用于监测气化炉外壁温度的监测装置以及煤气化系统的制作方法

1.本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种用于监测气化炉外壁温度的监测装置以及煤气化系统。


背景技术：

2.煤气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式。
3.煤气化炉是对煤进行气化的重要设备。众所周知，气化炉一般都需要在高温和高压下反应，为了保持气化炉的外壁温度在一定的范围内，气化炉的内壁上加装有耐火隔热层，即，耐火隔热层位于气化炉物料和气化炉内壁之间。
4.然而，由于气化反应的不断进行，耐火隔热层随着反应物料的冲刷和腐蚀会出现脱落。而一旦脱落，就会导致气化炉的外壁温度升高。当超过外壁材料的允许温度时，气化炉本体的强度等指标会呈指数级下降，严重危害周围的环境。因此，需要对气化炉外壁的温度进行监测。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种用于监测气化炉外壁温度的监测装置以及煤气化系统。
6.第一方面，本公开提供了一种用于监测气化炉外壁温度的监测装置，气化炉的至少部分外壁上覆盖有热敏感温变色层，热敏感温变色层在气化炉外壁的温度变化时呈现不同的颜色；
7.用于监测气化炉外壁温度的监测装置包括数据处理模块、摄像模块和报警模块；摄像模块和报警模块分别与数据处理模块电连接；
8.摄像模块设置在气化炉外壁的外侧，摄像模块朝向热敏感温变色层；摄像模块用于对热敏感温变色层进行拍摄，以获得所拍摄的热敏感温变色层呈现的颜色对应的实际颜色参数；
9.数据处理模块用于将获得的实际颜色参数与摄像模块拍摄区域对应的预设目标颜色参数进行比较，并在实际颜色参数与预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，控制报警模块发出温度报警提示。
10.可选的，用于监测气化炉外壁温度的监测装置还包括导向结构；
11.导向结构设置在气化炉外壁的外侧，摄像模块设置在导向结构上；导向结构与数据处理模块电连接；导向结构用于在数据处理模块的控制下带动摄像模块以预设速度沿预设路径移动。
12.可选的，导向结构包括导向柱以及设置在导向柱上的同步带；
13.导向柱与气化炉的外壁相对固定，摄像模块固定在同步带上，同步带与数据处理模块电连接，同步带用于在数据处理模块的控制下相对于导向柱移动，以带动摄像模块以预设速度沿预设路径移动。
14.可选的，导向柱的延伸方向与气化炉的中心轴线相平行，同步带用于在数据处理模块的控制下沿导向柱的延伸方向移动。
15.可选的，导向柱上设置有与预设路径的起点对应的第一位置感应结构以及与预设路径的终点对应的第二位置感应结构；
16.第一位置感应结构和第二位置感应结构分别与数据处理模块电连接；摄像模块移动至预设路径的起点时，摄像模块触发第一位置感应结构，以向数据处理模块发送第一触发信号；摄像模块移动至预设路径的终点时，摄像模块触发第二位置感应结构，以向数据处理模块发送第二触发信号；数据处理模块用于根据接收到的第一触发信号或第二触发信号控制同步带的移动方向。
17.可选的，摄像模块上设置有指示针，指示针与数据处理模块电连接，指示针用于指示监测过程中摄像模块所处的位置。
18.可选的，摄像模块至少为两个，至少两个摄像模块沿气化炉的外壁周向间隔排布；
19.每一个摄像模块对应一个导向结构。
20.可选的，摄像模块为三个，三个摄像模块沿气化炉的外壁周向均布，摄像模块的出光面与气化炉外壁之间的距离等于气化炉的半径。
21.第二方面，本公开提供了一种煤气化系统，包括气化炉以及上述的用于监测气化炉外壁温度的监测装置。
22.可选的，热敏感温变色层覆盖气化炉的整个外壁。
23.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
