序对输送通道内的结焦进行清理，视觉采集装置能实时通过画面方式将执行情况传送至远程操作员系统。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
其一，本发明采用将熔渣输送与熔渣冷却功能分离的原则，排渣装置采用隔热输送融到输送熔渣，避免在输送通道输送过程中熔渣过度冷却，始终保持熔渣具有高于熔点的一定过热度，使熔渣流动中避免底部凝结，因而在长期稳定流动过程中避免熔渣冷凝块的产生。
其二，本发明采用视觉智能化控制技术与传统热工技术相结合的研究方法，自动化除焦装置利用自动旋转式刀头清除熔渣结焦块，无需人工捅渣操作，避免了高温环境下熔渣飞溅造成的人员烫伤事故。
其三，本发明采用整体密封型设计，杜绝现有开放式熔渣冷却系统带来的操作环境恶劣，现场粉尘飞扬的问题。
其四，本发明采用熔渣热流场监视算法，实现熔渣流动状态、流动温度在线监视，并能根据熔融物流动状态的变化将物场信号转化为数字化变量信号，通过视觉数字化实现清焦装置智能化实时运行，实时维持输送通道内通畅，从源头避免输送通道堵塞。
综上所述，本发明具有投资小、智能化、运行可靠的特点，能实现熔渣的在线清除，并智能化预测熔融物流场变化，通过预判干预方法实时保持输送通道的通畅性。
附图说明
图1是背景技术中的现有清焦系统结构示意图；
图2是本发明实施例一的清焦系统结构示意图；
图3是本发明实施例一的清焦装置详细结构示意图；
图4是本发明实施例一的输送通道截面结构示意图一；
图5是本发明实施例一的输送通道截面结构示意图二；
图6是本发明实施例二的清焦系统结构示意图。
附图标记：1-液态排渣炉；2-输送通道；3-熔渣冷却池；4-清焦装置；5-套筒；6-隔热垫；7-支撑架；8-风扇；9-耐高温可视化窗口；10-视觉采集装置；11-平台；2a-第一输送通道；2b-第二输送通道；21-耐热耐腐蚀钢材层；22-保温隔热层；23-耐火砖材料层；24-碳钢层；4a-第一清焦装置；4b-第二清焦装置；41-滑轨；42-齿条；43-电机；44-减速机；45-清焦杆；46-旋转刀头；47-齿轮。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
下面结合附图2至6和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例一：
如图2所示，本实施例提供一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统，该系统包括输送通道2、清焦装置4和视觉采集装置10，其中所述输送通道2用于隔热输送熔融态熔渣，其一端与液态排渣炉1出渣口密封连通，另一端接通至熔渣冷却池3；所述清焦装置4用于清除所述输送通道2内部的结焦熔渣；所述视觉采集装置10用于监测所述输送通道2内部的熔渣结焦状态，并能够控制所述清焦装置4启动清焦作业。
其中，所述输送通道2包括交叉一体成型的水平段第一输送通道2a和垂直段第二输送通道22b，所述清焦装置4包括第一清焦装置4a和第二清焦装置4b；所述第一输送通道2a的一端与液态排渣炉1出渣口连通，靠近第二输送通道22b的另一端设有用于清除所述第一输送通道2a内部结焦熔渣的第一清焦装置4a；所述第二输送通道22b的一端接通至熔渣冷却池3，靠近第一输送通道2a的另一端设有用于清除所述第二输送通道22b内部结焦熔渣的第二清焦装置4b。优选的第一输送通道2a有水平向下倾角，优选倾角1°～8°。
本实施例中，所述第一输送通道2a和第二输送通道22b的连接处集成有分别用于安装第一清焦装置4a和第二清焦装置4b的套筒5。各所述套筒5与输送通道2的连接处均密封设有隔热垫6，隔热垫6中部开设有供清焦装置4的清焦杆45穿过的开孔，隔热垫6用于防止输送通道2内的热量逸出，减少热量损失；各所述套筒5远离输送通道2的一端均设有风扇8，风扇8用于防止套筒5内的温度过高，从而导致清焦装置4受损。
如图3所示，所述清焦装置4包括滑轨41、与滑轨41平行布置的齿条42以及可沿滑轨41滑动的清焦机构，所述清焦机构包括电机43、减速机44、与电机43传动连接的清焦杆45以及与清焦杆45另一端连接的旋转刀头46，所述减速机44上的齿轮47与齿条42相啮合，所述电机43、减速机44、清焦杆45和旋转刀头46形成一整体结构可沿滑轨41滑动。所述电机43为正反转电机，正转时，电机43通过清焦杆45传动旋转刀头46旋转，减速机44传动齿轮47沿齿条42长度方向向前移动，继而带动清焦机构整体沿滑轨41滑动，使得旋转刀头46伸入对应的结焦位置进行旋转切削；反之，电机43反转时，清焦机构整体沿滑轨41反向滑动直至复位。由于采用旋转剪切的方式，剪切时力量大，能保证结焦物质的切削，维持流道通畅，使得高温熔渣能顺利流出，而不带来其他安全隐患。
为了更好地监测输送通道2内部熔渣的结焦状态，在所述第一输送通道2a和第二输送通道22b交叉点的外角处设有耐高温可视化窗口9，耐高温可视化窗口9外的套筒5上对应设有视觉采集装置10，视觉采集装置10透过耐高温可视化窗口9实时监测输送通道2内的结焦情况。
为了避免输送熔渣时产生热量损失，所述输送通道2为采用隔热材料形成的密封式管道结构。具体的，本实施例中，所述输送通道2的截面为耐热耐腐蚀钢材层21和形成于耐热耐腐蚀钢材层21外表面的保温隔热层22(如图4)，或者为耐火砖材料层23和形成于耐火砖材料层23外表面的碳钢层24(如图5)。
本实施例还提供一种上述清焦系统的运行方法，包括：
当输送通道2处于正常排渣工况时，高温熔融状熔渣(1000℃以上)从液态排渣炉1出渣口流入输送通道2内，最后流入熔渣冷却池3内进行冷却；
当输送通道2处于结焦工况时，视觉采集装置10对采集的输送通道2内熔渣结焦状态的视觉异常信息进行处理，判断其满足结焦条件便向清焦装置4传递清焦信号，清焦装置4在获得清焦信号后，启动清焦程序对输送通道2内的结焦进行清理，视觉采集装置能实时通过画面方式将执行情况传送至远程操作员系统。
实施例二，本实施例与实施例一的区别在于：
如图6所示，第一清焦装置4a通过支撑架7安装于平台11上，第二清焦装置4b通过支撑架7安装于液态排渣炉1侧壁上，视觉采集装置10通过支撑架7安装于平台11上。其中，第一清焦装置4a和第二清焦装置4b所采用的具体结构包括但不限于实施例一所阐述的内容，只要能够实现旋转刀头46伸入输送通道2内旋转切削即可。
此外，视觉采集装置，可有效获取高温光源的光线，清晰成像，并能根据高温熔渣在溜槽内的流动形态、光线强弱及流动液位的变化，基于运动仿真算法，提前判断流道内熔融物的温度物性参数的变化，为液态排渣炉膛下部燃烧器的操作运行提供反馈信息，并同时结合预判信息给清焦装置发起启动清焦信号，始终维持排渣的稳定流动。还能将视觉监视画面通过5G等信息传递方式，实时反馈给远程操作管理员及相关人员。视觉采集装置采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种液态排渣炉出渣口在线智能化清焦系统，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，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。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
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