152的内部温度和压力影响。冷却/安装系统272包括包围光管部分270和安装部分288的冷却护套286。冷却护套限定冷却通路290和离开通路292。冷却通路290将光管部分270周围的冷却流体291 (例如，水、冷却液等)引导到冷却护套286的端部294。冷却护套286的端部294将冷却路径290过渡到离开路径292中。安装部分288限定冷却流体进口 296和冷却流体出口 298。这允许冷却流体进入和离开冷却护套286。冷却流体进口 296和冷却流体出口 298可与储器连接，该储器供应冷却流体，并收集离开冷却护套286后的冷却流体。冷却剂也可由冷却系统致冷，例如冷却塔、制冷循环或热交换器。
[0039]安装部分288也可限定允许保护气体301进入光管部分270的气体入口 300。该气体入口 300可允许保护气体(例如，氮气)进入光管部分270，并在中空体277中流向针孔278。在到达针孔278以后，气体301离开光管部分270并进入气化器152。这样，保护气体301确保针孔278保持清除灰烬、碎肩、炉渣等。通过在气化期间和气化之后保持针孔278清除堵塞物，可在不需要移除光学器件156以便清洁的情况下将光学图像转移到传感器 158。
[0040]为了将光学器件156安装在气化器152上，安装部分288可包括垂直于光管部分270的安装环302。环302的形状可呈环形并完全缠绕在光管部分270周围。环302设计成装配在气化器喷嘴凸缘304与仪器盖板306之间。当可为常规的螺栓式凸缘的凸缘304和306栓接在一起时，光学器件156可被固定在气化器152上。在某些实施例中，可以以密封方式在端口 174处将光学器件156焊接、栓接或紧固在气化器152上。在一些实施例中，安装环302可包括从顶侧310和底侧312延伸的突出体308 (例如，环状的)。这些突出体308可阻止横向运动并当使用凸缘304和凸缘306附接在气化器152上时密封光学器件156。
[0041]压力密闭/安全系统274构造成提供透光装置以在气化操作期间容纳气化器152内的压力并在压力密闭失效的情况下阻止反应剂从气化器152逸散。在本实施例中，安全系统274包括第一视镜(sight glass) 314、第二视镜316、安全阀318和加压气体腔室320。视镜314和316提供双密封机构，该双密封机构允许光学图像从镜头280传给分束器284。如果视镜314或316中的一个失效，则安全系统274设计成关闭安全阀318。系统通过感测腔室320中的加压气体的压力损失而操作。如果安全镜314或316中的一个或两个破裂，则腔室320中的加压气体能够逸散而导致压力损失。然后，控制器162可感测到压力损失，控制器162随即切断安全阀318，从而防止热量和气化器反应剂通过光学器件156逸散。如可以理解的，图7的光学器件156构造成在气化器152的任何运行阶段期间安装在气化器152的端口 174中。同样，应理解，并非在实践上实现光学器件156所需的所有细节都在图7中示出。
[0042]在再其它实施例中，可能优选具有可移除的光学器件。图8是可以可移除地安装在气化器152上的光学器件156的一个实施例的截面图。图8的可移除的光学器件156共享许多与图7的永久安装的光学器件156相同的特征。例如，所示的光学器件156可包括光管部分270、包围光管部分270的冷却/安装系统272以及分束器部分276。与图7的光学器件156不同，所示的光学器件156可以不包括压力密闭/安全系统274或使用保护气体来清除针孔278的堵塞物。例如，所示的光学器件156可仅当预热燃烧器运行时插入然后当气化启动时移除。如上所述，预热燃烧器可使用诸如天然气火焰的清洁火焰。当光学器件156暴露于清洁火焰时，可能不需要保持清除针孔278清除堵塞物。此外，可能不需要压力密闭/安全装置，因为光学器件156在气化操作的更高压力特征占优势之前被移除。
[0043]所公开的实施例的技术效果包括在使用组合给料喷射器的同时监视气化腔室内部的能力，组合给料喷射器即将预热燃烧器和过程给料喷射器的功能结合在一个单元中的给料喷射器。如上所述，组合给料喷射器或类似装置妨碍了直接观察气化器腔室，因为喷射器保持安装在气化器的顶部中。所公开的实施例能在不必移除组合给料喷射器的情况下实现气化器的内部腔室的视觉监视。结果，可在气化器运行期间监视内部腔室，以确定气化器内部的炉渣堆积、耐火材料磨损和运行状态。特别地，所公开的实施例将基线图像与气化器的内部腔室的操作图像进行比较，以确定指示磨损或炉渣堆积的空间变化。反过来，所公开的实施例可基于图像比较提供对所确定的状态做出响应的控制功能。这样，所公开的实施例延长了气化器的寿命，提高了气化器性能，并减少了气化器停机时间。
