專利名稱：帶有流體分配器和測量值采集裝置的設(shè)備以及用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐的方法
帶有流體分配器和測量值采集裝置的設(shè)備 以及用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括流體分配器的設(shè)備，所述流體分配器具有至 少一條帶有入口和出口的流動通道，其中所述入口與一流體輸入管連
接，并設(shè)置有用于使流體分配器運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。這種設(shè)備例如可以用來 凈化燃燒系統(tǒng)的鍋爐。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行有煙氣流過 的帶有這種設(shè)備的鍋爐的方法。
與燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行相關(guān)，特別重要的是要實(shí)現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)化方面的 高的效率。為此，使高溫?zé)煔庠诖罅繐Q熱器旁流過，從而將熱量傳遞 到在換熱器中流過的換熱介質(zhì)，特別是水。但是，在高溫?zé)煔馀c這些 換熱器接觸時(shí)，污物、炭黑等等附著在它們上面，這些污物在不長的 時(shí)間后便會妨礙熱量從煙氣傳到換熱介質(zhì)上。因此，要求按規(guī)定的時(shí) 間間隔從換熱器上清除這些污物。
為了清洗這些換熱面或者還有鍋爐壁，例如釆用如在wo
96/38704中所述的清洗機(jī)。由EP 1 259 762 Bl得知一種節(jié)省位置地構(gòu) 造的清洗機(jī)。
這種清洗機(jī)，特別是所謂的噴水槍清洗機(jī)具有一噴水槍，用它可 將集束的水束穿過爐腔噴射在對面的鍋爐壁或換熱器上，從而去除附 著在那里的污物。這種清洗可以在燃燒系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)這 個(gè)清洗過程，水束的命中區(qū)在待清洗表面上沿規(guī)定路徑(亦稱為噴射 圖)行進(jìn)。這個(gè)路徑一般是曲折形的，并按要求繞過清洗區(qū)內(nèi)的障礙、 開口或其他敏感區(qū)。由于水束的動能和擠入沉積物氣孔內(nèi)的水的沖擊 或者蒸發(fā)促使由炭黑、爐渣和灰燼組成的污物剝落。
此外還已知，用不同的傳感器檢查或監(jiān)控?fù)Q熱面和鍋爐壁的污染， 然后進(jìn)行針對性的清洗。例如由DE 196 40 337已知一種用來判定和 清除加熱面上的結(jié)渣的方法，其中，在蒸汽鍋爐內(nèi)部所選取的加熱區(qū)
的管子上測量換熱介質(zhì)的溫度。將這個(gè)測量出的溫度與清潔加熱面的
基準(zhǔn)溫度比較。那么作為比較結(jié)果便可以確定熱交換是否充分，或 者是否必須進(jìn)行清洗。此外，由DE 196 05 287得知一種用來控制鍋 爐運(yùn)行時(shí)間的方法和設(shè)備。這里還建議，為了產(chǎn)生關(guān)于沉積機(jī)制或從 旁邊流過的灰塵顆粒的其他信息，宜檢測和分析沉積周圍的溫度分布。 這里，例如可以識別出高溫灰塵顆粒，它們可能向前造成在鍋爐壁上 或內(nèi)部構(gòu)件上的附著。為了采集這些信息，建議設(shè)置一伸入鍋爐內(nèi)的 沉積物傳感器，例如CCD攝像機(jī)。
由DD 281452 B5已知一種特別有效和方便地實(shí)施的可選擇地進(jìn) 行清洗的方法，其中，將待清洗鍋爐壁劃分成各單獨(dú)的表面并加以監(jiān) 測。只有在到達(dá)規(guī)定的特征值時(shí)才開動對于這些單個(gè)面積的針對性的 清洗過程。
法是所謂的溫度分布圖示法、聲波高溫測定法或紅外高溫測定法。借 助于這種測量值采集系統(tǒng)，可以確定關(guān)于在鍋爐內(nèi)部目標(biāo)的溫度、煙 氣溫度、煙氣流動速度、附著污物等等的信息。
當(dāng)今釆用的用來監(jiān)測燃燒過程、換熱器結(jié)渣程度、換熱器的清洗 和這些單個(gè)過程的控制的系統(tǒng)越來越復(fù)雜和昂貴。并且至少部分缺失 測試所獲得的信息的可能性，因此常常會進(jìn)行不必要的清洗過程。此 外，在鍋爐內(nèi)部尚未設(shè)計(jì)有燃燒過程監(jiān)測系統(tǒng)的燃燒設(shè)備只能用非常 高昂的費(fèi)用進(jìn)行改裝，其中常常必須打穿鍋爐壁。因此對于其安裝也 需要比較長的鍋爐停機(jī)時(shí)間。
由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是，至少部分解決針對于現(xiàn)有技術(shù)所提 到的那些問題。特別是，應(yīng)該提供促使燃燒系統(tǒng)有效運(yùn)行的設(shè)備和方 法。此外，還應(yīng)該提供這樣的可能性，即，能夠用爐腔監(jiān)測裝置快速 和經(jīng)濟(jì)地補(bǔ)充裝備已有的燃燒系統(tǒng)。
上述目的通過按權(quán)利要求1特征的設(shè)備以及按權(quán)利要求13特征的
用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐的方法得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明其他有利的設(shè)計(jì) 在各從屬權(quán)利要求中給出。應(yīng)該指出，在權(quán)利要求中各自列出的特征
