способ измерения параметров в печи энергетического котла с использованием обдувочного аппарата

Формула изобретения

1. Обдувочный аппарат для очистки нагревательной поверхности печи энергетического котла, содержащий

- каркас,

- подвижную каретку, поддерживаемую каркасом,

- продувочную трубку, установленную на каретке с возможностью нахождения продувочной трубки в выдвинутом положении и введения ее в печь и нахождении ее во втянутом положении и выведения ее из печи и имеющую, по меньшей мере, одно сопло для введения пара, и

- по меньшей мере, один датчик, установленный на каркасе или на продувочной трубке для измерения, по меньшей мере, одного параметра внутри печи.

2. Обдувочный аппарат по п.1, в котором, по меньшей мере, один датчик установлен на каркасе.

3. Обдувочный аппарат по п.1, в котором, по меньшей мере, один датчик установлен на продувочной трубке.

4. Обдувочный аппарат по п.1, в котором указанный датчик принадлежит сенсорному устройству, причем датчик является датчиком типа IR (инфракрасным), датчиком РТ1000, датчиком видеосистемы, датчиком системы с инфракрасной камерой, датчиком цифровой камеры, спектрометром, датчиком газового анализатора, лазерным датчиком, ультразвуковым датчиком, счетчиком пятен, или датчиком O₂, СО, NO_x или рН датчиком.

5. Обдувочный аппарат по п.1, в котором указанный датчик предназначен для измерения, по меньшей мере, одной из следующих величин: температуры, выбросов, скопления сажи/пыли, формы и структуры сажи/пыли, цвета сажи/пыли, визуального изображения, количества пятен, неровности поверхности, рН пыли, толщины пыли, твердости пыли.

6. Обдувочный аппарат по п.1, в котором продувочная трубка выполнена с возможностью взятия пробы газа внутри энергетического котла.

7. Обдувочный аппарат по п.3, который содержит приемник, установленный вне котла и сообщающийся с датчиком.

8. Обдувочный аппарат по п.7, в котором приемник сообщается с датчиком с помощью радиоволн, передаваемых вдоль или внутри продувочной трубки.

9. Обдувочный аппарат по п.7, содержащий паровую трубку, которую окружает продувочная трубка, для подачи пара при перемещении продувочной трубки из втянутого положения в выдвинутое положение и которая представляет собой волновод для передачи информации от датчика к приемнику.

10. Обдувочный аппарат по п.3, в котором датчик выполнен с возможностью хранения информации для последующего считывания.

11. Обдувочный аппарат по п.3, который содержит устройство приведения датчика в действие, установленное вне котла.

12. Обдувочный аппарат по п.10, в котором устройство приведения датчика в действие сообщается с датчиком с помощью радиоволн, передаваемых вдоль или внутри продувочной трубки.

13. Обдувочный аппарат, содержащий блок управления обдувкой, принимающий сигналы от датчиков и действующий на их основе.

14. Способ измерения параметров внутри энергетического котла, включающий ведение в печь продувочной трубки обдувочного аппарата по п.1 и анализ данных, собранных указанным датчиком.

15. Способ по п.14, в котором измерение осуществляют, когда обдувочный аппарат не используют для очистки.

16. Способ по п.14, в котором измерение осуществляют в то же время, когда обдувочный аппарат используют для очистки.

17. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления обдувочной системой.

18. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления распределением воздуха между отверстиями внутри энергетического котла.

19. Способ по любому из пп.14-16, тем, что информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления углами распыления для щелочного раствора.

20. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления температурой топлива.

21. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления давлением топлива.

22. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для автоматического управления установочными параметрами топки.

23. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для определения условий сгорания внутри котла.

24. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для определения химического состояния внутри котла.

25. Способ по любому из пп.14-16, в котором информацию, данную измерениями, используют для обработки изображения, чтобы представить результаты как изображение.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу измерения параметров внутри печи энергетического котла.