24.本公开提供的用于监测气化炉外壁温度的监测装置以及煤气化系统，通过在气化炉的至少部分外壁上设置热敏感温变色层，当气化炉的外壁温度发生变化时，热敏感温变色层的颜色会随即发生变化；通过在气化炉外壁的外侧设置摄像模块，利用摄像模块对气化炉外壁的热敏感温变色层进行拍摄，以获得所拍摄的热敏感温变色层呈现的颜色所对应的实际颜色参数，数据处理模块对获得的实际颜色参数与摄像模块拍摄区域对应的预设目标颜色参数进行比较，即，将实际颜色参数与拍摄区域的气化炉外壁在正常温度下对应的颜色参数进行比较，当实际颜色参数与对应区域的预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，数据处理模块控制报警模块发出温度报警提示，也就是说，当报警模块发出报警提示时，就意味着气化炉外壁的温度超出了正常范围，从而实现对气化炉外壁温度的监测，避免气化炉外壁温度继续升高而造成气化炉指标下降等问题出现。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
26.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本公开实施例所述的用于监测气化炉外壁温度的监测装置的结构框图；
28.图2为本公开实施例所述的用于监测气化炉外壁温度的监测装置包括导向结构时的结构框图；
29.图3为本公开实施例所述的用于监测气化炉外壁温度的监测装置中的导向结构和摄像模块的结构示意图；
30.图4为本公开实施例所述的气化炉的侧壁的展开示意图。
31.其中，1、数据处理模块；2、摄像模块；3、报警模块；4、导向结构；41、导向柱；411、第一位置感应结构；412、第二位置感应结构；42、同步带；43、基座；44、电机；45、同步带连接笼；10、气化炉；101、热敏感温变色层。
具体实施方式
32.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.气化炉一般都需要在高温和高压下反应，为了保持气化炉的外壁温度在一定的范围内，气化炉物料和气化炉内壁之间加装有耐火隔热层。由于气化反应的不断进行，耐火隔热层随着反应物料的冲刷和腐蚀会出现脱落。而一旦脱落，就会导致气化炉的外壁温度升高。当超过外壁材料的允许温度时，气化炉本体的强度等指标会呈指数级下降，严重危害周围的环境。因此，需要对气化炉外壁的温度进行监测。基于此，本实施例提供一种用于监测气化炉外壁温度的监测装置以及煤气化系统。
35.实施例一
36.参照图1和图4所示，本实施例提供一种用于监测气化炉外壁温度的监测装置。其中，气化炉10的至少部分外壁上覆盖有热敏感温变色层101，热敏感温变色层101在气化炉10外壁的温度变化时呈现不同的颜色。
37.此处需要说明的是：热敏感温变色层101在气化炉10外壁的温度变化时呈现不同的颜色指的是，气化炉10外壁的温度处于不同的范围时，热敏感温变色层101呈现不同的颜色。比如，气化炉外壁的温度在40℃～45℃时，对应区域的热敏感温变色层101呈现出红色；当气化炉外壁的温度高于60℃时，对应区域的热敏感温变色层101呈现出黑色。
38.可以理解的是，热敏感温变色层101的材料为可逆型的，当温度上升到某一温度区间其变成某一颜色，当温度降回原来的温度时，颜色又变回。
39.热敏感温变色层101可以覆盖气化炉10的整个外壁，此时，气化炉10的整个外壁即可形成为监测区。当然，热敏感温变色层101也可以仅覆盖气化炉10的一部分外壁，即，被热敏感温变色层101覆盖的外壁区域即形成为监测区。
40.热敏感温变色层101比如可以为热敏感温油墨层，也可以为热敏感温涂料层等其他受温度影响而呈现对应颜色的材料层。其中，热敏感温变色层101比如可以通过丝印、喷涂等方式设置在气化炉10的外壁上。
41.该用于监测气化炉10外壁温度的监测装置包括：数据处理模块1、摄像模块2和报警模块3。摄像模块2和报警模块3分别与数据处理模块1电连接。其中，摄像模块2设置在气化炉10外壁的外侧，摄像模块2朝向热敏感温变色层101。摄像模块2用于对热敏感温变色层
101进行拍摄，以获得所拍摄的热敏感温变色层101呈现的颜色对应的实际颜色参数。
