确定锅炉热传递表面上的结垢位置的系统和方法

摘要

检测锅炉的热交换器的结垢包括当吹灰器元件的喷嘴邻近热交换器的表面时从该喷嘴发射加压流体喷流，并且感测表示由加压流体在热交换器的表面上的冲击产生并且通过加压流体喷流而被转移回到吹灰器元件的反作用力的值。该方法还包括基于表示反作用力的值来确定在热交换器的表面上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

权利要求

1.一种检测锅炉的热交换器的结垢的方法，该方法包括：

从吹灰器元件的第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流；

产生表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或在所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力的值；和基于所述值确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二加压流体喷流中的每一个包括亚音速蒸汽流。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个反作用力包括施加在所述吹灰器元件上的一个或多个扭转力。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所产生的值基于来自应变仪感测元件的感测值，该应变仪感测元件布置在所述吹灰器元件上以检测所述感测值。

5.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：

确定所述喷嘴相对于基准位置的线性位置；

确定所述喷嘴中的至少一个喷嘴相对于基准取向的旋转取向；

基于所述值和所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定在所述热交换器表面上是否有一个或多个相当大的沉积物；和如果确定在所述热交换器上有一个或多个相当大的沉积物，则基于所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物的特定的一对位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定所述喷嘴的线性位置和旋转取向基于自初始时间以来已经经过的时间段。

7.根据权利要求1所述的方法，该方法包括：

沿着基本上垂直于所述热交换器的多个压板的方向将所述吹灰器元件从第一原始位置移动到第二最大就位位置；

使所述吹灰器元件围绕其纵向轴线旋转；和

在所述锅炉内限定多个不同的吹灰器元件对准，每个吹灰器元件对准都由所述第一原始位置与第二最大就位位置之间的对应线性位置和所述吹灰器元件的旋转取向限定。

8.根据权利要求7所述的方法，该方法包括：

在锅炉操作期间锅炉内的所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，产生表示当在特定对准处时，通过由所述吹灰器元件发射的第一和第二加压流体喷流中的一个或两个而被转移回到所述吹灰器元件的所述一个或多个反作用力的相应的值。

9.根据权利要求8所述的方法，该方法包括：

为所述吹灰器元件构造图表，该图表表示在与所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准相对应的至少一个热交换器位置是否有至少一个相当大的沉积物。

10.根据权利要求8所述的方法，该方法包括：

在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，测量相应的基线值，每个基线值表示在该特定对准处不存在结垢。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在测量相应的基线值的同时移动所述吹灰器元件和旋转所述吹灰器元件以与锅炉操作期间产生表示一个或多个反作用力的相应值时的速率相同的速率进行。

12.如权利要求10所述的方法，该方法包括：

在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处：基于在锅炉操作期间产生的相应值与和该特定对准相关联的相应基线值之间的比较，确定在所述热交换器的与该特定吹灰器元件对准相对应的两个可能位置中的至少一个位置处何时有至少一个相当大的沉积物。

13.根据权利要求7所述的方法，该方法包括：

当所述吹灰器元件移动和旋转时，在多个不同时刻中的每一个时刻时，产生表示在特定时刻通过第一和第二加压流体喷流中的一个或两个施加在所述吹灰器元件上的一个或多个反作用力的相应的值；和将所述多个不同时刻中的每一个时刻与所述多个不同的吹灰器元件对准中的对应一个吹灰器元件对准相关联。

14.根据权利要求13所述的方法，该方法包括：

在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，测量相应的基线值，每个基线值都表示在特定对准处不存在结垢。

15.根据权利要求14所述的方法，该方法包括：

将在锅炉操作期间生成的多个值和多个所述相应的基线值变换成相应的第一和第二组频域数据。

16.根据权利要求15所述的方法，该方法包括：

检查所述第一组频域数据的多个频带，以识别所述多个频带中的特定频带，其中，所述特定频带具有对应于所生成的相应值的响应的可能性比所述多个频带中的任何其他频带大。

17.根据权利要求16所述的方法，将用于所述第一组和第二组频域数据的所识别的频带的频域数据变换为对应的第一组和第二组时域数据，其中，所述第一组和第二组时域数据中的每一个元素由所述多个不同时刻中的相关联的一个时刻和相关联的幅度值限定。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一组时域数据的每个元素与所述第二组时域数据中的各个对应元素相关联。