Уровень техники в области изобретения

В целлюлозной промышленности восстановительные печи используются как химический реактор и для производства пара для внутреннего использования, для выработки электричества и для продажи. Когда восстановительная печь работает как химический реактор, условия сгорания отличаются от условий для обычного котла тем, что нагревательные поверхности печи чрезвычайно быстро покрываются отложениями продуктов сгорания, т.е., выбросами/шлаком, пылью и/или сажей, что уменьшает эффективность восстановительной печи, в частности, за счет уменьшения передачи тепла в печи. Кроме сажи, топочные газы содержат неорганические вещества, которые конденсируются на нагревательных поверхностях восстановительной печи.

В энергетических котлах тепловая и химическая эффективность обычно зависит от смеси топлива, горючих газов и воздуха в печи. В больших печах существуют локальные изменения сгорания, зависящие от положения в котле. Характеристики сгорания могут, например, значительно изменяться между стенкой и серединой печи. Улучшенное знание газового содержания и температуры топочного газа в различных зонах печи делает возможным управление условиями сгорания в значительной степени, чтобы получить общую высокую эффективность сгорания в печи, таким образом, улучшая использование нагревательных поверхностей и минимизируя выбросы из печи.

Печи котлов требуют частой очистки нагревательных поверхностей посредством специальных очистительных аппаратов, называемых обдувочными аппаратами. Обычно обдувочная система содержит около 10-80 обдувочных аппаратов. Обдувочные аппараты очищают нагревательные поверхности паром высокого давления, и обычно около 2-10% выработки пара в печи используется для ее очистки. Если время между последовательными очистками в печи слишком долгое, частицы, подобные пыли, становятся тверже и/или спекаются, и отложения будет труднее удалить. Таким образом, минимизируя выбросы в печи, можно также минимизировать потребность в обдувании и/или увеличить эффективность производства.

Чтобы управлять химическим процессом и процессом сгорания внутри печи и свести обдувание к минимуму, в то же время производя эффективную очистку, чтобы печь работала эффективно, необходимы непрерывные и надежные измерения параметров процесса. Однако достичь желаемых результатов трудно из-за высоких температур и химических условий в печи, и из-за того факта, что любые датчики, установленные в печи, сами должны подвергаться очистке от сажи или спекшейся пыли, образуемой в процессе работы печи.

Заявка на патент США № 2006005786 (Хабиб и др.) описывает обдувочный аппарат, который используется в печи. Чтобы управлять работой обдувочного аппарата, используются датчики для измерения свойств веществ внутри камеры сгорания, связанной с указанным обдувочным аппаратом. Однако в этом изобретении не описывается способ или устройство для измерения параметров внутри самой печи, и, следовательно, оно не представляет надежного решения проблемы мониторинга или управления работой указанной печи.

Японский документ JP 63163124 показывает измерение энергии излучения внутри восстановительной печи при помощи радиационного термометра на поверхности стенки печи. Другой способ измерения показан в JP 234185, где в печь вставляется оптическое волокно для направления света от процесса на спектроскоп для выполнения спектрального анализа, и Европейский патентный документ ЕР0947625А1 показывает способ измерения параметров внутри восстановительной печи, используя спектрометр для создания непрерывного электромагнитного спектра.

Другой способ предложен в международной публикации WO 2004/005834 (Шваде и др.), где используется несколько датчиков и камер для измерения и наблюдения за условиями внутри печи. Датчики, однако, сами находятся внутри печи и подвергаются экстремальным условиям, упомянутым выше. Это строго ограничивает типы датчиков, которые могут быть использованы, а так же данные, которые могут быть получены. от них, и не предусматривает подробного мониторинга и управления процессом внутри печи.

Эти способы, следовательно, все страдают от недостатка точности, который появляется, когда датчики находятся в высокохимичной атмосфере восстановительной печи. Датчики, установленные на трубках для продувания газа с механической подачей, которые вводятся в печь, необходимо охлаждать, чтобы сохранить их работоспособность. Они также дороги из-за необходимости в механизме, который должен управлять большими датчиками длиной около 4-8 м.