42.其中，数据处理模块1用于将获得的实际颜色参数与摄像模块2拍摄区域对应的预设目标颜色参数进行比较，并在实际颜色参数与预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，控制报警模块3发出温度报警提示。
43.需要说明的是，上述的“摄像模块2用于对热敏感温变色层101进行拍摄，以获得所拍摄的热敏感温变色层101呈现的颜色对应的实际颜色参数”具体可以是：摄像模块2对热敏感温变色层101进行拍摄，将拍摄到的热敏感温变色层101的颜色图片或者颜色信号等发送至数据处理模块1，数据处理模块1对该颜色图片或者颜色信号等进行解析，从而获得对应的实际颜色参数。或者也可以是：摄像模块2拍摄热敏感温变色层101，并对拍摄到的热敏感温变色层101的颜色图片或者颜色信号进行处理，获得所拍摄的热敏感温变色层101呈现的颜色对应的实际颜色参数，进而再将该实际颜色参数传输至数据处理模块1。
44.可以理解的是，当气化炉10外壁的温度处于正常温度范围时，气化炉10外壁上的热敏感温变色层101呈现出的颜色所对应的颜色参数即为上述的预设目标颜色参数，为最佳颜色参数。其中，颜色参数即为各颜色所对应的能够体现各颜色特征的参数。当实际颜色参数与预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，说明当前的气化炉10外壁温度超出正常范围。即，热敏感温变色层101呈现的颜色与气化炉10的外壁温度之间具有映射关系，一个温度范围对应一个颜色。该映射关系是经过多次试验总结出来的理论映射关系，可预先存储在数据处理模块1中。举例来说，每隔10℃一个变色点，误差
±
5℃。比如温度为x℃时，显示第a1种颜色，当温度为(x 10)℃时，显示第a2种颜色。也就是说，数据处理模块1获取到某一实际颜色参数时，即可得知与该实际颜色参数所对应的气化炉10外壁的实际温度。
45.具体实现时，摄像模块2具体可以包括摄像机，通过摄像机实时拍摄气化炉10外壁的照片，即拍摄气化炉10外壁上的热敏感温变色层101。当然，摄像模块2也可以为其他能够对气化炉10外壁上的热敏感温变色层101的颜色参数进行采集的结构。
46.其中，报警模块3可以包括发光体，比如led灯。发光体与数据处理模块1电连接，当实际颜色参数与预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，说明气化炉外壁的温度超出正常范围，此时数据处理模块1控制发光体发光，具体地，数据处理模块1可以控制发光体在一定时间段内持续发光，或者控制发光体闪烁。
47.或者，报警模块3包括发声体，比如扬声器。发声体与数据处理模块1电连接，当实际颜色参数与预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，说明气化炉外壁的温度超出正常范围，此时数据处理模块1控制发声体发声。
48.此外，也可以是，报警模块3包括发光体和发声体，在气化炉外壁的温度超出正常范围时，数据处理模块1控制发光体发光，同时也控制发声体发声，从而提高了报警效果，便于操作人员及时采取措施。
49.本实施例提供的用于监测气化炉10外壁温度的监测装置，通过在气化炉10的至少部分外壁上设置热敏感温变色层101，当气化炉10的外壁温度发生变化时，热敏感温变色层101的颜色会随即发生变化；通过在气化炉10外壁的外侧设置摄像模块2，利用摄像模块2对气化炉10外壁的热敏感温变色层101进行拍摄，以获得所拍摄的热敏感温变色层101呈现的颜色所对应的实际颜色参数，利用数据处理模块1对获得的实际颜色参数与摄像模块2拍摄
区域对应的预设目标颜色参数进行比较，即，将实际颜色参数与拍摄区域的气化炉10外壁在正常温度下对应的颜色参数进行比较，当实际颜色参数与对应区域的预设目标颜色参数之间的差值大于预设阈值时，数据处理模块1控制报警模块3发出温度报警提示，也就是说，当报警模块3发出报警提示时，就意味着气化炉外壁的温度超出了正常范围，从而实现对气化炉外壁温度的监测，避免气化炉10外壁温度继续升高而造成气化炉10指标下降等问题出现。