可以按照任何在技術(shù)上有價(jià)值的方式相互組合，并表現(xiàn)為屬于本發(fā)明 的另外一些設(shè)計(jì)。說明書，特別是與附圖相結(jié)合，公開了本發(fā)明的改 進(jìn)結(jié)構(gòu)。
據(jù)此，本發(fā)明的設(shè)備包括一流體分配器，它具有至少一條帶有入 口和出口的流動通道，其中所述入口可與一流體輸入管連接，并設(shè)置 有用來使流體分配器運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，并且，設(shè)置穿過出口用來采集環(huán)境 參數(shù)的附加器件。
"流體分配器"特別是指一種類似于管子的結(jié)構(gòu)，它在其中心包 括一流動通道。流體分配器通常是一根細(xì)長的管子，其中，在至少一 個(gè)末端區(qū)域附近可以設(shè)置彎曲、擴(kuò)展或收縮部(例如為了控制流體的 流動性能)、管接頭、加裝件等等。流體分配器特別表現(xiàn)為用于清洗器 的所謂的吹管。還完全可以使該設(shè)備具有多個(gè)流體分配器和/或流體分 配器具有多個(gè)流動通道。但是優(yōu)選采用具有唯——個(gè)流體分配器的設(shè) 備結(jié)構(gòu)型式，它只有唯——條流動通道。此外入口可以包含轉(zhuǎn)接器、 管接頭、閥門等等，使得用于流體(水、蒸汽、空氣等等)的輸入管 可以這樣固定在流體分配器上，即，其連接也能承受在運(yùn)行中的高的 運(yùn)動速度或加速度。輸入管有利地是柔性的并可以至少部分耐高溫。 這種輸入管在設(shè)計(jì)方面的一種可能性是金屬軟管，其中，它也可以包 括許多同心的軟管套管。
其次設(shè)置有用來使流體分配器運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)可以包括機(jī) 械的、磁力的、機(jī)電的、氣動的或其他驅(qū)動裝置。所說"運(yùn)動"特別 是指擺動，但是這里流體分配器也可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和/或平移。原則上還 可以使多種運(yùn)動方式至少在部分時(shí)間進(jìn)行疊加。
按照本發(fā)明，設(shè)置穿過出口用來采集環(huán)境參數(shù)的附加器件。這些 器件特別可以包括聲波發(fā)生器、聲波接收器、光學(xué)器械(攝像機(jī)、高 溫計(jì)、激光器等等)、輻射導(dǎo)體、傳感器、用于上述元件中至少一個(gè)的 支架等等。所說環(huán)境參數(shù)特別是指鍋爐內(nèi)部的狀態(tài)值，例如鍋爐內(nèi)部 溫度、煙氣的流動速度和/或溫度、到鍋爐內(nèi)部目標(biāo)的距離、換熱器的 結(jié)渣程度、鍋爐組成部分和/或裝入件的反射性能等等。環(huán)境參數(shù)特別
還包括參數(shù)的平均值、平面和/或空間分布、參數(shù)的變化特性等等。即 使原則上也可以同時(shí)或時(shí)間錯(cuò)開地檢測不同的環(huán)境參數(shù)，但還是優(yōu)選 采用結(jié)構(gòu)簡單的帶有用來精確檢測一個(gè)環(huán)境參數(shù)的器件的設(shè)備。
穿過出口進(jìn)行位于流體分配器外部和鍋爐內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)的檢 測，其中該檢測可以非接觸地進(jìn)行。因此用來采集環(huán)境參數(shù)的器件可 以例如不突出于流體分配器出口和/或(至少在部分時(shí)間)直接與鍋爐 內(nèi)腔接觸。
這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是，流體分配器現(xiàn)在不僅可以用作清洗機(jī)，而且 還得到其他功能。其中還可以例如利用流體分配器或設(shè)備的驅(qū)動裝置 來可變地使用所述用來采集環(huán)境參數(shù)的器件。已經(jīng)包括這種流體分配 器的系統(tǒng)可以方便地用這種環(huán)境參數(shù)釆集系統(tǒng)進(jìn)行改裝，因?yàn)橹恍枰?換流體分配器。因此可以避免在鍋爐壁上的新的孔或缺口。此外迅速
地更換流體分配器保證可以避免長的鍋爐停機(jī)時(shí)間。
按照本設(shè)備的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，有利的是，用來采集環(huán)境參數(shù)的器 件包括至少一個(gè)測量值接收器，該測量值接收器設(shè)置為與所述至少一 條流動通道的連接。這例如意味著，測量值接收器本身可以定位在至 少一條流動通道內(nèi)部。測量值接收器便可以持久地固定在那里，但是 也可以，將它在設(shè)備運(yùn)行期間僅部分時(shí)間固定在流動通道內(nèi)。測量值 接收器本身也可以定位在一個(gè)輔助空腔內(nèi)或離開流動通道一定距離 處，必要時(shí)也可往流動通道內(nèi)臨時(shí)安裝一信號線。
對于用來采集環(huán)境參數(shù)的器件，優(yōu)選規(guī)定其包括至少一個(gè)高溫 計(jì)。原則上對此特別考慮采用聲波高溫計(jì)或紅外線高溫計(jì)。對于聲波 高溫計(jì)，聲波發(fā)射器和聲波接收器定位在一個(gè)或幾個(gè)設(shè)備內(nèi)。這時(shí)發(fā) 出聲脈沖，其中由于聲速對溫度的依賴性可以獲得關(guān)于溫度和煙氣速