Внутри печи непрозрачный топочный газ в больших количествах мешает наблюдению, делая невозможным использовать обычные измерительные устройства, чтобы измерять что-либо, кроме полосы топочного газа вблизи стенки печи. Таким образом, нельзя получить подробную информацию об условиях по направлению к середине печи. Также, измерения должны выполняться непрерывно во время процесса, чтобы управлять работой печи и начинать процедуры очистки, когда это необходимо. Необходимость в более точных измерениях, поэтому, очевидна.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является решение проблем, упомянутых выше. Это, согласно аспекту изобретения, достигается посредством устройства, описанного в п.1 формулы изобретения, где сам обдувочный аппарат используется как измерительный зонд. Таким образом, датчики могут быть расположены вне печи, защищенные обдувочным аппаратом, или даже внутри самого обдувочного аппарата, и при этом выполнять измерения параметров внутри печи.

Согласно одному аспекту изобретения, измерения происходят, когда обдувочный аппарат не используется для чистки восстановительной печи. Таким образом, когда обдувочный аппарат уже использовали внутри печи, и пар выключен, обдувочный аппарат используется как зонд и позволяет осуществлять контроль внутри печи, или измерять состояние обдувочного аппарата, когда он выведен из печи.

Согласно другому аспекту изобретения, измерение происходит в то же самое время, когда продувочная трубка обдувочного аппарата используется для чистки восстановительной печи. Таким образом, достигается максимальная эффективность обдувочного аппарата, так как для измерительного процесса не требуется отдельной работы продувочной трубки обдувочного аппарата.

Согласно следующему аспекту изобретения, измеряемыми параметрами могут быть температура, выбросы, скопления сажи/пыли, форма и структура сажи/пыли, цвет сажи/пыли, визуальный образ, количество пятен на нагревательных поверхностях или продувочной трубке, неровности поверхности, рН пыли и/или толщина или твердость пыли. Все это факторы, которые показывают состояние процесса и эффективность, и точные измерения особенно полезны, когда желательно управлять процессом внутри печи.

Согласно другому аспекту изобретения, измеряемым параметром может быть температура продувочной трубки непосредственно вне стенки печи. Таким образом, повышение температуры на продувочной трубке может быть использовано для расчета температуры топочного газа внутри печи. Это особенно полезно, когда желательно управлять процессом в восстановительной печи.

Согласно еще одному аспекту изобретения паровая труба внутри измерительного зонда может быть использована как электрический волновод, чтобы облегчить связь между датчиком и приемником, где указанный датчик, или приемник, или они оба расположены, по меньшей мере, временно, внутри печи. Таким образом, информация может быть передана от датчика, расположенного на переднем конце измерительного зонда во время измерения внутри печи, к приемнику, расположенному вне печи.

Согласно дальнейшему аспекту изобретения, датчик, помещенный в измерительном зонде, может хранить информацию для последующего считывания. Таким образом, измерения, происходящие внутри печи, могут храниться до тех пор, пока измерительный зонд и датчик не будут выведены из расположенной внутри печи среды с сильнодействующими химическими веществами, и данные могут быть считаны или переданы в более управляемую среду.

Согласно другому аспекту изобретения, датчик, установленный в соединении с продувочной трубкой, может быть связан с приемником, установленным вне печи. Таким образом, контакт может быть установлен, например, через радиоволны, между датчиком и приемником легким и удобным способом.

Согласно еще одному аспекту изобретения, датчик может приводиться в действие устройством, расположенным вне печи, например, посредством радиоволн. Таким образом, приведение датчика в действие может быть решено легкими удобным способом.

Согласно еще одному аспекту изобретения, обдувочный аппарат используется для забора проб топочного газа внутри печи. Таким образом, обдувочный аппарат может, когда он не используется для чистки печи, брать пробу в желательном месте вдоль пути своего перемещения внутри печи, и газ может быть передан в нужный контейнер для анализа, ил и может непрерывно подвергаться измерению газовым анализатором, когда измерительный зонд входит или выходит из печи без обдувания паром, таким образом, добывая информацию о составе газа внутри печи. Это может также дать информацию, которая важна, когда нужно управлять процессом внутри восстановительной печи.