19.根据权利要求18所述的方法，该方法包括：

对于所述第一组和第二组时域数据的每一对对应元素：

基于所述第一组时域数据的元素与所述第二组时域数据的对应元素的相关幅度值之间的比较，确定在所述热交换器上何时有一个或多个相当大的沉积物。

20.一种检测锅炉的热交换器的结垢的方法，所述方法包括：

从吹灰器元件的喷嘴发射加压流体喷流；

产生一值，该值表示由所述加压流体在所述热交换器的表面上或所述热交换器表面上的相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述加压流体喷流而转移回到所述吹灰器元件的反作用力；以及基于表示所述反作用力的所述值，确定在所述热交换器的表面上何时有相当大的沉积物，从而表明结垢。

21.一种检测具有吹灰器元件的锅炉的热交换器的结垢的系统，所述吹灰器元件从第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流，所述系统包括：数据获取系统，用于产生表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或在所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力的值；并且所述数据获取系统还被配置成基于所产生的值确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

22.根据权利要求21所述的系统，该系统包括：

应变仪感应元件，该应变仪感测元件布置在所述吹灰器元件上以感测所述吹灰器元件上的应变值，其中，所产生的值基于所感测的应变值。

23.根据权利要求22所述的系统，该系统还包括：

线性编码器，该线性编码器用于确定所述吹灰器元件相对于基准位置的线性位置；

旋转编码器，该旋转编码器用于确定所述吹灰器元件相对于原始位置的旋转取向；

控制系统，该控制系统联接到所述线性编码器和旋转编码器，并从所述线性编码器和旋转编码器接收与所感测到的所述吹灰器元件的线性位置和角位置相对应的数据；并且所述数据获取系统联接至所述应变仪感测元件以记录由所述应变仪感测元件感测的应变值，所述数据获取系统从所述控制系统接收并存储包括吹灰器线性位置和角位置的吹灰器元件对准信息。

24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述数据获取系统被配置为：基于所述值和所述喷嘴的线性位置和旋转取向确定所述热交换器上是否有一个或多个相当大的沉积物；以及当确定所述热交换器上有一个或多个相当大的沉积物时，基于所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定所述一个或多个相当大的沉积物在所述热交换器上的特定的一对位置。

25.根据权利要求21所述的系统，其中，所述数据获取系统被配置为：在锅炉操作期间所述锅炉内的多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，产生表示在特定对准处时，通过由所述吹灰器元件发射的第一和第二加压流体喷流中的一个或两个而被转移回到所述吹灰器元件的所述一个或多个反作用力的相应的值，其中，每个吹灰器元件对准由第一原始位置与第二最大就位位置之间的对应线性位置以及吹灰器元件的旋转取向限定。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述数据获取系统被配置为：为所述吹灰器元件构造一个图表，该图表表示在与所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准相对应的至少一个热交换器位置是否有至少一个相当大的沉积物。

27.一种用于检测具有吹灰器元件的锅炉的热交换器的结垢的计算机程序产品，所述吹灰器元件从第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流，所述计算机程序产品包括：非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质具有通过其体现的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括：用于产生表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力的值的计算机可读程序代码；和用于基于所产生的值来确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢的计算机可读程序代码。

28.根据权利要求27所述的计算机程序产品，该计算机程序产品包括：用于从布置在所述吹灰器元件上以感测所述吹灰器元件上的应变值的应变仪感测元件接收所感测到的应变值的计算机可读程序代码，其中，所产生的值基于所感测的应变值。

29.根据权利要求28所述的计算机程序产品，该计算机程序产品包括：用于从线性编码器和旋转编码器接收与所感测到的所述吹灰器元件的线性位置和角位置相对应的数据的计算机可读程序代码；

用于记录由所述应变仪感测元件感测的应变值的计算机可读程序代码；以及用于存储包括吹灰器线性位置和角位置的吹灰器元件对准信息的计算机可读程序代码。

30.根据权利要求27所述的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于以下操作的计算机可读程序代码：基于所述值和所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定在所述热交换器上是否有一个或多个相当大的沉积物；以及当确定所述热交换器上有一个或多个相当大的沉积物时，基于所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定所述一个或多个相当大的沉积物在所述热交换器上的特定的一对位置。