度的信息。但是由此只能產(chǎn)生在流體分配器一定位置上的測量值，因 為發(fā)射器和接收器必須相互精確地找正。因此優(yōu)選采用紅外線高溫計(jì)， 也稱為輻射溫度計(jì)。它特別是用于非接觸地測量溫度。因此可以確定 煙氣、火焰或鍋爐內(nèi)部目標(biāo)的紅外輻射，其基礎(chǔ)是所謂的 Stefan-Bolzmann定律，按照這個(gè)定律，對于理想黑體，輻射總功率
取決于絕對溫度。優(yōu)選的是頻鐠范圍包括3.9|im和/或l.lnm的紅外 線高溫計(jì)。
按照本設(shè)備的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，建議用來采集環(huán)境參數(shù)的器件至 少部分設(shè)置在一個(gè)可與流動通道斷開的旁路通道內(nèi)。從而提供了原則 上使測量過程和流體分配脫開關(guān)聯(lián)的可能性。為此，流體分配器有利 地設(shè)計(jì)為在入口附近帶有一彎曲部位，使得旁路通道基本上可同心地 一直延伸到出口。為了防止流體與用來釆集環(huán)境參數(shù)的器件接觸，這 個(gè)旁路通道可以斷開。為此可以設(shè)置密封件、閥、流動閘門等等。原 則上旁路通道還可以具有 一連接部位，它可以用 一 關(guān)閉閘門等等完全 關(guān)閉。在這種情況下，用來采集環(huán)境參數(shù)的器件也可以在部分時(shí)間暫 時(shí)撤離流體分配器。但是用來采集環(huán)境參數(shù)的器件和流體分配器之間 最好持久連接，因?yàn)檫@樣可以避免在安裝時(shí)重復(fù)精確找正。附加地或 選擇地，也可以設(shè)置保護(hù)裝置，以保護(hù)用來采集關(guān)于在鍋爐內(nèi)部存在 的溫度、氣體和/或壓力等環(huán)境參數(shù)的器件。
其次，在至少一條流動通道內(nèi)設(shè)置固定元件也是有利的，以固定 用來采集環(huán)境參數(shù)的器件。這例如適用于在流動通道內(nèi)部設(shè)置一信號 線的情況。在此，為了使它朝向出口布置，可以要求將它固定在流動 通道中央。為此可以部分時(shí)間或永久地在流動通道內(nèi)設(shè)置單獨(dú)的元件。 作為永久內(nèi)置組合的元件舉例，例如為流動控制器，它應(yīng)該使流體(在 流過一彎道后)在入口附近平穩(wěn)?，F(xiàn)在，這種流動控制器配備有用來 固定測量值接收器的這種元件。
按照本設(shè)備的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，用來使流體分配器運(yùn)動的機(jī)構(gòu)包括 一個(gè)帶有至少兩個(gè)可相互獨(dú)立控制的驅(qū)動裝置的擺動驅(qū)動裝置。最為 優(yōu)選的是采用帶有兩個(gè)直線驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)，它們特別是設(shè)計(jì)成模塊 化結(jié)構(gòu)。這里，擺動驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)例如可相互獨(dú)立調(diào)整的沿水平和垂 直方向的最大到110。的擺動角。在驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)方面特別應(yīng)該參考 WO 01/65179 Al。為了更詳細(xì)地闡明，也可以將那里對驅(qū)動裝置的說 明引入本文。
此外還建議，設(shè)置用來確定流體分配器位置的器件。特別是，所
述用于確定位置的器件是與擺動運(yùn)動的驅(qū)動裝置相組合的。例如可以 設(shè)置路程和/或角度和/或速度傳感器，它們與驅(qū)動裝置的零件連接。 因此能使根據(jù)驅(qū)動裝置的行駛路程精確地反饋到流體分配器的位置 上。位置確定例如包括流體分配器相對于設(shè)備基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和/或流體 分配器的方位和/或流體分配器相對于鍋爐壁的傾角。此外可以設(shè)置終 點(diǎn)開關(guān)等等，它們例如在設(shè)備運(yùn)行開始前可以用作隨后確定位置的基 準(zhǔn)點(diǎn)。
按照本設(shè)備另一種設(shè)計(jì)，它包括一個(gè)用于有煙氣流過的鍋爐的清 洗機(jī)。這特別是一種其流體分配器按吹管形式設(shè)計(jì)的清洗機(jī)，使其可 以持久地可回轉(zhuǎn)地定位于鍋爐壁內(nèi)。
在這種設(shè)備中，流體分配器特別優(yōu)選具有一噴嘴，以形成包括水 和蒸汽中至少一種組成部分的流體束，其中，噴嘴構(gòu)成了出口。所說 "噴嘴"特別是指在出口區(qū)內(nèi)流體分配器流動通道的越來越窄的橫截
面，其中出口最終具有在6mm至8mm范圍內(nèi)的直徑?，F(xiàn)在， 一測量 射束也可以和流體束一樣穿過噴嘴噴射到鍋爐的內(nèi)部區(qū)域。這里流體 束和測量射束最好可以跨過達(dá)5米、必要時(shí)甚至10米或甚至達(dá)到18 米的距離。