Согласно еще одному аспекту изобретения, обдувочный аппарат используется для измерений, которые определяют поглощение тепла на нагревательных поверхностях. Из этого и других измерений параметров в печи, может быть рассчитана толщина сажи на нагревательных поверхностях, а так же температура топочного газа и создание полос топочного газа внутри печи, и таким образом среди прочего может быть оценена необходимость в обдувании.

Согласно еще одному аспекту изобретения, информация, полученная с помощью изобретения, используется для автоматического управления обдувочной системой. Таким образом, обдувание может быть приспособлено, чтобы достичь наиболее высокой возможной эффективности, в то же время, сберегая пар и, следовательно, сберегая энергию.

Согласно дальнейшему аспекту изобретения, информация, которую дают измерения, используется для автоматического управления температурой топлива, давлением топлива, установочными параметрами топки, условиями горения, или химическим состоянием внутри печи. Таким образом, различные параметры могут отдельно контролироваться и регулироваться относительно друг друга для достижения наиболее эффективных условий внутри печи.

Согласно другому аспекту изобретения, информация, полученная благодаря изобретению, используется для автоматического управления различными свойствами процесса в печи, такими как распределение воздуха между отверстиями печи, управляя демпферами, или форсунками, потоком воздуха в Камере сгорания, распределением давлений, углами распыления щелочного раствора, температурой щелочного раствора/топлива, давлением топлива. Таким образом, процесс восстановления может управляться, и может быть достигнута более высокая эффективность благодаря информации, полученной от применения изобретения.

Согласно еще одному аспекту изобретения, информация, полученная благодаря изобретению, используется для обработки изображений, чтобы представить результаты измерений, как изображение. Таким образом, довольно сложная информация может быть представлена способом, который легко интерпретировать и использовать для управления процессом или для других целей.

Краткое описание чертежей

Изобретение ниже описано более подробно со ссылками на предпочтительные варианты и сопровождающие чертежи, на которых

фиг.1 является схематическим видом предложенного обдувочного аппарата, у которого продувочная трубка находится в конечном положении и только начинается ее введение в восстановительную печь;

фиг.2 является схематическим видом предпочтительного варианта обдувочного аппарата, у которого продувочная трубка находится в конечном положении и только начинается ее введение в восстановительную печь;

фиг.3 является схематическим видом обдувочного аппарата, показанного на фиг.2, у которого продувочная трубка введена в печь и занимает другое конечное положение;

фиг.4 является двумерным изображением поверхности продувочной трубки предложенного обдувочного аппарата, иллюстрирующим пятна, указывающие на выбросы;

фиг.4а является увеличенным видом части фиг.4, показывающим указанные пятна подробно;

фиг.5 является схематическим видом обдувочного аппарата, оборудованного всасывающим устройством для взятия и анализа пробы топочного газа из печи.

Подробное описание изобретения

Фиг.1 показывает схематический вид устройства обдувочного аппарата 1, имеющего продувочную трубку 11, которая на чертеже показана втянутой в конечное положение, и только начинается ее введение в восстановительную печь, внешняя стенка которой обозначена номером 9 позиции. Обдувочный аппарат 1 содержит каркас 10, подвижную каретку 14, поддерживаемую каркасом 10, и двигатель 2 для перемещения каретки (подробно не показан) с помощью приводного вала 21. Продувочная трубка 11 установлена на каретке 14 с возможностью введения в восстановительную печь и выведения из нее, и она имеет по меньшей мере одно, но предпочтительно два сопла 12 для введения пара. Продувочная трубка 11 окружает внутреннюю трубку 13 для подачи пара, к которой присоединена внешняя трубка для подачи пара (показана номером 15 позиции), предназначенная для подачи продувочного пара, вводимого через указанное по меньшей мере одно сопло 12 продувочной трубки в восстановительную печь. На каркасе 10 установлен датчик 16 для проведения измерений на сегменте поверхности продувочной трубки 11, ближайшем к указанному датчику 16, и датчики могут также быть расположены на поверхности или внутри продувочной трубки 11. Когда продувочная трубка 11 обдувочного аппарата 1 вставляется в печь или вынимается из нее, датчик может выполнить множество измерений на поверхности продувочной трубки 11 и параметров внутри печи, включая температуру, выбросы, скопления сажи/пыли, форму и структуру сажи, цвет сажи/пыли и различные свойства пыли в печи. Можно также использовать продувочную трубку 11 для взятия проб топочного газа для анализа.

