专利名称：一种蓄热燃烧技术用蓄热室性能测定方法
技术领域：
本发明专利属于热工检测领域。
背景技术：
高温空气燃烧(High Temperature Air Combustion，简称HTAC)技术，也被称为蓄热燃烧技术，是20世纪90年代初在燃烧领域诞生的一项全新型燃烧技术，具有高效节能、低NOx污染、低燃烧噪音等诸多优越性。
蓄热室包含两部分一是用来盛装蓄热体的容器，另一部分就是包含在内部的蓄热体。目前蓄热室在实际生产中出现很多问题，例如，蓄热室容易发生堵塞，蓄热体容易碎裂、粘结，烟气出口温度过低，冷端设备腐蚀等。但对蓄热燃烧技术中使用的蓄热室没有单独的理论研究方法，设计计算时均是借用传统的蓄热式换热器室的计算方法，目前主要有两种理论一是尽量不改变换热器的计算方法，将其类比作换热器进行近似计算，比较有代表性的是夏克(Shack)理论。另一种是以豪森(Hausen)为代表的，研究蓄热室纵向的温度分布和温度随时间的变化规律，同时也研究蓄热体内部的温度分布规律。但这些方法一是误差大，二是无法验证。

发明内容
我们针对以上现状，借助现代先进的测量技术，依据传热学理论，开发出了一种利用实际检测与计算相结合来研究蓄热室的新方法。可对在线使用的蓄热室直接进行测量，然后通过对检测数据进行分析，即可得出蓄热室气流流动和气流横截面等各点的温度分布，直观地显示蓄热室的状况，指导及时对蓄热室进行相应的维护，延长蓄热室的使用寿命。
对于一套已经应用在加热炉上的蓄热室来说，其系统和使用条件基本上已经固定。
在正常生产中，可以认为其是处于稳定的工况下运行。由热平衡分析可知，加热期烟气带入蓄热室的热量Q可分成如下几个部分1蓄热体吸收的热量；2维护结构吸收的热量；3通过维护结构散失的热量；4烟气带走的热量；冷却期同样可按此原理分析，其中第二项维护结构吸收的热量在稳态运行时可以忽略。
由于内外壁面温度差的存在以及维护结构不可能是绝热的，所以蓄热室内部的热量不断经过维护结构向外传递，同时由于对流作用的存在，热量传递给周围的空气，也就是上述的第三项从蓄热室维护结构散失的热量。
另一方面，维护结构的各个隔热层均为规则形状且隔热材料的布置及热物性均已知(一般隔热层通常由三层结构组成，由外到内依次为钢板，耐火纤维，耐火砖)，那么就可以在得到外壁温度的情况下，计算出内壁的温度，通过修正就可得到蓄热室内蓄热体的温度。蓄热室维护结构见图1。
依据热量平衡通过维护结构壁面散失的热量等于通过外壁与空气对流换热所交换的热量。
q＝(tn-tb)/(δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3)q＝α·(tb-t∞) (1)式中q热流密度w/m2tn，tb，t∞分别为维护结构内壁、外壁和空气的温度℃σ，λ维护结构各层的厚度m及导热系数w/m℃α自然对流的对流换热系数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为修正系数其中，维护结构外壁温度分布可由热像仪测得。空气温度可由温度计测得。由此便可求得蓄热室内的蓄热体的温度及其分布，根据现有的研究结果可知，蓄热室内蓄热体中的气流温度从蓄热体热端到蓄热体冷端为线性分布，这样如果得到的温度分布不符合此规律或有局部高温点出现，便可以推测出蓄热室性能不正常，需要采取措施进行维护。
应用本发明对蓄热室性能进行诊断的一个具体的工作过程见图2。


图1为蓄热室维护结构示意图。
1钢板2耐火纤维3耐火砖4蓄热体5炉内烟气6助燃空气。
图2为蓄热室性能测定工作流程图。
1引风机2鼓风机3换向阀4蓄热体5蓄热体温度分布6工业炉7热像仪8计算模块(计算包括对流换热系数、入口/出口空气温度、蓄热室结构、蓄热室外表面温度等)9判断模块(使用蓄热体温度分布规律进行判断)10指令模块(给出维护及更换建议)具体的工作过程为空气由鼓风机2鼓出，温度为常温，进入蓄热室后通过蓄热体4，按一定的升温曲线5被加热后送入工业炉6内，蓄热室外表的温度由热像仪7测得，温度分布数据送到蓄热体温度计算模块8，算出的数据送到蓄热体温度分布规律9进行判断，判断的结果通过10输出，根据10的建议对蓄热体4进行维护或更换。
在换向阀3换向后引风机1将高温烟气从工业炉6内抽出，性能检验的流程相同。
权利要求
1.提出的蓄热燃烧技术用蓄热室性能测定方法，其特征在于使用热像仪获取蓄热室外表面的温度分布曲线，并通过红外测温仪进行校正，然后解析出蓄热室壁面的结构，通过设计的算法得到蓄热室的温度分布，再根据现有的蓄热室温度分布规律进行判断，确定出蓄热室的当前性能。
2.权利要求1所说的热像仪，其特征在于通过激光瞄准确定目标的位置，通过移动十字光标来读出光标所在位置的温度值，图像和数据可以下载。
3.权利要求1所说的蓄热室，其特征在于中间为蓄热体，可以是陶瓷小球或蜂窝体，外层采用多层绝热结构进行保温，里层为耐火砖，中间为耐火纤维，外层为钢板。
4.权利要求1所说的蓄热室温度分布，其特征在于温度指蓄热室内的蓄热体的温度，温度的分布可以同时包括与蓄热室中流过气体方向一致和与气流流动方向垂直面上的温度分布。
5.权利要求1所说的蓄热室内蓄热体温度分布规律，其特征在于是指目前所有描述沿蓄热体气流流动方向温度分布的规律曲线。
6.权利要求1所说的蓄热室维护，其特征在于如果蓄热室堵塞或破损，则蓄热室温度必然会表现异常，可通过异常的程度来判断是否要立即或以后更换。
全文摘要
本发明专利属热工检测领域。提供一种能检测出蓄热燃烧技术用蓄热室性能的方法。本发明的方法是使用热像仪获取蓄热室外表面的温度分布曲线，然后解析出蓄热室壁面的结构，通过设计的算法得到蓄热室的温度分布，再根据现有的蓄热室温度分布规律理论进行判断，确定出蓄热室的当前性能，如蓄热室内的蓄热体的温度分布等，通过及时维护以达到延长蓄热室寿命的目的。本发明的方法可直接得到原来未知的蓄热室内蓄热体的温度分布等重要参数，使蓄热室能及时获得维护，极大地延长了蓄热室的寿命，减少了使用蓄热燃烧技术的成本，可应用于目前已经使用了蓄热燃烧技术的冶金、机械、建材等行业的工业炉蓄热室进行性能诊断。
文档编号G01J5/00GK1721829SQ200410052880
公开日2006年1月18日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者饶文涛, 李洪宇, 王 华, 饶宝其, 朱彤 申请人:饶文涛