此外推薦一種帶有至少一個(gè)按本發(fā)明上述類型設(shè)備的燃燒系統(tǒng)鍋 爐，其中流體分配器這樣可運(yùn)動地設(shè)置在鍋爐內(nèi)，使得出口位于鍋爐 內(nèi)部。其中，優(yōu)選采用在鍋爐內(nèi)或鍋爐上安裝多個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
通過流體分配器伸入鍋爐內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的出口，可以發(fā)射流體束或 測量射束，它們至少可以到達(dá)鍋爐內(nèi)腔的大部。這一方面有這樣的優(yōu) 點(diǎn)，即，借助于流體束可以使流體分配器可到達(dá)的換熱器或鍋爐壁清 除污物，同時(shí)使測量射束可以到達(dá)比較大的區(qū)域?，F(xiàn)在設(shè)置多個(gè)設(shè)備 使得不同設(shè)備的多股測量射束可以到達(dá)鍋爐內(nèi)部區(qū)域，通過對所獲得 的測量值的疊加，可以得到關(guān)于環(huán)境參數(shù)的非常精確的信息。
這里特別有利的是，在鍋爐的一個(gè)水平平面區(qū)段內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè) 設(shè)備。所說"水平平面區(qū)段"特別是指鍋爐內(nèi)腔的一個(gè)區(qū)段，它具有 兩個(gè)基本上水平的端部區(qū)并在一定高度上延伸。這個(gè)平面區(qū)段的高度
在考慮流體分配器的運(yùn)動和測量射束可到達(dá)內(nèi)腔的情況下進(jìn)行選擇。 至少兩個(gè)設(shè)備可以面對面和/或基本上相互成直角設(shè)置，以便在處理測 量信號時(shí)可以采用簡單的計(jì)算算法，并可以廣泛覆蓋鍋爐內(nèi)部。所說
"面對面"通常不理解為，設(shè)備相互精確對齊地對置。而是兩個(gè)設(shè)備 最好在平面區(qū)段內(nèi)錯(cuò)開一定距離。某些情況下，在水平平面區(qū)段內(nèi)還 可以設(shè)置另外的設(shè)備。如果流體分配器在其未擺動的位置基本上相互 垂直布置，那么特別釆用"成直角的"布局。這里特別優(yōu)選采用這樣 的結(jié)構(gòu)，其中許多個(gè)設(shè)備彼此以基本上相同的間距設(shè)置在平面區(qū)段的 周邊。這許多流體分配器優(yōu)選用來共同監(jiān)測一個(gè)(水平)平面區(qū)段內(nèi) 的環(huán)境參數(shù)。這里特別是還可以檢查這個(gè)爐腔區(qū)段內(nèi)不同的環(huán)境參數(shù)
(燃燒火焰的溫度、位置、煙氣的流動路徑、鍋爐壁的污染等等)，其 中，必要時(shí)采用不同的用來采集環(huán)境參數(shù)的器件，和/或，使所存在的 用來采集環(huán)境參數(shù)的器件不同地運(yùn)行(例如用不一樣的波長、頻率、 強(qiáng)度等等)。
此外，對于該鍋爐，建議設(shè)置用于所述用來采集環(huán)境參數(shù)的器件 和所述用來確定至少一個(gè)流體分配器的位置的器件的信號的數(shù)據(jù)處理 裝置。該數(shù)據(jù)處理裝置可以配備軟件，它可相互校正和處理用來采集 環(huán)境參數(shù)的器件和用來確定至少一個(gè)流體分配器的位置的器件的信號 或測量值。特別是，用這種方式可以使鍋爐內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的測量值位 置精確地對應(yīng)。通過許多這種相對于水平或垂直基準(zhǔn)面的環(huán)境參數(shù)的 疊加，可以產(chǎn)生和描述在鍋爐的一個(gè)平面內(nèi)或甚至三維空間內(nèi)精確的 環(huán)境參數(shù)分布。因此例如可以確定煙氣的溫度和/或速度分布以及必要 時(shí)在鍋爐內(nèi)部火焰的位置和/或特性。由此可以預(yù)測和/或產(chǎn)生在空間 和/或平面內(nèi)的熱流、結(jié)渣程度、附著可能性、熱交換性能和/或其他 特征值。此外該數(shù)據(jù)處理裝置可以配備以檢測的環(huán)境參數(shù)的基準(zhǔn)值和/ 或基準(zhǔn)曲線，從而可以進(jìn)行實(shí)際測量值與這個(gè)基準(zhǔn)值或曲線的比較。 它允許反饋給燃燒系統(tǒng)中的燃燒過程和/或換熱過程。由此可以描述鍋 爐內(nèi)部過程的特別精確的圖像。為了這個(gè)目的，該數(shù)據(jù)處理裝置可以 配備存儲介質(zhì)和/或顯示單元。數(shù)據(jù)處理裝置可以做成單獨(dú)的結(jié)構(gòu)單
元，但是也可以設(shè)計(jì)成燃燒系統(tǒng)、鍋爐和/或設(shè)備的控制系統(tǒng)的組成部 分。此外數(shù)據(jù)處理裝置可以與"自學(xué)習(xí)"邏輯單元共同作用，從而可 以隨著運(yùn)行時(shí)間來改善測量結(jié)果的處理和/或預(yù)測。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，推薦一種用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐 的方法，所述鍋爐具有至少一個(gè)按上述類型的設(shè)備，其中，借助于該 設(shè)備，在部分時(shí)間內(nèi)在鍋爐中分布流體并在部分時(shí)間內(nèi)檢測鍋爐內(nèi)的 環(huán)境參數(shù)。