31.根据权利要求27所述的计算机程序产品，该计算机程序产品包括：在锅炉操作期间所述锅炉内的多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，产生表示在特定对准时处，通过由所述吹灰器元件发射的第一和第二加压流体喷流中的一个或两个而被转移回到所述吹灰器元件的所述一个或多个反作用力的相应的值的计算机可读程序代码，其中，每个吹灰器元件对准由第一原始位置与第二最大就位位置之间的对应线性位置以及吹灰器元件的旋转取向限定。

32.根据权利要求31所述的计算机程序产品，该计算机程序产品包括：用于为所述吹灰器元件构造一图表的计算机可读程序代码，该图表表示在与所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准相对应的至少一个热交换器位置是否有至少一个相当大的沉积物。

说明书

确定锅炉热传递表面上的结垢位置的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及回收锅炉中的结垢或灰烬沉积物，更具体而言，涉及通过吹灰器来检测回收锅炉的热交换器上的结垢灰烬沉积物。

背景技术

[0002] 在造纸过程中，化学制浆产生了作为副产品的黑液，这黑液含有几乎所有的无机蒸煮化学品以及在蒸煮器中制浆期间与木材分离的木质素和其它有机物质。黑液在锅炉中燃烧。锅炉的两个功能是回收在制浆过程中使用的无机蒸煮化学品以及利用黑液的有机部分中的化学能来产生造纸厂使用的蒸汽。本文所使用的术语锅炉可以包括如下所述的底部支撑的锅炉或顶部支撑的锅炉，其燃烧燃料而使热传递表面结垢。

[0003] 例如，克拉夫特(Kraft)锅炉可以在炉子中包括通过辐射和来自炉气体的对流提取热量的过热器。饱和蒸汽进入过热器部分，过热蒸汽以受控温度离开。过热器包括由用于传导和传递热的管构成的压板阵列。过热器热传递表面由于从炉室中带出的灰烬而不断地结垢。能够在克拉夫特锅炉中燃烧的黑液的量通常受到过热器部分的表面上的结垢的速率和程度的限制。包括沉积在过热器表面上的灰烬的结垢减少了从黑液燃烧中吸收的热量，这会导致过热器的出口蒸汽温度降低。

[0004] 有时需要关闭锅炉以进行清洁。例如，克拉夫特锅炉特别容易出现过热器结垢的问题。从克拉夫特锅炉中的过热器去除灰烬沉积物的一种常规方法包括吹灰。吹灰是这样的过程，其包括用来自吹灰器的喷嘴的一股蒸汽吹走过热器(或被灰烬沉积物结垢的其它热传递表面)上沉积的灰烬。吹灰器具有用于将蒸汽引导到位于喷枪远端处的喷嘴的喷枪。

[0005] 吹灰可以在正常的锅炉操作期间基本上连续地进行，不同的吹灰器在不同的时间打开。吹灰通常使用蒸汽进行。吹灰过程消耗了由锅炉产生的相当大热能。

[0006] 确定回收锅炉的过热器部分上的沉积物量的常规方法通常基于间接测量，例如离开锅炉的排气的温度升高、蒸汽的温度降低、热传递、焓或锅炉的气体侧(与水/蒸汽侧相对的燃烧部分)的压降增加。然而，这样的技术不能确定或至少解决回收锅炉的热交换器上沉积的灰烬的位置。因此，对于减少用于节能的蒸汽消耗或者提高热传递表面效率的可靠和有效的吹灰策略，这种技术提供了很少的指导。

发明内容

[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种检测锅炉的热交换器的结垢的方法。该方法可以包括：从吹灰器元件的第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流；产生一值，该值表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或在所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力；和基于所述值确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

[0008] 所述第一和第二加压流体喷流中的每一个都可以包括亚音速蒸汽流。

[0009] 所述一个或多个反作用力可以包括施加在所述吹灰器元件上的一个或多个扭转力。

[0010] 所产生的值可以基于来自应变仪感测元件的感测值，该应变仪感测元件布置在所述吹灰器元件上以检测所述感测值。

[0011] 该方法可以包括：确定所述喷嘴相对于基准位置的线性位置；确定所述喷嘴中的至少一个喷嘴相对于基准取向的旋转取向；基于所述值和所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定在所述热交换器表面上是否有一个或多个相当大的沉积物；和如果确定在所述热交换器上有一个或多个相当大的沉积物，则基于所述喷嘴的线性位置和旋转取向，确定所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物的特定一对可能位置。