50.进一步地，参照图2和图3所示，该用于监测气化炉10外壁温度的监测装置还可以包括：导向结构4。导向结构4设置在气化炉10外壁的外侧，摄像模块2设置在导向结构4上。具体实现时，摄像模块2的出光面与气化炉10外壁之间具有一定间距，以保证拍摄效果。
51.导向结构4与数据处理模块1电连接。导向结构4用于在数据处理模块1的控制下带动摄像模块2以预设速度沿预设路径移动。也就是说，通过导向结构4控制摄像模块2移动，以拍摄不同位置的气化炉10外壁颜色，并传输至数据处理模块1，这样设置使得该监测装置的监测更全面。
52.具体实现时，可以先获取气化炉10温度从内至外的滞后时间，然后根据该滞后时间以及摄像模块2拍摄时的预设路径的长度计算出摄像模块2的移动速度，该速度即为预设速度，预设速度可预先存储在数据处理模块1中，进而使得数据处理模块1控制导向结构4，使摄像机在导向结构4的作用下以该预设速度沿该预设路径移动，以对监测区域内的热敏感温变色层101进行拍摄。
53.其中，上述预设路径可根据实际需求进行设定。比如摄像模块2是由气化炉10外壁的热敏感温变色层101的最低端至最高端做直线移动，此时预设路径即为由该最低端至最高端的直线路径，该预设路径的长度即为该最低端至最高端的直线距离。
54.继续参照图3所示，导向结构4包括：导向柱41以及设置在导向柱41上的同步带42。其中，导向柱41与气化炉10的外壁相对固定，摄像模块2固定在同步带42上，同步带42与数据处理模块1电连接，同步带42用于在数据处理模块1的控制下相对于导向柱41移动，以带动摄像模块2以预设速度沿预设路径移动。
55.具体实现时，导向结构4还包括电机44和基座43。其中，电机44具体可以为步进电机。摄像模块2具体固定在基座43上。基座43与同步带42相对固定。基座43与导向柱41之间可滑动或者滚动连接。电机44设置在同步带连接笼45上。具体地，数据处理模块1控制电机44工作，电机44驱动同步带42相对于导向柱41移动，进而使摄像模块2在同步带42的带动下以预设速度沿预设路径移动。
56.其中，同步带42具体可采用高刚度材料，优选使用高刚度不锈钢，如此可避免气化过程中的水汽、杂质等对同步带42造成影响，以保证同步带42的正常运行。
57.在一些实施例中，具体可使导向柱41的延伸方向与气化炉10的中心轴线相平行，同步带42用于在数据处理模块1的控制下沿导向柱41的延伸方向移动。即，导向结构4竖直设置，摄像机沿气化炉10的轴向移动。通过将导向结构4竖直设置，可以最大限度的减少重力作用对导向结构4的影响，提高导向结构4的稳定性，进而提高摄像模块2运行的稳定性。
58.具体地，导向柱41上设置有与预设路径的起点对应的第一位置感应结构411以及与预设路径的终点对应的第二位置感应结构412。第一位置感应结构411和第二位置感应结构412分别与数据处理模块1电连接。预设路径的起点比如可以是热敏感温变色层101的最
低端，预设路径的终点比如可以是热敏感温变色层101的最高端。
59.摄像模块2移动至预设路径的起点时，摄像模块2触发第一位置感应结构411，以向数据处理模块1发送第一触发信号；摄像模块2移动至预设路径的终点时，摄像模块2触发第二位置感应结构412，以向数据处理模块1发送第二触发信号；数据处理模块1用于根据接收到的第一触发信号或第二触发信号控制同步带42的移动方向。
60.比如，第一位置感应结构411与热敏感温变色层101的下边缘(即最低端)平齐，第二位置感应结构412与热敏感温变色层101的上边缘(即最高端)平齐，当摄像机在同步带42的带动下由下边缘向上运动至上边缘时，摄像机触发第二位置感应结构412，第二位置感应结构412发送触发信号给数据处理模块1，数据处理模块1控制电机44反转，使同步带42沿反方向移动，从而带动摄像模块2由上边缘朝向下边缘运动。当摄像模块2移动至下边缘时，摄像机触发第一位置感应结构411，第一位置感应结构411发送触发信号给数据处理模块1，数据处理模块1控制电机44转动方向，进而使同步带42带动摄像模块2由下至上运动。
