一种简易灰污热流探针的研制及应用.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 2003年学术会议论文 编号：033143 一种简易灰污热流探针的研制及应用 曹欣玉，兰泽全，赵显桥，饶娃，周志军，周俊虎，刘建忠，岑可法 (浙江大学热能工程研究所，能源洁净利用与环境工程教育部重点实验室， 浙江杭州310027) 摘要：热流是表征热系统换热效率的一个重要参 控系统，以指导、优化吹灰，主要包括以 数，是灰污在线监测中的一个重要物理量。本文 下三个方面：①根据炉膛出口烟温变化来 基于傅立叶导热定律，设计了一种既能在灰污状 诊断；(参以热流计为诊断传感器；(爹直接 态下动态监测热流变化，又能获得不同燃料初始 诊断(照像或摄像、红外成像相机、Fourier 沉积物沉积特性及沉积机理的探针，该探针能准 变换红外发射光谱)o其中热流计是应用 确模拟水冷壁、过热器等受热面的灰沉积过程。 最多的灰污诊断手段，用热流计表面的灰 通过新汶两种煤浆的对比燃烧试验，证明了其可 污状况来模拟其附近受热面灰污的产生 行性，从而为研究灰沉积行为、沉积物特性及沾 和发展过程。目前我国在此领域开展的工 污结渣机理提供一种新的、有效的手段。 作还很少有报导。本文基于傅立叶导热定 关键词：灰沉积；探针；热流密度；初始沉积层 律研制了一简易的灰污热流探针，此探针 1．引言 具有两大主要功能：其一是通过与数采仪 灰沉积是困扰燃煤锅炉的一个十分 和计算机相连，可在线动态监测不同燃 严重的问题。灰污的存在对锅炉安全、经 料、不同受热面灰沉积过程中吸收热流的 济运行极为不利，主要原因有两方面：一 变化情况，从而获取沉积物导热特性；其 是灰沉积会引起锅炉金属管壁的磨损、腐 二是通过探针灰沉积物微观结构及物相 蚀；其二是大大增加了烟气侧热阻，降低 分析，通过比较沉积速率、灰渣颜色、形 了热效率。如在燃煤炉燃烧室上沉积约10 态及微区形貌，可获知初始沉积层的形成 斗m厚的亚微尺寸颗粒沉积物，就可使传 过程及相对沾污结渣趋，以进一步探明沾 热热阻增加一倍田；当炉管上灰沉积物厚 污结渣机理。 度由1衄增至2咖时，传热量下降 2．灰污热流探针的设计原理 28％ra]。灰粒沉积到受热面后，相当于在 根据傅立时定律，对于一维稳态导 受热面与烟气间增加了一绝热层，从而减 热，只要获得传热方向上两点间的温差， 少了传热量。 而导热系数由材质确定，就可得到热流密 能源可持续发展战略要求提高热系 度。即： ’ 统的热效率和可靠性。吹灰不及时和吹灰 q=l(tl—t2)／d=A·Atld 过频都会对锅炉的安全性、经济性带来严 =at／(d／t)=m16 重危害。热流是表征换热强弱的一个重要 式中g为通过I、2两点间的热流，w／m2； 参数，对吸收热流的在线监测是制定最佳 A为导热系数wl(m·℃)；d为1、2两点 吹灰策略的主要依据之一。近年来，基于 间的距离，m；6为热阻，m2k／w。 知识系统的快速发展为系统在线监测知 基于此原理设计了一种能测量灰污 识诊断工具的开发创造了有利条件。国外 状态下热流变化的探针，其结构示于图I。 在灰污的动态监控方面已开展了大量研 其主体为一厚约10mm的不锈钢片，它