用于监视锅炉内部的燃烧特性的方法和设备技术

一种用于监视具有包括多个被金属隔板分离的平行蒸汽管的壁的类型的锅炉的内部的燃烧特性的方法。在锅炉的相对侧的邻近管之间的金属隔板上设置第一和第二贯穿件。通过包括均位于锅炉内部之外的投掷准直透镜和投掷中继透镜的投掷光学装置投射光束。该投掷中继透镜使光束通过贯穿件投射进锅炉内部。利用基本上与位于锅炉内部之外的投掷光学装置相同的捕获光学装置接收该光束。确定接收的准直光束的强度。然后，可以使该投掷准直透镜和捕获准直透镜中的至少之一对准，以使接收的准直光束的强度最大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种用于测量锅炉内部的燃烧特性的方法和设备，更具体地说，本公开涉及用于在不重新配置蒸汽管的情况下测量具有包括多条被金属隔板分离的平行蒸汽管的壁的类型的锅炉内的燃烧特性的方法和设备。
技术介绍
名称为“Method and Apparatus For The Monitoring And ControlOf A Process，， 的第7，469，092号美国专利描述了一种利用可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAQ监视并控制过程的方法和设备。简要地说，TDLAS方法和设备包括将可以是许多不同波长的复用光束的光束引导进锅炉燃烧室内，以测量诸如包含C0、C02』2和H2O的各种燃烧物质的温度和浓度的锅炉燃烧特性。这种技术需要通过锅炉的瞄准线。实际上，因为通常希望测量多个锅炉位置的燃烧特性，所以通常需要许多条瞄准线。通常，波长复用激光束从投掷光学装置被发送到位于锅炉的对侧的捕获光学装置。特定应用需要多至15个测量通路，因此，需要15个投掷/捕获光学装置对和30个锅炉贯穿件。典型的燃煤锅炉包括由一系列被金属隔板隔开的平行蒸汽管构成的壁。蒸汽管的直径通常约为2英寸(5. 08cm)，并且以约2. 5英寸(6. 35cm)为中心。管之间的金属隔板通常约为0. 5英寸(1. 27cm)宽和0. 375英寸(0. 9525cm)厚。为了实现利用波长复用激光束测量的光学接入，必须通过锅炉壁设置光学接入。公知的TDLAS设备需要在锅炉壁上具有直径接近2英寸(5.08cm)的孔，以提供适当的光学接入。附图说明图1示出对锅炉内部提供光学接入的技术的当前状态。参考图1，锅炉壁10包括一系列被金属隔板14分离的平行蒸汽管12。为了设置用于光学接入的所需的2”孔，管子必须利用管子弯头绕行，如图1所示。一旦完成，使用管子弯头提供的光学接入就工作良好。 然而，为了满意的燃烧监视，提供要求数量的管子弯头困难而且昂贵。该问题主要是由于， 甚至为了安装单个管子弯头，锅炉也必须关闭相当长的时间周期产生的。因此，管子弯头和 TDLAS监视器只可能在计划的长停机期间被安装。计划停机每隔1、2年才一次。因此，不幸的时候就不得不在特定电站购买和安装TDLAS监视器之前，等待多至2年。因此，非常希望有一种用于监视锅炉内的燃烧特性，而不需要管子弯头的设备。本专利技术涉及克服上面讨论的一个或者多个问题。
技术实现思路
本公开的第一方面是，一种用于监视具有包括多个被金属隔板分离的平行蒸汽管的壁的类型的锅炉的内部的燃烧特性的方法，该方法包括在不重新定位邻近管的情况下， 在锅炉相对侧的邻近管之间的金属隔板上设置第一和第二贯穿件。然后通过包括均位于锅炉内部之外的投掷准直透镜和投掷中继透镜的投掷光学装置投射光束。该投掷中继透镜光学偶联到该第一贯穿件，以使光束投射进锅炉内部。该方法进一步包括利用位于锅炉内部之外的捕获光学装置接收该光束。该捕获光学装置包括光学偶联到该第二贯穿件的捕获中继透镜和光学偶联到该中继光学装置的捕获准直透镜。确定接收的准直光束的强度。然后使该投掷准直透镜和捕获准直透镜中的至少之一被对准，以使接收的准直光束的强度最大。实施例可以包含使投掷准直透镜和捕获准直透镜均被对准，以使接收的光束的强度最大。该第一和第二贯穿件可以是细长的平行于蒸汽管。该方法可以进一步包括在投掷光学装置外壳内安装投掷光学装置和在捕获光学装置外壳内安装捕获光学装置，该投掷和捕获中继透镜分别占据该投掷光学装置外壳和该捕获光学装置外壳的引导壁上的小孔。在这种实施例中，该方法可以进一步包括利用分别与该第一和第二观测管的内部连通的第一和第二贯穿件，将第一和第二观测管的近端附着到锅炉的外壁上。