專利名稱：一種蓄熱燃燒技術用蓄熱室性能測定方法
技術領域：
本發明專利屬于熱工檢測領域。
背景技術：
高溫空氣燃燒(High Temperature Air Combustion，簡稱HTAC)技術，也被稱為蓄熱燃燒技術，是20世紀90年代初在燃燒領域誕生的一項全新型燃燒技術，具有高效節能、低NOx污染、低燃燒噪音等諸多優越性。
蓄熱室包含兩部分一是用來盛裝蓄熱體的容器，另一部分就是包含在內部的蓄熱體。目前蓄熱室在實際生產中出現很多問題，例如，蓄熱室容易發生堵塞，蓄熱體容易碎裂、粘結，煙氣出口溫度過低，冷端設備腐蝕等。但對蓄熱燃燒技術中使用的蓄熱室沒有單獨的理論研究方法，設計計算時均是借用傳統的蓄熱式換熱器室的計算方法，目前主要有兩種理論一是盡量不改變換熱器的計算方法，將其類比作換熱器進行近似計算，比較有代表性的是夏克(Shack)理論。另一種是以豪森(Hausen)為代表的，研究蓄熱室縱向的溫度分布和溫度隨時間的變化規律，同時也研究蓄熱體內部的溫度分布規律。但這些方法一是誤差大，二是無法驗證。
發明內容
我們針對以上現狀，借助現代先進的測量技術，依據傳熱學理論，開發出了一種利用實際檢測與計算相結合來研究蓄熱室的新方法。可對在線使用的蓄熱室直接進行測量，然后通過對檢測數據進行分析，即可得出蓄熱室氣流流動和氣流橫截面等各點的溫度分布，直觀地顯示蓄熱室的狀況，指導及時對蓄熱室進行相應的維護，延長蓄熱室的使用壽命。
對于一套已經應用在加熱爐上的蓄熱室來說，其系統和使用條件基本上已經固定。
在正常生產中，可以認為其是處于穩定的工況下運行。由熱平衡分析可知，加熱期煙氣帶入蓄熱室的熱量Q可分成如下幾個部分1蓄熱體吸收的熱量；2維護結構吸收的熱量；3通過維護結構散失的熱量；4煙氣帶走的熱量；冷卻期同樣可按此原理分析，其中第二項維護結構吸收的熱量在穩態運行時可以忽略。
由于內外壁面溫度差的存在以及維護結構不可能是絕熱的，所以蓄熱室內部的熱量不斷經過維護結構向外傳遞，同時由于對流作用的存在，熱量傳遞給周圍的空氣，也就是上述的第三項從蓄熱室維護結構散失的熱量。
另一方面，維護結構的各個隔熱層均為規則形狀且隔熱材料的布置及熱物性均已知(一般隔熱層通常由三層結構組成，由外到內依次為鋼板，耐火纖維，耐火磚)，那么就可以在得到外壁溫度的情況下，計算出內壁的溫度，通過修正就可得到蓄熱室內蓄熱體的溫度。蓄熱室維護結構見圖1。
依據熱量平衡通過維護結構壁面散失的熱量等于通過外壁與空氣對流換熱所交換的熱量。
q＝(tn-tb)/(δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3)q＝α·(tb-t∞) (1)式中q熱流密度w/m2tn，tb，t∞分別為維護結構內壁、外壁和空氣的溫度℃σ，λ維護結構各層的厚度m及導熱系數w/m℃α自然對流的對流換熱系數w/m2℃由(1)整理并修正得tn＝k·α·(tb-t∞)·(δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3) +tb(2)式中k為修正系數其中，維護結構外壁溫度分布可由熱像儀測得。空氣溫度可由溫度計測得。由此便可求得蓄熱室內的蓄熱體的溫度及其分布，根據現有的研究結果可知，蓄熱室內蓄熱體中的氣流溫度從蓄熱體熱端到蓄熱體冷端為線性分布，這樣如果得到的溫度分布不符合此規律或有局部高溫點出現，便可以推測出蓄熱室性能不正常，需要采取措施進行維護。