Чтобы получить точные результаты для некоторых измерений, таких как выбросы, температура или скопления сажи/пыли, или для взятия проб топочного газа, продувочная трубка 11 обдувочного аппарата 1 не может, в то же время, использоваться для продувания пара, так как пар будет действовать как охлаждающий агент вдоль продувочной трубки 11, и помешает взятию проб газа. Так как печь оборудована множеством обдувочных аппаратов, которые работают одновременно или последовательно внутри печи, не будет являться проблемой работа обдувочного аппарата без пара, чтобы выполнить требуемые измерения. Если, тем не менее, обдувочные аппараты для того, чтобы снизить количество необходимого пара и, таким образом, энергии, необходимой для приведения в действие обдувочной системы, должны использовать пар только частично, например, только во время фазы введения, фазу выведения можно использовать для измерений, и требуемые данные могут быть получены без потребности в отдельной работе обдувочных аппаратов. Этот случай описан ниже для предпочтительного варианта.

Таким образом, фиг.2 показывает схематический вид предпочтительного варианта выполнения обдувочного аппарата 1, у которого продувочная трубка 11 втянута в конечное положение и только начинает свое движение в восстановительную печь, внешняя стенка которой обозначена номером 9 позиции. Обдувочный аппарат 1 содержит каркас 10, подвижную каретку 14, поддерживаемую каркасом 10, и двигатель 2 для перемещения каретки (подробно не показано)с помощью приводного вала 21. Продувочная трубка 11 установлена на каретке 14 с возможностью ее введения в восстановительную печь и выведения из нее, и она имеет по меньшей мере одно, но предпочтительно два сопла 12 для введения пара. Продувочная трубка 11 окружает внутреннюю трубку 13 для подачи пара, к которой в данном варианте присоединена внешняя трубка 45, 35, 15 для подачи обдувочного пара, вводимого через указанное по меньшей мере одно сопло 12 в восстановительную печь. На внешней трубке для подачи пара находится управляемый вручную клапан 5, который нормально находится в открытом положении, но в некоторых случаях, например, в связи с обслуживанием, может быть закрыт.У выпускного отверстия клапана 5 находится паропровод 45, который ведет к направленно управляемому клапану 4. У выпускного отверстия клапана 4 находится паропровод 35, ведущий к двухпозиционному клапану 3, имеющему выходной паропровод 15, который соединен с внутренней трубкой 13 для подачи пара.

Соответственно имеется двухпозиционный клапан 3 (например, тарельчатый клапан, который может также быть клапаном любого другого типа, например, управляющим клапаном) для пропуска пара через указанное по меньшей мере одно сопло 12, когда каретка 14 с продувочной трубкой 11 находится в активированном состоянии, т.е. перемещается в восстановительную печь или из печи, соответственно, причем первый клапан 3 принадлежит обдувочному аппарату, который был встроен в восстановительную печь до реконструкции согласно изобретению. Продувочная трубка 11 обычно вращается во время введения и выведения, и может приводиться во вращение двигателем 2 или отдельным приводом. Кроме того, скорость в одном направлении может быть выше, чем в другом направлении, например, скорость втягивания может быть выше, чем скорость введения. В соединении с двигателем 2 находится датчик 22 фазового направления, который определяет направление фазы, т.е. направление вращения двигателя 2, и, таким образом, может использоваться для определения направления перемещения продувочной трубки 11. Для управления обдуванием, используется блок 6 системы управления, например, включающий Программируемый Логический Контроллер (PLC) 61 и/или центральный сервер 60, и действующий на основе принятых сигналов от датчиков.

