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燃煤锅炉的空气预热器积灰在线监测

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燃煤锅炉的空气预热器积灰在线监测

摘要：随着我国能源结构的转型，燃煤锅炉在工业和民用领域仍占有重要地位。然而，燃煤锅炉产生的空气预热器积灰问题不仅影响锅炉的运行效率，还可能造成环境污染。本文针对燃煤锅炉空气预热器积灰在线监测技术进行了深入研究，提出了基于图像识别的积灰在线监测方法，并通过实验验证了该方法的有效性。结果表明，该方法能够实时监测空气预热器积灰情况，为燃煤锅炉的清洁生产提供技术支持。

燃煤锅炉作为我国主要的能源消耗设备之一，在工业生产和居民生活中发挥着重要作用。然而，燃煤锅炉在运行过程中产生的空气预热器积灰问题一直是制约其运行效率和环保性能的关键因素。传统的积灰监测方法存在响应速度慢、精度低、易受环境影响等缺点。因此，研究燃煤锅炉空气预热器积灰在线监测技术具有重要的现实意义。本文从积灰监测的原理、方法、系统设计等方面对燃煤锅炉空气预热器积灰在线监测技术进行了综述，并对现有的积灰监测技术进行了分析比较。

一、1.空气预热器积灰问题分析

1.1空气预热器积灰的形成机理

(1)空气预热器积灰的形成主要源于燃煤过程中产生的飞灰和烟尘。在锅炉运行过程中，燃烧产生的烟尘和飞灰随着热空气流动，进入空气预热器。由于空气预热器的工作温度较高，烟尘和飞灰中的颗粒物质在高温下熔融，随后在冷却过程中凝固并附着在空气预热器的翅片上，逐渐形成积灰。

(2)空气预热器积灰的形成机理复杂，受到多种因素的影响。首先，燃煤的种类和质量直接决定了飞灰和烟尘的产生量。不同的燃煤成分在燃烧过程中会产生不同特性的烟尘，这些烟尘在高温下更容易熔融和附着。其次，空气预热器的设计和制造工艺也会影响积灰的形成。例如，翅片间距、翅片形状等都会影响积灰的附着和堆积。此外，锅炉的运行参数，如燃烧温度、过剩空气系数等，也会对积灰的形成产生重要影响。

(3)空气预热器积灰的形成过程可以分为两个阶段：首先是烟尘和飞灰的熔融，这个过程需要一定的温度条件；其次是熔融后的烟尘和飞灰在冷却过程中凝固，这个过程需要一定的时间。这两个阶段相互作用，共同导致了空气预热器积灰的形成。在实际运行中，由于锅炉燃烧条件的不稳定和运行参数的波动，积灰的形成过程也会表现出一定的随机性和不确定性。

1.2空气预热器积灰的影响

(1)空气预热器积灰对燃煤锅炉的运行效率产生了显著影响。据相关数据显示，空气预热器积灰会导致锅炉热效率降低5%至15%。以某电厂为例，该电厂在未进行空气预热器积灰清理前，锅炉热效率仅为85%，而在清理积灰后，锅炉热效率提升至95%。这表明，积灰的存在严重影响了锅炉的热传递效率，导致燃料消耗增加，经济效益下降。此外，积灰还会导致空气预热器翅片表面积尘，进一步降低空气预热器的传热效率。

(2)空气预热器积灰还会对锅炉的安全性产生威胁。积灰在高温环境下会逐渐硬化，形成坚硬的积灰层，增加了空气预热器的重量。当积灰层达到一定程度时，可能会造成空气预热器翅片断裂，甚至导致整个设备损坏。据统计，因空气预热器积灰导致的设备故障在锅炉故障中占比高达30%。此外，积灰还会影响锅炉的通风性能，增加烟气排放阻力，导致锅炉运行不稳定，增加事故风险。

(3)空气预热器积灰对环境造成严重影响。积灰会导致锅炉排放的烟气中颗粒物浓度增加，污染大气环境。以某钢铁厂为例，该厂在未进行空气预热器积灰清理前，烟气中颗粒物排放浓度超过国家标准50%。在清理积灰后，烟气中颗粒物排放浓度降至国家标准以下。此外，积灰还会导致锅炉排放的烟气温度升高，增加氮氧化物和二氧化硫的排放量，加剧环境污染。据相关研究表明，空气预热器积灰清理后，氮氧化物排放量可降低10%以上，二氧化硫排放量降低5%以上。

1.3空气预热器积灰监测的意义

(1)空气预热器积灰监测对于确保燃煤锅炉安全稳定运行具有重要意义。通过实时监测空气预热器积灰情况，可以及时发现并处理积灰问题，避免因积灰导致的锅炉故障和设备损坏。例如，某电厂在实施积灰监测系统后，通过数据分析发现积灰厚度超过安全阈值，及时进行了清理，避免了因积灰造成的设备损坏和停机事故。据统计，实施积灰监测的锅炉，其故障率降低了30%，设备寿命延长了20%。

(2)积灰监测有助于提高燃煤锅炉的热效率。通过对积灰的监测，可以优化锅炉运行参数，如过剩空气系数等，从而减少燃料消耗。据研究，通过对空气预热器积灰进行有效控制，可以提升锅炉热效率2%至5%。以某钢铁厂为例，通过实施积灰监测和优化运行策略，该厂锅炉热效率提高了4%，每年节省燃料成本约100万元。

(3)空气预热器积灰监测对于环境保护和