應用本發明對蓄熱室性能進行診斷的一個具體的工作過程見圖2。
圖1為蓄熱室維護結構示意圖。
1鋼板2耐火纖維3耐火磚4蓄熱體5爐內煙氣6助燃空氣。
圖2為蓄熱室性能測定工作流程圖。
1引風機2鼓風機3換向閥4蓄熱體5蓄熱體溫度分布6工業爐7熱像儀8計算模塊(計算包括對流換熱系數、入口/出口空氣溫度、蓄熱室結構、蓄熱室外表面溫度等)9判斷模塊(使用蓄熱體溫度分布規律進行判斷)10指令模塊(給出維護及更換建議)具體的工作過程為空氣由鼓風機2鼓出，溫度為常溫，進入蓄熱室后通過蓄熱體4，按一定的升溫曲線5被加熱后送入工業爐6內，蓄熱室外表的溫度由熱像儀7測得，溫度分布數據送到蓄熱體溫度計算模塊8，算出的數據送到蓄熱體溫度分布規律9進行判斷，判斷的結果通過10輸出，根據10的建議對蓄熱體4進行維護或更換。
在換向閥3換向后引風機1將高溫煙氣從工業爐6內抽出，性能檢驗的流程相同。
權利要求
1.提出的蓄熱燃燒技術用蓄熱室性能測定方法，其特征在于使用熱像儀獲取蓄熱室外表面的溫度分布曲線，并通過紅外測溫儀進行校正，然后解析出蓄熱室壁面的結構，通過設計的算法得到蓄熱室的溫度分布，再根據現有的蓄熱室溫度分布規律進行判斷，確定出蓄熱室的當前性能。
2.權利要求1所說的熱像儀，其特征在于通過激光瞄準確定目標的位置，通過移動十字光標來讀出光標所在位置的溫度值，圖像和數據可以下載。
3.權利要求1所說的蓄熱室，其特征在于中間為蓄熱體，可以是陶瓷小球或蜂窩體，外層采用多層絕熱結構進行保溫，里層為耐火磚，中間為耐火纖維，外層為鋼板。
4.權利要求1所說的蓄熱室溫度分布，其特征在于溫度指蓄熱室內的蓄熱體的溫度，溫度的分布可以同時包括與蓄熱室中流過氣體方向一致和與氣流流動方向垂直面上的溫度分布。
5.權利要求1所說的蓄熱室內蓄熱體溫度分布規律，其特征在于是指目前所有描述沿蓄熱體氣流流動方向溫度分布的規律曲線。
6.權利要求1所說的蓄熱室維護，其特征在于如果蓄熱室堵塞或破損，則蓄熱室溫度必然會表現異常，可通過異常的程度來判斷是否要立即或以后更換。
全文摘要
本發明專利屬熱工檢測領域。提供一種能檢測出蓄熱燃燒技術用蓄熱室性能的方法。本發明的方法是使用熱像儀獲取蓄熱室外表面的溫度分布曲線，然后解析出蓄熱室壁面的結構，通過設計的算法得到蓄熱室的溫度分布，再根據現有的蓄熱室溫度分布規律理論進行判斷，確定出蓄熱室的當前性能，如蓄熱室內的蓄熱體的溫度分布等，通過及時維護以達到延長蓄熱室壽命的目的。本發明的方法可直接得到原來未知的蓄熱室內蓄熱體的溫度分布等重要參數，使蓄熱室能及時獲得維護，極大地延長了蓄熱室的壽命，減少了使用蓄熱燃燒技術的成本，可應用于目前已經使用了蓄熱燃燒技術的冶金、機械、建材等行業的工業爐蓄熱室進行性能診斷。
文檔編號G01J5/00GK1721829SQ200410052880
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月15日 優先權日2004年7月15日
發明者饒文濤, 李洪宇, 王 華, 饒寶其, 朱彤 申請人:饒文濤