[0012] 确定所述喷嘴的线性位置和旋转取向可以基于自初始时间以来已经经过的时间段。

[0013] 该方法可以包括：沿着基本上垂直于所述热交换器的多个压板的方向将所述吹灰器元件从第一原始位置移动到第二最大就位位置；使所述吹灰器元件围绕其纵向轴线旋转；和在所述锅炉内限定多个不同的吹灰器元件对准，每个吹灰器元件对准都由所述第一原始位置与第二最大就位位置之间的对应线性位置和所述吹灰器元件的旋转取向限定。

[0014] 可以在锅炉操作期间锅炉内的所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处产生相应的值，该值表示当在该特定对准处时，通过由所述吹灰器元件发射的第一和第二加压流体喷流中的一个或两个而被转移回到所述吹灰器元件的所述一个或多个反作用力。

[0015] 该方法可以包括：为所述吹灰器元件构造图表，该图表表示在与所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准相对应的至少一个热交换器位置是否有至少一个相当大的沉积物。

[0016] 该方法还包括：在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，测量相应的基线值，每个基线值表示在该特定对准处不存在结垢。

[0017] 在测量相应的基线值的同时移动所述吹灰器元件和旋转所述吹灰器元件可以基本上以与锅炉操作期间产生表示一个或多个反作用力的相应值时的速率相同的速率进行。

[0018] 该方法可以包括：在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处：基于在锅炉操作期间产生的相应值与和该特定对准相关联的相应基线值之间的比较，确定在所述热交换器的与该特定吹灰器元件对准相对应的两个可能位置中的至少一个位置处何时有至少一个相当大的沉积物。

[0019] 该方法可以包括：当所述吹灰器元件移动和旋转时，在多个不同的时刻中的每一个时刻时，产生相应的值，该值表示在该特定时刻通过第一和第二加压流体喷流中的一个或两个施加在所述吹灰器元件上的一个或多个反作用力；和将所述多个不同时刻中的每一个时刻与所述多个吹灰器元件对准中的对应一个吹灰器元件对准相关联。

[0020] 该方法可以包括：在所述多个不同的吹灰器元件对准中的每一个吹灰器元件对准处，测量相应的基线值，每个基线值都表示在所述特定对准处不存在结垢。

[0021] 该方法可以包括：将在锅炉操作期间生成的多个值和所述多个基线值变换成相应的第一和第二组频域数据。

[0022] 该方法可以包括：检查所述第一组和/或第二组频域数据的多个频带，以识别所述多个频带中的特定频带，其中，所述特定频带比所述多个频带中的任何其他频带更可能具有对应于所生成的相应值的响应。

[0023] 该方法可以包括：将用于所述第一组和第二组频域数据的所识别的频带的频域数据变换为对应的第一组和第二组时域数据，其中，所述第一组和第二组时域数据中的每一个元素由所述多个不同时刻中的相关联的一个时刻和相关联的幅度值限定。

[0024] 所述第一组时域数据的每个元素可以与所述第二组时域数据中的各个对应元素相关联。

[0025] 该方法可以包括：对于所述第一组和第二组时域数据的每一对对应元素：基于所述第一组时域数据的元素与所述第二组时域数据的对应元素的相关幅度值之间的比较，确定在所述热交换器上何时有一个或多个相当大的沉积物。

[0026] 根据本发明的第二方面，提供了一种检测锅炉的热交换器的结垢的方法。所述方法可以包括：从吹灰器元件的喷嘴发射加压流体喷流；产生一值，该值表示由所述加压流体在所述热交换器的表面上或所述热交换器表面上的相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述加压流体喷流而转移回到所述吹灰器元件的反作用力；以及基于表示所述反作用力的所述值，确定在所述热交换器的表面上何时有相当大的沉积物，从而表明结垢。

[0027] 根据本发明的第三方面，提供了一种用于检测具有吹灰器元件的锅炉的热交换器的结垢的计算机程序产品，所述吹灰器元件从第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流。所述计算机程序产品可以包括：非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质具有通过其体现的计算机可读程序代码。具体而言，所述计算机可读程序代码可以包括：a)用于产生一值的计算机可读程序代码，该值表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或在所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力；和b)用于基于所产生的值来确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢的计算机可读程序代码。