61.第一位置感应结构411和第二位置感应结构412比如可以是触碰开关，也可以是能够与摄像模块2配合的其他感应结构。
62.此外，还可以在摄像模块2上设置有指示针，指示针与数据处理模块1电连接，指示针用于指示监测过程中摄像模块2所处的位置。
63.在一些实施例中，可以将摄像模块2设置为至少两个，至少两个摄像模块2沿气化炉10的外壁周向间隔排布。每一个摄像模块2对应一个导向结构4。即，导向结构4也至少为两个，至少两个导向结构4沿气化炉外壁的周向间隔排布。通过设置至少两个摄像模块2对气化炉10外壁进行拍摄，从而进一步增大了监测范围。
64.较优的，具体可将摄像模块2设置为三个，三个摄像模块2沿气化炉10的外壁周向均布，摄像模块2的出光面与气化炉10外壁之间的距离等于气化炉10的半径。摄像模块2具体可包括广角摄像机，广角摄像机可以具有120
°
以上的视角，这样三个广角摄像机就能够完全拍到整个气化炉10的外壁面。
65.示例性的，数据处理模块1内存储有一个底图图层，用于存储气化炉10运行正常时的外壁上的热敏感温变色层101对应的颜色参数。气化炉10正常运行后，三个摄像模块2从气化炉10外壁所测区域的最低端至最高端运行一次，以获得在该时间段内气化炉外壁的热敏感温变色层101呈现的颜色所对应的实际颜色参数。数据处理模块1随即进行数据处理，若报警模块3发出温度报警提示，监控人员就知道外壁温度偏离了气化炉10运行时的正常外壁温度，这样也能减轻监控人员的劳动强度。
66.参照图4所示，气化炉10侧壁展开后，侧壁底边长度被b1、b2、b3、b4、b5、b6这六个点分成6份，侧壁顶边长度被a1、a2、a3、a4、a5、a6这六个点分成6份。其中，a1与b1对应，a2与b2对应，a3与b3对应，a4与b4对应，a5与b5对应，a6与b6对应，从而在气化炉侧壁周向上将气化炉侧壁分为6个区域。比如，a2至b2的长度即为预设路径的长度，b2可看作预设路径的起点，a2可看作预设路径的终点，即a2至b2标示为气化炉10外壁测温的高度范围。可以理解的是，气化炉10外壁上的每一点都能与该展开图上的唯一一点对应。比如，当其中一个摄像模块2从b2运行至a2时，就能全面拍到a1至a3和b1至b3之间组成的平面。再比如，当其中另一个摄像模块2从b4运行至a4时，就能全面拍到a3至a5和b3至b5之间组成的平面。
67.本实施例提供的监测装置，当气化炉10外壁温度处于不同范围时，热敏感温变色
层101即可以显示不同颜色，将颜色信号通过不停运动的摄像模块2传输至数据处理模块1中。比如，数据处理模块1包括显示屏，显示屏上比如显示有图4所示的展开图，展开图上显示有对应的颜色，这样监控人员通过显示屏显示的内容即可获知不同的外壁温度。
68.本实施例的方案与通过在气化炉外壁表面敷设多个热电偶或热电阻来指示气化炉外壁温度变化的方案相比，本实施例的监测装置能够监测到气化炉10外壁的所有壁面温度，且减少了气化炉外壁上的布线，提高了整体的美观性，而且经实验对比，本实施例的监测装置的投资成本低于在气化炉外壁上设置多个热电偶或热电阻的投资成本。
69.实施例二
70.本实施例提供一种煤气化系统，该煤气化系统包括：气化炉10以及用于监测气化炉外壁温度的监测装置。
71.其中，本实施例中的用于监测气化炉外壁温度的监测装置与实施例一提供的监测装置的结构和实现原理相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
72.较为优选的，热敏感温变色层101覆盖气化炉10的整个外壁，这样使得气化炉的整个外壁形成为监测区，从而增大了监测区域，进而及时反映气化炉10整个外壁的温度变化。
73.其他技术特征和效果与实施例一相同，在此不再赘述。
74.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
75.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。