一种高温成像装置在喷煤加热炉中的应用

摘 要：在传统的加热炉运行过程中是采用火焰检测器来判断炉内煤粉的燃烧情况，这种观测不能够准确地判断炉内的实际燃烧情况，因此会带来严重的安全隐患。文章探讨并分析了一种高温成像装置在喷煤加热炉中的具体的应用，通过实际操作应用达到了能清晰直观的反映加热炉实际运行状态的效果，从而为操作人员提供了准确的控制依据。

关键词：高温成像装置；喷煤加热炉；引用

现有的喷煤制粉系统中，磨机磨煤时需要对原煤进行加热、干燥，加热炉是产生热风的主要设备。由于加热炉采用焦炉煤气、高炉煤气在炉内燃烧，产生热风加热原煤来满足磨煤的生产需要，如果操作人员对点火枪及炉内燃烧情况判断不清，其危险性很大，将可能带来严重的生产和安全事故。而采用火焰检测器检测很难直观和准确的判断炉内实际的燃烧情况，这就给安全生产带来很大隐患。

分析：如果能直接将加热炉内实时情况反馈给操作人员，由操作人员直接进行观察、判断。所以需要一种能够直接对加热炉内的燃烧火焰进行时时监控的成像装置，并且保护摄像装置不被高温损坏。这样操作人员就可以通过该装置直接了解到加热炉内的火焰燃烧情况，可以使操作准确性大大提升。

为解决上述问题采取的技术方案是：一种加热炉内火焰监控装置，包括摄像装置和冷却装置，冷却装置包括带有进气口、出气口的伸入套管以及包裹在伸入套管外壁上的且带有进水口、出水口的环状水套，所述摄像装置设在伸入套管内且其摄像头位于伸入套管一端的出气口处。如图1：摄像装置加热炉安装结构示意图

具体实施：加热炉内火焰监控装置，包括摄像装置和冷却装置，所述冷却装置包括带有进气口1、出气口2的伸入套管3以及包裹在伸入套管3外壁上的且带有进水口4、出水口5的环状水套6，所述摄像装置设在伸入套管3内且其摄像头7位于伸入套管3一端的出气口2处。

进气口1位于伸入套管3的另一端，所述环状水套6呈带有中心筒的柱状结构，所述进水口4和出水口5均设于环状水套6在进气口1一侧的端面上。进水口4与深入环状水套6内部的延伸管8相连接。在循环管3内还设有温度超限报警器9，在伸入套管3外壁上还设有接线盒10。

加热炉11带有人孔，为了能够现场监控到加热炉11内的火焰燃烧情况，在人孔的位置安装了用于监控炉内情况的摄像装置，摄像装置就是较常用的监控摄像头，并带有用于传输信号和视频的传输线路，将检测型号及视频信号传给监控室的计算机和监视器，但是考虑到加热炉11内的高温会对摄像装置造成损坏，所以设计了冷却装置，该冷却装置包括伸入套管3，在伸入套管3内通入冷却的氮气，而摄像装置便设在了伸入套管3内，在伸入套管3的两端分别为进气口1和出气口2，摄像装置的摄像头7便在出气口2处，此出气口2也就是拍摄口，在伸入套管3的另一端带有进气口1和用于接线的接线盒10，为了进一步的增加冷却的效果，在伸入套管3的外壁上还包裹有呈圆柱形的环状水套6，其将伸入套管3包裹在其中心的孔内，环状水套6带有进水口4和出水口5，其位于环状水套6的同侧端面，此端面和进气口1在同侧，为了保证环状水套6内的水进行整体循环起来，进水口4特意与深入到环状水套6内部的延伸管8相连接，从而通达到环状水套6内部，使内部的水也参与到循环中来。

在使用的时候，将带有环状水套6的伸入套管3的出气口2一侧通过人孔插入到加热炉11内，使摄像头7能够通过出气口2对炉内的火焰进行拍摄为宜，此时进水口4，出水口5和进气口1均位于加热炉11的外侧，方便进水和进气，出气口2位于炉内，会喷出少量的冷却氮气，由于空气中大部分为氮气、加热炉内为负压，采用低压氮气吹扫冷却，所以不会对炉内的火焰燃烧产生较大的影响。

采用上述方案所产生的效果在于：该装置带有摄像装置，其摄像头设在加热炉的人孔处，可直接对炉内的火焰进行监控，非常的清晰和准确，同时为了防止摄像装置被炉内的高温所损坏，还配备了用于冷却的循环管和环状水套，伸入套管中充入的冷却氮气，环状水套中加入循环的冷却水，可保证摄像装置不被高温损坏。同时在摄像装置前端增加温度检测传感器，采用远程数显仪表监测摄像机部件附近温度，设置有温度超限声响报警，并把报警点加入PLC，通过组态软件将报警信息及信号显示到计算机画面上。同样，还可以将冷却水、冷却氮气压力，通过电接点压力表将压力报警接入PLC，进行低压报警，对摄像装置可能存在的过高温度进行及时的提醒。

加热炉炉内火焰检测装置，不仅避免信号检测装置虚拟显示的弊端，同时也避免人为打开人孔观察的烦琐和不安全因素，通过炉内成像系統可直观检测加热炉内火焰真实情况，确保操作准确性，有效减少误判引起的生产及安全事故的发生。

经过在现有加热炉炉体的基础上进行改造，在人孔处开孔增加水及氮气循环冷却系统，安装工业摄像装置，同时增加摄像系统温度检测报警反馈对成像系统进行保护，实现对加热炉炉内图像进行成像显示。经实际运行观察，图像显示清晰，燃烧的细节反映准确。

通过改造，增加喷煤加热炉炉内成像系统，有效的解决了原有检测装置简单粗放的检测方法，清晰直观的反映加热炉实际运行状态，为操作人员提供准确的控制依据，保证设备准确可靠、安全稳定地运行。

参考文献

[1]严兵，李建彬，孙红胜，等.冬天高温温场测量装置研究[J].红外与激光工程，2014（4）：1312-1315.

[2]卢胜利.智能仪器设计与实现[M].重庆大学出版社，2003.

[3]苏红雨，杨华元，苏昌林，等.数字图像用于温场分布在线测量的初步研究[J].实用测试技术，1997（6）.

作者简介：李长青（1974，8-），男，天津人，本科学历，工作于新兴铸管有限公司武安工业区炼铁部，工程师，主要从事高炉弱电系统维护。