该投掷光学装置外壳可以被附着到该第一观测管的远端，该中继透镜与该第一观测管的内部光学连通；而该捕获光学装置外壳可以被附着到该第二观测管的远端，该捕获中继透镜与该第二观测管的内部光学连通。本公开的另一个方面是一种用于感测锅炉内部的燃烧特性的设备，该锅炉包括多个被金属隔板分离的平行蒸汽管。该设备包括二极管激光器，具有选择激光频率。投掷准直透镜被光学偶联到光束生成二极管激光器。投掷中继透镜被光学偶联到该投掷准直透镜，该投掷中继透镜被配置用于使来自该激光器的光束投射进相邻管之间的第一隔板上的第一贯穿件。捕获中继透镜被配置用于接收通过与该第一隔板基本上对着的第二隔板上的第二贯穿件的投射光束。捕获准直透镜被光学偶联到该捕获中继透镜，和光纤被光学偶联到该捕获准直透镜。对选择激光频率敏感的检测器本身被光学偶联到该光纤。对准机构可操作地与该投掷和捕获准直透镜中的至少之一相关联，以保证该准直透镜相对于该光束对准，从而使由该检测器接收的光量最大。该投掷准直透镜和投掷中继透镜以及该捕获准直透镜和捕获中继透镜可以分别容纳在投掷外壳和捕获外壳内，如上对第一方面所述的。实施例可以进一步包括在其近端被附着到锅炉外部的第一和第二观测管，该贯穿件与该观测管的内部连通。在这种实施例中，该投掷外壳和捕获外壳可以分别被附着到该第一和第二观测管的远端，该中继透镜与该观测管的内部光学连通。实施例可以包含与该投掷和捕获准直透镜中的每个可操作地相关联的对准机构。该对准机构可以包括沿第一和第二正交轴倾斜准直透镜的装置，该第一和第二正交轴两者基本上与该投射光束正交。数据处理系统可以可操作地与该检测器和该对准系统相关联。该数据处理系统从该检测器接收数据，并且使对准机构把可操作地相关联的准直透镜对准，以使光束的强度最大。在此描述的用于测量锅炉内部的燃烧特性的方法和设备允许检测燃烧特性，而不必为了安装允许光学接入的管子弯头使锅炉停机。因此，与需要安装管子弯头的系统相比， 该方法和设备具有享受快捷和廉价的燃烧监视的许多好处。具体实施例方式除非另外指出，利用术语“约”，本说明书和权利要求书中使用的表示成分含量、尺寸、反应条件等等的所有数字均被理解为在所有例子中可以被修改。在该申请和权利要求书中，使用单数形式包含多个，除非另外具体说明。此外，使用“或者”意味着“和/或者”，除非另有说明。此外，使用术语“包含”以及诸如“包含”和 “被包含”的其他形式不是限制性的。此外，诸如“元件”或者“部件”的术语既包含包括一个单元的元件和部件又包含包括一个以上单元的元件和部件，除非另有说明。其内容整体合并于本文中的美国专利No. 7，469，092披露了一种用于监视和控制，为了对锅炉提供光学接入，而要求在锅炉壁上安装管子弯头的类型的燃烧过程的方法和设备。美国专利No. 7，469，092描述了一种引入了自动对准特征的感测系统，即使栓接在锅炉上或者栓接在本身因为热效应或者风或者震动而运动的敌对过程室(hostil印rocess chamber)上，它仍使投掷光学装置和捕获光学装置保持光学对准。所描述的系统提供包括安装在反馈控制倾斜台上的投掷和捕获准直透镜的投掷和捕获光学装置。利用直接附着于输入光纤上的投掷准直透镜，复用光被发射经过测量区域，而捕获准直透镜光学耦合发送的光到通常是多模光纤的输出光纤。因此，捕获光学装置必须被取向使之与从投掷光学装置射出的光束共线。这是必要的，以使聚焦的发送光束将到达多模式光纤的接收光锥内。美国专利No. 7，469，092中描述的系统在锅炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于监视具有包括多个被金属隔板分离的平行蒸汽管的壁的类型的锅炉的内部的燃烧特性的方法，该方法包括：ａ）在不重新定位邻近管的情况下，在锅炉的相对侧的邻近管之间的金属隔板上设置第一和第二贯穿件；ｂ）通过包括均位于锅炉内部之外的投掷准直透透镜；ｄ）确定接收的准直光束的强度；以及ｅ）使该投掷准直透镜和捕获准直透镜中的至少之一对准，以使接收的准直光束的强度最大。镜和投掷中继透镜的投掷光学装置投射光束，该投掷中继透镜光学偶联到该第一贯穿件，以使光束投射进锅炉内部；ｃ）用位于锅炉内部之外的捕获光学装置接收该光束，该捕获光学装置包括光学偶联到该第二贯穿件的捕获中继透镜和光学偶联到该中继光学装置的捕获准直

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·伊斯特斯，
申请(专利权)人：佐勒技术公司，
类型：发明
国别省市：US