這里特別優(yōu)選采用這種方案的方法，在這種方案中，流體 的分配和環(huán)境參數(shù)的采集按分開的時(shí)間間隔進(jìn)行。據(jù)此，該設(shè)備在一 個(gè)時(shí)間段內(nèi)用于流體分配或鍋爐清洗，而在另一個(gè)時(shí)間段內(nèi)用來采集 至少一個(gè)環(huán)境參數(shù)。特別優(yōu)選地，至少一個(gè)設(shè)備在不同時(shí)間段內(nèi)以不 同的運(yùn)動流程運(yùn)行，其中，例如在清洗過程中或流體分配期間根據(jù)路 徑和/或速度走出一種曲折形的噴射圖形，而在用來釆集環(huán)境參數(shù)的時(shí) 間段內(nèi)例如進(jìn)行鍋爐內(nèi)腔的逐行或平面形掃描。這里如果設(shè)置 一種用 于設(shè)備的可對運(yùn)動方向進(jìn)行單獨(dú)和獨(dú)立控制的驅(qū)動系統(tǒng)，則特別有利。 這造成這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，原先僅僅用于例如清洗過程的這個(gè)設(shè)備從現(xiàn) 在起也可以用于測量值采集。通過本發(fā)明的測量值采集系統(tǒng)可以對已 知清洗系統(tǒng)進(jìn)行方便的改裝。為此只需用將用來采集環(huán)境參數(shù)的器件 補(bǔ)充裝備于流體分配器，其中，必要時(shí)還必須使與此有關(guān)的運(yùn)行軟件 匹配。
此外，檢測鍋爐內(nèi)的溫度分布作為環(huán)境參數(shù)，是有利的。這里特 別是指鍋爐或燃燒系統(tǒng)運(yùn)行期間煙氣的溫度分布。由此可以進(jìn)行燃燒 特性的所謂在線診斷(鍋爐監(jiān)測)。特別是可以求出相對于鍋爐橫截面 或鍋爐縱剖面的溫度最大值的位置。鑒于希望這個(gè)溫度最大值盡可能 分布在鍋爐中心、以便均勻利用煙氣熱能和避免污物局部堆積的事實(shí)， 必要時(shí)可以快速進(jìn)行燃燒過程的校正。在線溫度測量還可以用來分析 以及必要時(shí)用來控制鍋爐內(nèi)火焰的位置。
按照本方法的一種優(yōu)良的改進(jìn)方案，多個(gè)設(shè)備的用來采集環(huán)境參 數(shù)的器件的信號被這樣進(jìn)行疊加，以實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)測量值的位置對應(yīng)。 為此多個(gè)設(shè)備的測量射束至少在部分時(shí)間重疊，使得形成例如不同的交叉點(diǎn)或交叉面，通過環(huán)境參數(shù)的疊加可以產(chǎn)生特別精確的測量值(例 如溫度分布)。
其次可以將檢測到的環(huán)境參數(shù)與基準(zhǔn)值比較，并根據(jù)這種比較至 少實(shí)施起動清洗過程或控制燃燒過程的措施。這里特別優(yōu)選采用這樣 的方法，即，根據(jù)比較既可以采取起動清洗過程也可以采取控制燃燒 過程的措施。關(guān)于起動清洗過程的措施，例如可以進(jìn)行用來清洗待起 動設(shè)備的選擇，其中附加地還可以匹配設(shè)備的運(yùn)行方式。此外還可以 通過點(diǎn)火方式，特別是燃料和/或氧化劑(例如空氣)的輸入，達(dá)到鍋 爐內(nèi)部熱流的改變?？梢杂蛇@種比較調(diào)節(jié)燃燒過程，其中，進(jìn)行燃料 相應(yīng)的定位和/或?qū)ρ趸瘎┹斎脒M(jìn)行定量和/或定性控制。這造成高溫 煙氣向換熱器內(nèi)的換熱介質(zhì)高效的熱傳遞和/或減少附著在換熱器上 的污物，如灰燼、炭黑和爐渣。
最后還建議，將用該設(shè)備檢測到的環(huán)境參數(shù)與鍋爐的其他傳感器 的測量值相結(jié)合。這特別是指，除用來采集裝置環(huán)境參數(shù)的器件外， 在鍋爐內(nèi)或鍋爐上還安裝有其他傳感器，它們同樣允許反饋到鍋爐的
(同一個(gè)或另一個(gè))環(huán)境參數(shù)上。例如可以在鍋爐內(nèi)設(shè)置在DE 196 40 337中所提出的傳感器。現(xiàn)在可以通過用本發(fā)明設(shè)備獲得的測量值來 校準(zhǔn)借助于傳感器在鍋爐壁附近產(chǎn)生的測量值。由此可以在必要時(shí)獲 悉是否在某個(gè)部位確實(shí)存在差的熱傳遞或者高溫?zé)煔馕匆韵Ｍ姆?式從這個(gè)部位旁邊流過。從而避免解釋錯(cuò)誤和不必要的清洗過程。
下面借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明及技術(shù)背景。應(yīng)該指出，附圖是 表示本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案，但本發(fā)明并不局限于此。圖中示意 表示


圖1:本發(fā)明設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施方案，
圖2:本發(fā)明設(shè)備作為清洗機(jī)的另一實(shí)施方案，
圖3:帶有多個(gè)本發(fā)明清洗機(jī)的燃燒系統(tǒng)的局部剖視圖，
圖4:在鍋爐水平剖面內(nèi)測量值采集的結(jié)果，
圖5:在鍋爐垂直剖面內(nèi)檢測到的環(huán)境參數(shù)的曲線。
圖1中表示出這樣的設(shè)備1，它包括具有一流動通道3并做有一