[0044]此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并利用任何装置或系统并且执行任何所结合的方法。本发明可取得专利权的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它实例包含在权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种系统，包括: 气化器监视器，所述气化器监视器配置成从连接到指向气化器的腔室中的光学器件的传感器获取代表所述气化器的一部分的图像数据、处理所述图像数据、比较所述图像数据与所述气化器的基线图像数据、并基于所述图像数据与所述基线图像数据的比较而提供代表所述气化器的状态的输出，其中所述图像数据指示出口的尺寸相对于所述基线图像的变化，并且尺寸的变化指示磨损状态或炉渣状态；以及 对来自所述气化器监视器的输出作出响应的气化器控制器，其中所述气化器控制器配置成响应于所述输出而调节进入所述气化器中的燃料流或氧气流或空气流中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学器件包括中空体、设置在所述中空体内部的多个镜头、设置在所述中空体周围的流体冷却护套、和保护气体端口。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化器监视器配置成处理所述图像数据以获得代表所述腔室内的温度等级的光强度或颜色或波长中的至少一者的变化的分析，并且所述气化器监视器配置成利用所述分析来确定磨损或炉渣堆积。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化器监视器配置成提供代表所述腔室内的温度、火焰、操作模式和喉部状态的输出。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像数据代表所述腔室内的磨损状态或炉渣状态中的至少一者，并且所述气化器控制器配置成调节所述燃料流或所述氧气流或所述空气流中的至少一者，以便至少减少所述磨损状态或所述炉渣状态的进行。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化控制器配置成控制第一燃料和空气或氧气向所述腔室内的注射以便预热所述气化器，所述气化控制器配置成在预热之后控制第二燃料和空气向所述气化器内的注射以便使所述第二燃料气化，并且所述气化控制器对来自所述气化器监视器的输出作出响应以便响应于所述输出而调节所述第一燃料、所述第二燃料、所述氧气、所述空气或其组合的流量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述气化器与所述气化器监视器和所述气化器控制器联接。
8.一种方法，包括: 获得气化器的腔室的图像；以及 相对于基线图像分析所述图像以确定所述腔室内部的磨损状态或炉渣状态，其中所述图像指示出口的尺寸相对于所述基线图像的变化。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括响应于所述磨损状态或炉渣状态来控制所述气化器的运行。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，分析包括基于代表所述腔室内的温度等级的光强度或颜色或波长中的至少一者的变化来确定所述腔室的内部边界。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括响应于代表所述磨损状态或炉渣状态的输出而调节到所述气化器内的燃料流或氧气流或空气流中的至少一者。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括: 控制第一燃料和空气或氧气向所述腔室内的注射以便预热所述气化器； 在预热之后控制第二燃料和空气向所述气化器内的注射以便使所述第二燃料气化；并且 响应于代表所述磨损状态或炉渣状态的输出而调节所述第一燃料、所述第二燃料、所述氧气、所述空气或其组合的流量。
【专利摘要】本发明涉及气化器监视和控制系统，具体而言，涉及一种系统，其包括：气化器，该气化器包括限定腔室、进口、出口和端口的壁；与进口联接的组合给料喷射器，其中，该组合给料喷射器构造成将第一燃料和空气或氧气喷入腔室以预热气化器，并且该组合给料喷射器构造成在预热之后将第二燃料和氧气喷入气化器以使第二燃料气化；与端口联接的光学器件；与光学器件联接的传感器；以及与传感器联接的监视系统，其中所述监视系统构造成从传感器获取数据，处理该数据，并基于数据提供代表气化器的状态的输出。
【IPC分类】C10J3-72, C10J3-46, C10J3-48
【公开号】CN104711037
【申请号】CN201510067368
【发明人】T.F.莱宁格
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2011年10月8日
【公告号】CA2753736A1, CN102443444A, CN102443444B, US9017435, US20120085028