[0028] 根据本发明的第四方面，提供了一种检测具有吹灰器元件的锅炉的热交换器的结垢的系统，所述吹灰器元件从第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流。所述系统可以包括：数据获取系统，用于产生一值，该值表示由所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个在所述热交换器上或在所述热交换器上的一个或多个相当大的沉积物上的冲击所产生并且通过所述第一和第二加压流体喷流中的一个或两个转移回到所述吹灰器元件的一个或多个反作用力。所述数据获取系统还可以被配置成基于所述产生的值确定在所述热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

[0029] 本文所述的数据获取系统和控制系统可以包括接收输入数据、通过计算机指令处理该数据并生成输出数据的任何种类的计算机。这样的计算机可以是手持设备、膝上型或笔记本计算机、台式计算机、微型计算机、数字信号处理器(DSP)、大型机、服务器、蜂窝电话、个人数字助理、其他可编程计算机设备或它们的任何组合。这样的计算机还可以使用诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑器件来实现，或者另选地实现为专用集成电路(ASIC)或类似的器件。术语“计算机”还旨在包括两个或更多个上述设备(例如两个或更多个微型计算机)的组合。这样的计算机可以无线地或硬连线地彼此连接。还可以设想，数据获取系统和控制系统可以组合为单个计算机。因此，本发明的各方面可以完全实现为硬件、完全实现为软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或者以组合的软件和硬件实现的方式实现，所述软件和硬件实现在本文中可以统称为“电路”、“模块”、“组件”或“系统”。此外，本发明的各方面可以采取在其上实施有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式。

附图说明

[0030] 虽然本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书得出结论，但是应该相信通过结合附图的以下描述将更好地理解本发明，其中相同的附图标记表示相同的要素。

[0031] 图1是根据本发明的原理的具有一个或多个吹灰器的典型回收锅炉系统的示意图，该吹灰器用于检测回收锅炉的热交换器表面上的结垢；

[0032] 图2是图1所示的回收锅炉系统的一部分的放大俯视透视图，示出了根据本发明的原理的位于多个过热器压板内的多个吹灰器；

[0033] 图3A是根据本发明的原理的撞击在形成于热交换器表面上的沉积物上以产生扭矩的喷枪蒸汽射流的图案的相对位置的图解说明；

[0034] 图3B是根据本发明的原理的存在结垢的四个相邻压板的俯视图；

[0035] 图4示意性地示出了根据本发明的原理如何在吹灰器喷枪86的喷嘴处产生反作用力；

[0036] 图5类似于图3B，但是每个压板被描绘为多个管；

[0037] 图6是根据本发明的原理的具有包括安装在其上的数据获取系统的扭矩相关测量装置的吹灰器喷枪的一部分的图示；

[0038] 图7描绘了根据本发明的原理的在吹灰器的行程期间指示由图7的扭矩相关测量装置感测的反作用力的值的时域表示；

[0039] 图8描绘了根据本发明的原理的图7的时域数据的频域表示；

[0040] 图9描绘了根据本发明的原理从图7的时域数据中选择的有限频带的时域表示。

[0041] 图10、11A、11B示出了根据本发明的原理的用于检测热交换器表面上的结垢的示例性方法的相应流程图；

[0042] 图12A至12C描绘了根据本发明的原理的将感测的扭矩相关值与特定的吹灰器元件对准相关联的不同图。

具体实施方式

[0043] 在优选实施方式的以下详细描述中，参考形成该描述的一部分的附图，并且通过说明而非限制的方式示出了可以实践本发明的具体优选实施方式。应当理解，可以利用其他实施方式，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行改变。

[0044] 图1是克拉夫特黑液回收锅炉系统10的示意图，该系统10具有带有一个或多个吹灰器(本文也称为“吹灰器元件”)的吹灰器系统2，然而，具有各种吹灰器系统及其辅助装置的其它锅炉系统也属于本发明的范围。在2006年3月30日公开的、名称为“Method of Determining Individual Sootblower Effectiveness(确定各个吹灰器有效性的方法)”的美国专利申请公报No.2006/0065291A1中公开并描述了具有多个吹灰器的克拉夫特黑液锅炉系统，此处通过引用将其并入。在本发明的实施方式中可以使用任何合适的吹灰器，包括采用任何机构来减少热交换器表面上的沉积物的任何横截面的吹灰器。