На фиг.2 и 3 представлен вариант выполнения, где второй клапан 4 управляется направленно, так что он открыт при введении продувочной трубки 11, но закрыт при втягивании продувочной трубки 11. Кроме того, имеется дроссельный обводной трубопровод 41 для обеспечения возможности прохождения уменьшенного потока пара через направленно управляемый клапан 4,чтобы охлаждать продувочную трубку 11 во время ее втягивания. (В альтернативном случае дроссельным обводным путем может быть трубопровод, расположенный внутри направленно управляемого клапана 4.) Двухпозиционный клапан 3, расположенный перед клапаном 4, может использоваться для предотвращения утечки пара через обводной трубопровод 41 и сопутствующих потерь пара, когда трубка 11 полностью втянута и не является активной. Номер 6 позиции обозначает Программируемый Логический Контроллер (PLC) для открывания и закрывания клапана 4. В каркасе 10 помещен датчик 16 вне печи для измерений вдоль продувочной трубки 11.

Устройство согласно изобретению, как представлено схематически на фиг.2 и 3, работает следующим образом. Центральный управляющий блок 60 инициирует запуск двигателя 2 и открывает двухпозиционный клапан 3 путем посылки сигналов к механизмам переключения (не показаны) и двигателя 2, и клапана 3, соответственно. В то же время, когда двигатель 2 начинает перемещать продувочную трубку 11 в восстановительную печь, чувствительный блок 22, который определяет направление фазы двигателя 2, будет сигнализировать Программируемому Логическому Контроллеру (PLC) 6, что продувочная трубка движется в восстановительную печь, и, как следствие, PLC 6 инициирует открывание направленно управляемого клапана 4. Управляемый вручную клапан 5 (как это обычно бывает) установлен в открытое положение. В соответствии с этим пар будет подаваться во внутреннюю трубку 13 для подачи пара, таким образом, подавая пар при полном давлении через сопло 12. Во время всего перемещения продувочной трубки 11 от ее внутреннего положения, показанного на фиг.2, к полностью выдвинутому положению, показанному на фиг.3, пар будет подаваться, чтобы достичь эффективного обдувания теплообменных поверхностей восстановительной печи. Теперь центральный управляющий блок 60 получит некоторый сигнал датчика (который может основываться на большом разнообразии датчиков и/или измерительных устройств), что продувочная трубка 11 достигла точки поворота и, как следствие, это заставит управляющий механизм двигателя 2 изменить направление фазы подачи энергии, таким образом, инициируя втягивание продувочной трубки 11. В то же время, когда направление фазы двигателя 2 изменяется, чувствительное к направлению фазы устройство 22 сигнализирует Программируемому Логическому Контроллеру (PLC) (и/или центральному управляющему блоку 60) инициировать закрытие направленно управляемого клапана 4. Соответственно клапан 4 прекратит подачу пара к продувочной трубке 11, так что втягивание выполняется без обдувания. Чтобы охлаждать продувочную трубку во время втягивания, небольшое количество пара подается также во время втягивания посредством обводного трубопровода 41, в обход направленно управляемого клапана 4. Когда продувочная трубка 11 возвращается в самое внутреннее положение, это будет сигнализироваться центральному управляющему блоку 60 и двухпозиционному клапану 3, таким образом, закрывая клапан 3 и останавливая двигатель 2.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, датчик 16 расположен вдоль каркаса 10 и предназначен для выполнения измерений вдоль продувочной трубки 11, когда она вытягивается из печи. Среди информации, которая может быть собрана датчиком, находятся температура и рост температуры продувочной трубки 11, что может быть использовано для расчета температуры внутри печи, а также выбросы, увеличение отложений, т.е. сажи или химических веществ, осажденных на продувочной трубке 11, и состояние сажи и отложений. Как только прекращается подача пара, продувочная трубка 11 полностью подвергается воздействию климата внутри печи, что ведет к росту температуры на поверхности продувочной трубки. Трубка 11, как только она входит в печь, также подвергается отложению сажи или шлака вдоль нее. При помощи измерений, когда продувочная трубка 11 втягивается, получается оценка количества сажи или шлака в печи, а также скорости роста сажи и температуры. Измерения происходят вдоль всей длины продувочной трубки 11, и, таким образом, может быть создан полный образ, показывающий данные, собранные для каждого сегмента трубки 11. Путем использования таких наборов данных, температура, например, может быть определена для каждого сегмента пространства внутри энергетического котла, где прошла трубка 11, и, таким образом, может быть создана динамика развития для области как целого. Выбросы могут быть оценены путем подсчета количества черных или красных пятен вдоль продувочной трубки 11, и состояние сажи в виде жидкости, твердых частиц или газа может быть определено с помощью обработки изображения структуры отложений. Так как датчик распложен вне печи и, следовательно, не подвергается воздействию высоких температур или химических веществ, может использоваться чувствительный датчик и могут быть получены хорошие результаты.

