CN110655958A - 一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***及方法 - Google Patents

一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***及方法，包括煤气化炉，布置在所述煤气化炉周围的红外热成像仪，控制器，终端，可发出警示信号的声光报警器；所述红外热成像仪、声光报警器分别通过导线电连接到控制器；所述控制器通信连接到终端；储粉罐连接驱动电机，所述储粉罐底部连接导管，所述导管上设置有多个喷嘴。本发明能实现对温度的实时面监测，在温度达到阈值温度时自动喷粉，及时有效的消除了因粉尘泄露而产生***的危险性，温度下降至阈值温度后自动喷粉。其操作简单，安全可靠，使用效果好，自动化运行程度高，并便于智能化控制，适用于煤气化炉的***危险性的监测与主动抑爆。

Description

一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***及方法
技术领域
本发明涉及煤气化炉技术领域，具体而言，涉及一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***及方法。
背景技术
中国煤炭的特点是高硫、高灰煤比重大，同时，中国煤炭利用效率低，燃煤排放出大量有害气体和烟灰，使生态环境遭到严重破坏。通过煤的大规模、综合、清洁、高效利用来解决未来对能源的需求，发展煤炭气化技术是减少环境污染、节能、发展工业的重要措施。煤气化是指煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。煤炭气化是中国煤炭清洁利用的重要途径之一。
在煤气化的过程中，基于煤气化炉的具体结构，炉体有各种接口与外界相连，在高温高压的状态下便可能存在弱面导致粉尘泄露从而引发***。由于粉尘泄露的不可预知性，因此为煤气化炉设计一种监测抑爆***显得非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠、效果好的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，包括煤气化炉，布置在所述煤气化炉周围的红外热成像仪，控制器，终端，可发出警示信号的声光报警器；所述红外热成像仪、声光报警器分别通过导线电连接到控制器；所述控制器通信连接到终端；储粉罐连接驱动电机，所述储粉罐底部连接导管，所述导管上设置有多个喷嘴。
进一步，还包括支架，所述红外热成像仪与导管分别固定于支架，支架成120o分布在煤气化炉周围，导管通过支架环绕煤气化炉。
进一步，所述的控制器电连接多个红外热成像仪，接收多个信号。
进一步，所述喷嘴包括内喷嘴和下喷嘴，所述内喷嘴设置在所述导管上朝向煤气化炉的内侧，所述下喷嘴布置在所述导管上喷嘴口垂直向下设置，所述内喷嘴和下喷嘴均为弧形网状结构。
本发明还提供一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆方法，包括以下步骤：
步骤S1.基于煤气化炉温度分布监测数据构建煤气化炉深度学习数据库；
步骤S2.将深度学***台；
步骤S3.设置在煤气化炉周围的红外热成像仪采集当前原始温度数据进行预处理传输至云计算平台；
步骤S4.将实验所得的针对不同煤气化炉发生***的温度面积范围数据与深度学***台；
步骤S5.通过云计算平台进行数据分析，与深度学习数据库进行比对后，判断当前红外热成像仪监测到的温度是否超出***温度临界值；
步骤S6.如红外热成像仪监测到的温度超出***温度临界值，进行声光报警，并将温度信息发送至手机等终端设备上，同时进一步判断超出***温度临界值的面积S，如超载温度面积温度小于***温度临界值S则启动对应位置处的喷嘴精准定点喷粉，如超载温度面积温度大于***温度临界值S则启动所有喷嘴立体全方位喷粉；
步骤S7.温度下降至阈值内后自动停止喷粉；
步骤S8.此次温度数据作为历史原始温度数据存储进深度学习数据库。
进一步，在上述步骤S1中，采集的数据温度分别包括历史原始温度数据、其他同类温度数据、安全状态下温度数据和事故后温度分布及变化趋势数据。
进一步，在上述步骤S3中，红外热成像仪采集的温度数据进行网格划分，将不同的网格区域与相关位置的喷嘴进行关联。