[0045] 黑液是造纸过程中化学制浆的副产品，并且在回收锅炉系统10中燃烧。“稀黑液”的初始浓度为约15％。将黑液在蒸发器12中浓缩至点燃条件(65％至85％干固体含量)，然后在回收锅炉系统10中燃烧。蒸发器12从位于烹饪蒸煮器(未示出)的下游的洗涤器(未示出)接收稀黑液。

[0046] 回收锅炉系统10包括回收锅炉14，回收锅炉14包括：限定了炉16的密封壳体，黑液在炉16中被燃烧以产生热工作气体；热传递部分18；和在炉16和热传递部分之间的牛鼻板(bullnose)20，参见图1。锅炉系统10还包括节能器50、锅炉组52和过热器部分60，所有这些都位于热传递部分18中，参见图1。包括由炉16中的燃料燃烧所产生的灰烬的热工作气体传过牛鼻板20，进入并穿过热传递部分18，然后通过静电除尘器26过滤并通过烟囱28离开，参见图1。

[0047] 竖直排列的壁管32被结合到炉16的竖直壁30中。如下面将进一步讨论的，流体(主要是水)穿过壁管32，使得来自于在炉16中产生的热工作气体的采取热的形式的能量被传递给流过壁管32的流体。炉16具有用于在三个不同高度水平处引入用于燃烧的空气的一级空气端口34、二级空气端口36和三级空气端口38。黑液从喷射枪40喷射到炉16中。黑液从蒸发器12供应到喷射枪40。

[0048] 节能器50接收来自供应源的给水。在所示的实施方式中，给水可以以约250°F的温度供给到节能器50。节能器50可以将该水加热到约450°F的温度。移动通过热传递部分18的热工作气体以热的形式向节能器50供应能量来加热给水。然后将加热的水从节能器5供应到锅炉组52的上锅筒(蒸汽锅筒)52A，参见图1。上锅筒52A通常用作蒸汽-水分离器。在图1所示的实施方式中，水沿着从顶部锅筒52A延伸到下部锅筒(泥浆锅筒)56的第一组管54流下。当水沿着管54向下流动时，其可以被加热到大约400-600°F的温度。一部分加热的水从下锅筒56流过锅炉组52中的第二组管58而到达上锅筒52A。下锅筒56中的剩余的加热水被供应到炉16中的壁管32。流过锅炉组52中的第二组管58和炉16中的壁管32的水可以被加热至饱和状态。在饱和状态下，流体主要是液体，但可以提供一些蒸汽。壁管32中的流体返回到上锅筒52A处的锅炉组52。蒸汽在上锅筒52A中与液体分离。上锅筒52A中的蒸汽被供应到过热器部分60，同时水经由第一组管54返回到下锅筒56。

[0049] 在图2所示的实施方式中，过热器部分60包括第一、第二和第三过热器61、62和63，每个过热器可包括大约20-50个热传递元件64，热传递元件64包括压板61A、62A和63A。在本文中，“热交换器”包括过热器61、62、63以及借以将来自热气体的热传递到诸如水之类的流体的其他装置。压板61A、62A和63A包括管，但在图2中被示意性地示出为矩形结构。蒸汽通过被称为入口集管(未示出)的相应歧管进入压板61A、62A和63A，在压板61A、62A和63A内过热，并通过被称为出口集管(未示出)的另一歧管作为过热蒸汽离开压板61A、62A和63A。压板61A、62A和63A可以例如从集管(未示出)悬挂。移动通过热传递部分18的热工作气体以热的形式向过热器部分60供应用于使蒸汽过热的能量。在图2所示的实施方式中，热工作气体沿箭头101的方向移动。可以设想，过热器部分60可以包括少于三个的过热器或多于三个的过热器。

[0050] 每个热传递元件64的外表面或热传递表面67都暴露于炉16的内部。虽然图2中每个热传递表面67都被表示为平面，但是因为每个热传递元件64包括管，所以热传递表面67由包括该热传递元件64的管的外表面限定。每个热传递元件64的所有或大部分热传递表面67在炉16的正常操作期间都会被灰烬所涂覆。因此，为了提高热传递元件64的工作效率，那些元件64的热传递表面67的大部分可由吹灰器系统2来清洁，以去除其上涂覆的灰烬。