Датчик 17 может также быть расположен непосредственно на поверхности продувочной трубки 11 и, таким образом, следовать с трубкой 11 в печь, делая возможным непрерывно записывать данные об условиях внутри печи. В этом предпочтительном варианте выполнения датчик 17 может приводиться в действие приемником 18, расположенным в трубке 13, и передавать данные измерений непрерывно во время перемещения трубки 11 внутри печи. Трубка 13 может действовать как электрический волновод, направляя сигналы к приемнику 18. В альтернативном случае датчик 17 может хранить информацию во время перемещения внутри печи и передавать ее приемнику 18, после того как трубка 11 полностью выведена из печи.

Нагревание продувочной трубки 11 после того как обдувающий пар удален, определяется материалом самой трубки 11, загрузкой печи, потоком топочного газа, температурой топочного газа и количеством используемого охлаждающего пара, если он присутствует. Путем измерения температуры продувочной трубки 11 при ее прохождении через внешнюю стенку 9 печи из положения, когда она полностью выдвинута в печь, и во время втягивания, до тех пор, пока продувочная трубка 11 не будет в другом конечном положении полностью вне печи, может быть определено полное влияние нагрева от топочного газа вдоль направления перемещения, и может быть оценена средняя температура топочного газа, а также изменения температуры в печи вдоль пути продувочной трубки 11.

Количество сажи вдоль продувочной трубки 11 может дать оценку количества химических веществ, присутствующих в топочном газе. Посредством измерения толщины слоя сажи лазером или обработкой изображения может быть получена и представлена оценка увеличения количества сажи в единицу времени внутри печи. Состояние топочного газа (твердое, жидкое или газообразное) в различных областях печи может также быть получено путем обработки изображения в отношении количества сажи, отложенной на трубке 11. Путем использования датчика 17, расположенного на поверхности продувочной трубки 11, может также быть выполнено прямое измерение этих свойств на нагревательных поверхностях печи, а также множество других измерений состояния сажи, шлака или пыли в печи.

Для измерения температуры внутри печи, данные могут быть записаны датчиком 17, который расположен на поверхности продувочной трубки 11 и который способен снимать изображения. Путем анализа цвета нагревательных поверхностей и сравнения этих цветов с известными оттенками, соответствующими определенным температурам, может быть построена всеобъемлющая модель распределения температуры внутри печи.

Для определения выбросов особенно выгодно использовать датчик 16 для записи визуальных свойств поверхности продувочной трубки 11, когда она выводится из печи. Визуальные свойства цвета и размеры пятен могут быть использованы для создания двумерного (2D), или даже трехмерного (3D) изображения поверхности продувочной трубки, и могут быть интерпретированы автоматической системой или контроллером, управляемым человеком, и может быть отмечено любое увеличение или уменьшение выбросов. Эти изображения могут также храниться и использоваться для сравнения с подобными изображениями, записанными раньше или позже и, таким образом, обеспечивать отличную запись изменений в зависимости от времени. Пример 2D изображения поверхности продувочной трубки 11 показан на фиг.4, где на фиг.4а показан квадратный образец области. Пятна могут анализироваться в отношении их цвета, где присутствие и количество черных пятен показывают несгоревший черный раствор в котле, а присутствие и количество розовых пятен показывают присутствие неорганических веществ в топочном газе.