入口 4和一出口 5的流體分配器2。流體通過入口 4進(jìn)入吹管形式的 流體分配器2，流過彎曲部位21,然后，通過形成有一噴嘴14的出口 5，作為流體束15流出。其中流體束15可以跨過最多30米的距離。 這個(gè)流體束15特別用來清洗可到達(dá)的換熱器和/或爐壁區(qū)。這里為了 達(dá)到盡可能大的面積，流體分配器2可擺動地裝在鍋爐壁17上的一支 座22內(nèi)。這里，支座22設(shè)計(jì)成這樣，即，使流體分配器2可以擺動 一角度25 (從一個(gè)極限位置到對面的極限位置在約90?；蛏踔?10。的 范圍內(nèi))。此外優(yōu)選的是，支座22必要時(shí)還允許流體分配器2 (部分) 旋轉(zhuǎn)，但是阻止沿軸向運(yùn)動。為了實(shí)施擺動運(yùn)動，在鍋爐外部可設(shè)置 一個(gè)擺動驅(qū)動裝置(未畫出)，它在外部安裝于鍋爐壁17上?，F(xiàn)在， 該擺動驅(qū)動裝置作用在流體分配器位于鍋爐外部的部分區(qū)域上，并以 任意可自由規(guī)定的運(yùn)動速度控制其擺動運(yùn)動。
此外，所示流體分配器2在彎曲部位21區(qū)域內(nèi)具有一旁路通道9， 在它里面設(shè)置一測量值接收器7。旁路通道9的方位這樣選擇，即， 使測量值接收器7和出口 5對齊。為了避免在清洗過程中流體可能流 到旁路通道9部分區(qū)域內(nèi)或流向測量值接收器7，而設(shè)置一閘門20， 例如為閥的形式。測量值接收器7特別適合借助于紅外線輻射來確定 鍋爐內(nèi)部出口外面的溫度。
圖2則表示出這樣的設(shè)備，它設(shè)計(jì)成用于有煙氣流過的鍋爐的清 洗機(jī)12。為此，流體分配器2可回轉(zhuǎn)地支承在鍋爐壁17的一缺口 24 內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)流體分配器2的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(擺動區(qū)27)而設(shè)置兩個(gè)模塊 化結(jié)構(gòu)形式的按直線驅(qū)動裝置類型的驅(qū)動裝置11。為此一個(gè)驅(qū)動裝置 11固定在另一個(gè)驅(qū)動裝置11上并可以行駛。相互垂直設(shè)置的驅(qū)動裝 置11可相互獨(dú)立地控制，從而流體分配器的偏轉(zhuǎn)可以到達(dá)行駛范圍 (移動區(qū)26)內(nèi)的任何一個(gè)點(diǎn)。
流體分配器2同樣設(shè)計(jì)有一入口 4，流體輸入管6連接在它上面。 柔性的輸入管6例如與水源和/或蒸汽源連接。為了保證流體束盡可能 均勻地成形，在流體分配器2的流動通道3內(nèi)設(shè)置有流動控制器40。 它例如包括導(dǎo)流面，它們保證在流體分配器2內(nèi)部流體的層流。
現(xiàn)在，該流動分配器2還配備有用來穿過(未畫出的)出口5采 集環(huán)境參數(shù)的器件。這里，這些器件包括高溫計(jì)8，例如紅外線高溫 計(jì)，它具有一延伸到流體分配器2內(nèi)部區(qū)域中的信號線23,例如一光 波導(dǎo)體。為了保證信號線精確地朝向出口 5定位，將它與流動控制器 40 —起固定在中心。原則上該信號線23可以相對于流體分配器2或 流動通道3可動地設(shè)置，亦即例如在有清洗液流過流體分配器的清洗 過程中可以至少部分地從流體分配器2中取出。
此外清洗器12還包括一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)31，它一方面與高溫計(jì)8、 另一方面與清洗機(jī)12的驅(qū)動裝置11導(dǎo)電或信息技術(shù)連接。因此，可 以對借助于高溫計(jì)8獲得的信息連同通過驅(qū)動裝置21的路程測量器 28的數(shù)據(jù)連線29產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一起進(jìn)行校正。根據(jù)由此獲得的特征值， 例如可以通過導(dǎo)線30重新向驅(qū)動裝置11引入專門的控制指令，使得 可以有選擇地清洗鍋爐被污染的部分區(qū)域。當(dāng)然，所示數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 31可以用同樣方式與鍋爐的其他或另一些清洗機(jī)12連接。此外，該 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)31還可以包括存儲介質(zhì)、處理器和其他硬件及軟件。
現(xiàn)在圖3示意表示帶有一個(gè)有高溫?zé)煔饬鬟^的鍋爐13的燃燒系統(tǒng) 16的一部分的橫剖視。在鍋爐13的下部區(qū)域內(nèi)示意地表示出一火焰 35，它通過燃燒器33進(jìn)行控制。燃燒器33用來輸入燃料和/或氧化劑。 現(xiàn)在這里所產(chǎn)生的煙氣基本上垂直向上流向換熱器34。除了在鍋爐13 上部表示的例如按管束組形式的換熱器34外，還可以在火焰35和所 示換熱器34之間的鍋爐壁區(qū)域內(nèi)設(shè)置其他換熱器。其中，高溫?zé)煔馀c 換熱器34接觸，流過換熱器34的換熱劑(例如水)被加熱，因此可 以充分利用煙氣的熱能。