进一步，在上述步骤S6中，所述的超载温度面积临界值S，其中S根据煤气化应用的环境条件可选择为30％、40％、50％、60％。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明能实时监测温度数据，在温度达到阈值时自动喷粉，及时有效的避免了泄露的粉尘发生***，温度下降至阈值内后自动停止喷粉。其操作方便，安全可靠，使用效果好，在本技术领域有广泛的实用性。
2.温度升至阈值后自动喷粉，内喷嘴形成抑爆粉雾，吸收热量，下喷嘴形成抑爆屏障，隔绝空气，喷嘴立体分布在煤气化炉周围，可有效的避免粉尘***的发生，提高了装置的自动化运行程度。
3.采用红外热成像仪实时采集温度数据，实现对煤气化炉温度的面监测，保证了数据的准确性和及时性。
4.控制器利用深度学习根据温度变化的范围来进行精准决策，当温度变化范围大时进行立体全方位喷粉，若是局部的微小变化进行精确定点喷粉，达到智能控制。
5.利用驱动电机压缩气实现安全快速喷粉，缩短喷粉滞后时间，提高装置响应速度，提高喷粉效率，保证抑爆的及时性与主动性。
6.温度达到阈值时进行声光报警，并将温度信息发送至手机等终端设备上，便于智能化控制。
附图说明
图1为本发明整体结构正视图；
图2为本发明红外热成像仪、喷嘴与煤气化炉的相对位置示意图；
图3为本发明工作原理示意图；
图中：1-控制器，2-终端，3-红外热成像仪，4-支架，5-煤粉入口，6-煤气化炉，7-内喷嘴，8-水蒸气、氧气入口，9-粗合成气出口，10-高温高压蒸汽出口，11-下喷嘴，12-灰渣出口，13-声光报警器，14-导线，15-导管，16-储粉罐，17-驱动电机，18-电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明提供一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，包括煤气化炉6，布置在所述煤气化炉周围的红外热成像仪3，控制器1，终端2，可发出警示信号的声光报警器13；所述红外热成像仪3、声光报警器13分别通过导线14电连接到控制器1；所述控制器1通信连接到终端2；储粉罐16连接驱动电机17，所述储粉罐16底部连接导管15，所述导管15上设置有多个喷嘴。
在上述实施例中，煤气化的原料从煤粉入口5和水蒸气、氧气入口8进入煤气化炉6，产物从粗合成气出口9、高温高压蒸汽出口10和灰渣出口12排出。红外热成像仪3实时采集温度参数，测量出来的温度图像经导线14上传给控制器1，当温度数据超过阈值温度时，控制器1控制驱动电机17运转，驱动电机17压缩气将储粉罐16中的粉沿导管15上的喷嘴喷出，形成抑爆屏障且降温，从而使煤气化炉6的温度降至安全温度，同时控制器1将控制声光报警器13现场进行声光报警，且控制器1将温度信息发送至终端2上。当温度下降至阈值以下时，警报自动解除，驱动电机17停止运转，喷粉停止。该过程也可由移动终端2进行控制。
在上述实施例中，控制器1与终端2通信连接，终端2可以是手机、平板电脑、PC机等设备。达到阈值温度时，控制器1给终端2发送报警信息。终端2不仅可接收煤气化炉6的温度信息，还能远程控制喷粉过程，电源18给驱动电机17、控制器1等设备供电。
进一步优选的实施例是，还包括支架4，所述红外热成像仪3与导管15分别固定于支架4，支架4成120o分布在煤气化炉6周围，导管15通过支架4环绕煤气化炉6。
在上述实施例中，红外热成像仪3通过支架4均布在煤气化炉6的周围，且在垂直方向可以设置等间距的若干排红外热成像仪3，红外热成像仪3覆盖面积应该涵盖整个煤气化炉6圆周上的所有面积。
进一步优选的实施例是，所述的控制器1电连接多个红外热成像仪3，接收多个信号。
进一步优选的实施例是，所述喷嘴包括内喷嘴7和下喷嘴11，所述内喷嘴7设置在所述导管15上朝向煤气化炉6的内侧，所述下喷嘴11布置在所述导管15上喷嘴口垂直向下设置，所述内喷嘴7和下喷嘴11均为弧形网状结构。
在上述实施例中，设置内喷嘴7和下喷嘴11，对煤气化炉6进行多个方位的喷粉，实现快速降温的目的。
如图3所示，本发明还提供一种基于煤气化炉6体结构的立体式智能监测抑爆方法，包括以下步骤：
步骤S1.基于煤气化炉温度分布监测数据构建煤气化炉深度学习数据库；
步骤S2.将深度学***台；
步骤S3.设置在煤气化炉周围的红外热成像仪采集当前原始温度数据进行预处理传输至云计算平台；
步骤S4.将实验所得的针对不同煤气化炉发生***的温度面积范围数据与深度学***台；