Продувочная трубка 11 обдувочного аппарата может также использоваться для получения пробы топочного газа, какпоказано на фиг.5. Когда пар выключается, двухпозиционный клапан 31 может быть открыт, чтобы позволить всасывающему механизму 33 всасывать небольшое количество топочного газа из печи через сопло 12 и через газовую трубку 13, проходящего через указанный клапан 31 и собирающегося в камере 32 для измерений и анализа. Здесь могут быть проанализированы свойства топочного газа, такие как рН, количество кислорода (О₂) или окислов азота (NО_х).

Также возможно непрерывно анализировать свойства топочного газа, например, с помощью системы, которая также показана на фиг.5, где другой двухпозиционный клапан 34 может быть открыт, чтобы позволить всасывание из всасывающего механизма 36 для забора газа способом, подобным тому, что описан выше. Газ проходит датчик 35, где свойства топочного газа анализируются, и затем транспортируется назад в печь через трубу 37, которая проходит через стенку 9 печи. Таким образом, непрерывные измерения позволяют контроллеру процесса, либо ручному, либо компьютеризированному, получать обновленную информацию о состоянии топочного газа, и позволяют получить более сильное управление процессом.

При использовании вышеуказанных данных, полученных от датчиков, и газового анализа отдельно или в комбинации, может быть получена подробная информация, касающаяся процесса в восстановительной печи. Величина поглощения тепла на нагревательных поверхностях, поток топочных газов, или температура в различных местах в печи, находятся среди информации, которая может быть собрана, и на основе этих данных могут быть оценены и могут управляться эффективность сгорания и/или восстановительный процесс,

Печь или котел обычно имеют большое количество обдувочных аппаратов, и некоторые из них или все могут использоваться для измерений. Так как они обычно чистят печь по очереди, ряд продувочных трубок являются неработающими в любой текущий момент. При использовании этих неработающих обдувочных аппаратов, а также тех, которые являются активными, возможно проведение большого количества измерений в различных местах печи, и контроллер процесса может выбрать те, которые в любой данный момент дают наилучшие и наиболее подробные данные о состоянии печи. Путем представления результатов анализа топочного газа, обработки изображений и температурных оценок в виде 2D или 3D изображений, можно представить подробную модель, показывающую состояние восстановительной печи, и соответственно управлять процессом. Углы распыления для черного щелочного раствора, поступающего в восстановительную печь, а также количество воздуха, введенного через отверстия в печи, и количество и интенсивность обдувания могут управляться автоматически на основе этих результатов, или могут быть представлены оператору, который может управлять процессом вручную.

Данные, собранные датчиком (датчиками), могут анализироваться управляющим блоком 60, который может получать входные данные от множества датчиков и/или множества анализов свойств топочного газа. Вся информация, полученная от измерений, также может быть сохранена в своей исходной форме, а также в виде обработанных данных, и может быть использована для создания долгосрочных и краткосрочных трендов, анализов, расчетов и т.д.

Следует понимать, что изобретение не ограничивается вариантами выполнения, описанными выше. Можно использовать множество датчиков с изобретением и поместить их в разных местах в каркасе 10 обдувочного аппарата, или внутри, или на внешней стенке 9. Можно также использовать датчики, помещенные на самой продувочной трубке 11. Кроме того, специалистам понятно, что предложенный способ может использоваться с обдувочными аппаратами любого типа. Изобретение может также быть использовано с печами энергетических котлов любого типа, а так же в теплообменнике или химическом реакторе любого типа, где используется чистящий аппарат, подобный обдувочным аппаратам и приводимый в действие паром, водой или воздухом.