這里在鍋爐13內(nèi)表示了三個(gè)平面區(qū)段18，它們設(shè)計(jì)為至少部分 搭接。在每個(gè)水平平面區(qū)段18內(nèi)設(shè)置有多個(gè)設(shè)備1或清洗機(jī)12。對 于這里所示的具有基本上矩形橫截面的鍋爐12結(jié)構(gòu)，在一平面區(qū)段 18中，在每個(gè)側(cè)面上設(shè)置一臺清洗機(jī)12。借助于這些清洗機(jī)12可以 去除位于對面的或設(shè)置在其側(cè)面的鍋爐13區(qū)域和/或在那里定位的換 熱器34 (未畫出)可能形成的結(jié)渣。
在下面的平面區(qū)段18內(nèi)示意表示，測量射束32是如何與位于對 面的清洗機(jī)12交叉的。這時(shí)可以確定在鍋爐13內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的相應(yīng) 平均值，其中，通過將這些用測量射束32得到的測量值疊加，可以確 定環(huán)境參數(shù)的平面或者甚至空間分布。
借助清洗機(jī)12的測量射束32所得到的信息還可以例如用通過在 鍋爐13鍋爐壁區(qū)域內(nèi)的其他傳感器19產(chǎn)生的測量值或信號進(jìn)行校正。 由此可以用經(jīng)濟(jì)和簡單的方式獲得在鍋爐內(nèi)部有關(guān)溫度分布的顯著提 高的信息密度。此外，這種測量系統(tǒng)是內(nèi)置組合于清洗機(jī)12中的，故 而具有便于后續(xù)改裝的效果。
為了使鍋爐13高效地運(yùn)行，清洗機(jī)12通過數(shù)據(jù)連線29與一數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)31連接。根據(jù)用清洗機(jī)12產(chǎn)生的測量值或由此形成的在鍋 爐13內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的分布，可以有選擇和針對性地控制清洗機(jī)12的 清洗運(yùn)行和借助于燃燒器33的燃料和/或氧化劑輸入。為此例如也可 以考慮將燃燒器33與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)31連接37。
圖4和5表示了借助于本發(fā)明設(shè)備進(jìn)行測量值采集的結(jié)果。在圖 4中表示鍋爐13的一個(gè)基本上水平的橫截面。這里，基本上正方形結(jié) 構(gòu)的鍋爐13及鍋爐壁17不是在中心通流高溫?zé)煔?。這個(gè)差錯(cuò)可借助 于所示的在這個(gè)橫截面上的溫度分布識別出來。在圖4和5中表示的 數(shù)值(1080， 1060， 1040)是表示攝氏度數(shù)據(jù)，其中，線條表示等溫 區(qū)的邊界線。由圖可見，環(huán)境參數(shù)或者說溫度的最大值39偏離于鍋爐 13的中心38。因此，通常鍋爐13在結(jié)渣和/或熱流方面承受單邊負(fù)荷。 在識別了這種位置差錯(cuò)后，則可以著手在鍋爐壁17負(fù)荷或污染大的區(qū) 域內(nèi)進(jìn)行清洗，但還有利的是，通過控制燃燒過程使最大值39的位置 向中心38方向移動，。
在圖4和5兩個(gè)圖中，額外舉例示意表示了在鍋爐壁17上的一清 洗機(jī)12，其中表示出在每個(gè)平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)區(qū)。這里，虛線是表示關(guān)于 流體束15或測量射束32擺動角的邊界區(qū)。鑒于迄今為止希望清洗機(jī) 12按下述方式定位的事實(shí)，即，要盡可能達(dá)到鍋爐壁17的所有主要 部分，則這種覆蓋也可以用于鍋爐13內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的完全采集。對該
燃燒系統(tǒng)作了這種經(jīng)濟(jì)的完善補(bǔ)充，從而允許有選擇地清洗鍋爐l3
的鍋爐壁17并能使燃燒系統(tǒng)特別有效地運(yùn)行。
附圖標(biāo)記表
1 設(shè)備
2 流體分配器
3 流動通道
4 入口
5 出口
6 輸入管
7 測量值接收器
8 高溫計(jì)
9 旁路通道
10擺動驅(qū)動裝置
11 驅(qū)動裝置
12 清洗機(jī)
13 鍋爐
14 噴嘴
15 流體束
16 燃燒系統(tǒng)
17 鍋爐壁
18 平面區(qū)段 19傳感器
20 閘門
21 彎曲部位
22 支座 23信號線
24 缺口
25 角度
26 移動區(qū)
27 擺動區(qū)
28 路程測量器
29數(shù)據(jù)連接線 30導(dǎo)線
31 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
32 測量射束 33燃燒器 34換熱器
35 火焰
36 連接部位
37 連接
38 中心
39 最大值
40 流動控制器
權(quán)利要求
1. 包括流體分配器(2)的設(shè)備(1)，所述流體分配器具有至少一條帶有入口(4)和出口(5)的流動通道(3)，其中，所述入口(4)可與一流體輸入管(6)連接，并且設(shè)置有使流體分配器(2)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，其特征為:設(shè)置穿過所述出口(5)用來采集環(huán)境參數(shù)的器件。
2. 按權(quán)利要求l所述的設(shè)備(l)，其中，所述用來采集環(huán)境參數(shù) 的器件包括至少一個(gè)測量值接收器(7)，該測量值接收器設(shè)置為與所 述至少一條流動通道(3)連接。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(1)，其中，所述用來采集環(huán)境 參數(shù)的器件包括至少一個(gè)高溫計(jì)(8)。