步骤S5.通过云计算平台进行数据分析，与深度学习数据库进行比对后，判断当前红外热成像仪监测到的温度是否超出***温度临界值；
步骤S6.如红外热成像仪监测到的温度超出***温度临界值，进行声光报警，并将温度信息发送至手机等终端设备上，同时进一步判断超出***温度临界值的面积S，如超载温度面积温度小于***温度临界值S则启动对应位置处的喷嘴精准定点喷粉，如超载温度面积温度大于***温度临界值S则启动所有喷嘴立体全方位喷粉；
步骤S7.温度下降至阈值内后自动停止喷粉；
步骤S8.此次温度数据作为历史原始温度数据存储进深度学习数据库。
进一步优选的方法是，在上述步骤S1中，采集的数据温度分别包括历史原始温度数据、其他同类温度数据、安全状态下温度数据和事故后温度分布及变化趋势数据。
进一步优选的方法是，在上述步骤S3中，红外热成像仪采集的温度数据进行网格划分，将不同的网格区域与相关位置的喷嘴进行关联。
进一步优选的方法是，在上述步骤S6中，所述的超载温度面积临界值S，其中S根据煤气化应用的环境条件可选择为30％、40％、50％、60％。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，其特征在于：包括煤气化炉，布置在所述煤气化炉周围的红外热成像仪，控制器，终端，可发出警示信号的声光报警器；所述红外热成像仪、声光报警器分别通过导线电连接到控制器；所述控制器通信连接到终端；储粉罐连接驱动电机，所述储粉罐底部连接导管，所述导管上设置有多个喷嘴。
2.根据权利要求1所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，其特征在于：还包括支架，所述红外热成像仪与导管分别固定于支架，支架成120°分布在煤气化炉周围，导管通过支架环绕煤气化炉。
3.根据权利要求1所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，其特征在于：所述的控制器电连接多个红外热成像仪，接收多个信号。
4.根据权利要求1所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆***，其特征在于：所述喷嘴包括内喷嘴和下喷嘴，所述内喷嘴设置在所述导管上朝向煤气化炉的内侧，所述下喷嘴布置在所述导管上喷嘴口垂直向下设置，所述内喷嘴和下喷嘴均为弧形网状结构。
5.一种基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1.基于煤气化炉温度分布监测数据构建煤气化炉深度学习数据库；
步骤S2.将深度学***台；
步骤S3.设置在煤气化炉周围的红外热成像仪采集当前原始温度数据进行预处理传输至云计算平台；
步骤S4.将实验所得的针对不同煤气化炉发生***的温度面积范围数据与深度学***台；
步骤S5.通过云计算平台进行数据分析，与深度学习数据库进行比对后，判断当前红外热成像仪监测到的温度是否超出***温度临界值；
步骤S6.如红外热成像仪监测到的温度超出***温度临界值，进行声光报警，并将温度信息发送至手机等终端设备上，同时进一步判断超出***温度临界值的面积S，如超载温度面积温度小于***温度临界值S则启动对应位置处的喷嘴精准定点喷粉，如超载温度面积温度大于***温度临界值S则启动所有喷嘴立体全方位喷粉；
步骤S7.温度下降至阈值内后自动停止喷粉；
步骤S8.此次温度数据作为历史原始温度数据存储进深度学习数据库。
6.根据权利要求5所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆方法，其特征在于：在上述步骤S1中，采集的数据温度分别包括历史原始温度数据、其他同类温度数据、安全状态下温度数据和事故后温度分布及变化趋势数据。
7.根据权利要求5所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆方法，其特征在于：在上述步骤S3中，红外热成像仪采集的温度数据进行网格划分，将不同的网格区域与相关位置的喷嘴进行关联。
8.根据权利要求5所述的基于煤气化炉体结构的立体式智能监测抑爆方法，其特征在于：在上述步骤S6中，所述的超载温度面积临界值S，其中S根据煤气化应用的环境条件可选择为30％、40％、50％、60％。
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