4. 按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中，所述用來釆 集環(huán)境參數(shù)的器件至少部分設(shè)置在一個(gè)可與流動通道(3)斷開的旁路 通道(9)內(nèi)。
5. 按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1),其中，在所述至少 一個(gè)流動通道(3 )內(nèi)設(shè)置用于固定所述用來采集環(huán)境參數(shù)的器件的元 件。
6. 按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中，所述用來使 流體分配器運(yùn)動的機(jī)構(gòu)包括帶有至少兩個(gè)可相互獨(dú)立控制的驅(qū)動裝置(11)的擺動驅(qū)動裝置(10)。
7. 按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(l)，其中，設(shè)置有用于 確定流體分配器(2)位置的器件。
8. 按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中，該設(shè)備包括 一個(gè)用于有煙氣流過的鍋爐(13)的清洗機(jī)(12)。
9. 按權(quán)利要求8所述的設(shè)備(1),其中，所述流體分配器(2) 具有用于形成包括水和蒸汽中至少一種組成部分的流體束(15)的噴 嘴(14)，其中所述噴嘴(14)構(gòu)成所述出口 (5)。
10. 燃燒系統(tǒng)(16)的鍋爐(13)，帶有至少一個(gè)按上述權(quán)利要求 之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中，流體分配器(2)可運(yùn)動地設(shè)置在一 鍋爐壁(l7)上，使得出口 (5)位于鍋爐(13)的內(nèi)部。
11. 按權(quán)利要求10所述的鍋爐(13)，其中，在鍋爐(13)的一 個(gè)水平平面區(qū)段(18)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)設(shè)備(1)。
12. 按權(quán)利要求10或11所述的鍋爐(13)，其中，設(shè)置用于所述 用來釆集環(huán)境參數(shù)的器件和所述用來確定至少一個(gè)流體分配器(2 )位 置的器件的信號的數(shù)據(jù)處理裝置。
13. 用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐(13)的方法，其中，所述鍋爐 (13)具有至少一個(gè)按權(quán)利要求1至9之任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中，借助于該設(shè)備(l)，部分時(shí)間在鍋爐(13)內(nèi)分配流體，部分時(shí) 間檢測在鍋爐(13)內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)。
14. 按權(quán)利要求13所述的方法，其中，檢測鍋爐(13)內(nèi)的溫度 分布作為環(huán)境參數(shù)。
15. 按權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，將許多個(gè)設(shè)備(l) 的用來采集環(huán)境參數(shù)的器件的信號進(jìn)行疊加，以實(shí)現(xiàn)鍋爐(13)內(nèi)測 量值的位置對應(yīng)。
16. 按權(quán)利要求13至15之任一項(xiàng)所述的方法，其中，將檢測到 的環(huán)境參數(shù)與一基準(zhǔn)數(shù)值比較，并根據(jù)這種比較至少實(shí)施起動清洗過 程或控制燃燒過程的措施。
17. 按權(quán)利要求13至16之任一項(xiàng)所述的方法，其中，將用所述 設(shè)備(1)檢測到的環(huán)境參數(shù)與鍋爐(13)的其他傳感器(19)的測量 值相結(jié)合。
全文摘要
包括流體分配器(2)的設(shè)備(1)，所述流體分配器具有至少一條帶有入口(4)和出口(5)的流動通道(3)，其中所述入口可與一流體輸入管(6)連接，并設(shè)置有用來使流體分配器(2)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，其中，設(shè)置穿過出口(5)用來采集環(huán)境參數(shù)(特別是溫度分布)的器件(特別是紅外高溫計(jì))。此外，還推薦一種用于運(yùn)行有煙氣流過的鍋爐(13)的方法，所述鍋爐(13)具有至少一個(gè)所述設(shè)備(1)，借助于它，部分時(shí)間在鍋爐(13)內(nèi)分配流體，部分時(shí)間檢測在鍋爐(13)內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)。
文檔編號F28G3/16GK101379363SQ200780004136
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月3日
發(fā)明者B·穆斯曼, M·弗拉希 申請人:克萊德-貝格曼有限公司