[0051] 因为热工作气体沿箭头101的方向移动通过过热器部分60，如图2所示，所以前边缘61B、62B和63B相比于相反的后边缘61C、62C和63C暴露于更大量的灰烬，因此，前边缘61B、62B和63B通常被涂覆了比后边缘61C、62C和63C更大量的灰烬。如下面更详细地解释的，因为热工作气体沿着箭头101的方向流动，所以这影响了沉积物如何积聚在压板61A、
62A和63A的前表面61D至63D和后表面61E至63E上。在图2中用“T”表示每个压板61A至63A的厚度。每个热传递元件64的热传递表面67，即，每个压板61A至63A包括相应的前边缘61B-
63B和后边缘61C-63C以及相应的前表面61D-63D和后表面61E-63E。

[0052] 如上所述，吹灰器系统2包括一个或多个吹灰器84。吹灰器84在本文中也被称为“吹灰器元件”。吹灰器84用于从热传递元件64的热传递表面67清洁，即清除灰烬等。每个吹灰器84可包括具有至少一个喷嘴88的细长管或喷枪86，通常，该喷嘴为位于喷枪86的远端处分开约180度的一对径向喷嘴88，参见图2。喷嘴88限定了吹灰器喷嘴。喷枪86与蒸汽(或水)源(未示出)流体连通。优选地，蒸汽以约100至400psi之间的压力供应。

[0053] 线性驱动装置184可以联接到每个吹灰器84，用于使吹灰器84从第一原始位置移动到第二最大就位位置，其中第一原始位置可以在锅炉14外部，第二最大就位位置处，吹灰器84位于过热器部分60内。线性编码器186可形成线性驱动装置184的一部分或联接到线性驱动装置184或直接联接到吹灰器84，以确定吹灰器84相对于诸如原位置之类的基准位置的线性位置。旋转驱动装置188也可联接到每个吹灰器84，用于随着吹灰器84从其第一初始线性位置移动到其第二最大就位位置而使吹灰器84相对于基准取向或角位置(例如，原始0度位置)旋转。旋转编码器190可以形成旋转驱动装置188的一部分或者联接到旋转驱动装置188，或者直接联接到吹灰器84，以确定吹灰器84相对于原始角位置的旋转取向或角位置。线性驱动装置184和旋转驱动装置188联接到用于控制装置184、188的操作的控制系统6。线性编码器186和旋转编码器190联接到控制系统6，使得控制系统6能够接收编码器186和190产生的、与感测到的吹灰器84的线性位置和角位置相对应的数据。每个吹灰器84在第一和第二位置之间的向内运动被称为第一行程，在第二位置和第一位置之间的向外运动被称为第二行程。

[0054] 如图2所示，吹灰器84可以大致垂直于热传递元件64的高度“H”和宽度“W”在热传递元件64之间移动。当吹灰器84在它们的第一位置和第二位置之间移动时，蒸汽通过喷嘴88排出。当蒸汽接触涂覆在热传递表面67上的灰烬时，一部分灰烬被除去。随着时间的推移，残余灰烬的积累可能变得太有弹性而无法由吹灰器84去除，并且可以使用替代的清洁方法。上述吹灰器84利用蒸汽和/或水；然而应当注意，本发明的实施方式不限于此，吹灰器也可以基于另一个原理，例如当使用锅炉14时能够进行吹灰的声学吹灰或另一原理。

[0055] 图3A是从吹灰器84撞击到形成在热传递元件64的热传递表面67上的灰烬沉积物的蒸汽射流的相对位置的图解说明。具体地说，图3A的视图是压板62A的后表面62E和前边缘62B以及相邻压板61A的后表面61E和后边缘61C的视图。由于气体与灰烬和其它材料的流动方向，气体倾向于撞击前边缘62B并在该边缘上形成沉积物302。气体倾向于流过压板61A的前表面和后表面61D和61E而不直接冲击后边缘61C，所以在后边缘61C上没有形成或形成很少沉积物。如图所示，与前边缘62B的上部区域相比，沉积物302可以越靠近前边缘62B的底部越重或越大。图3A的小斑点301意在说明当沿着压板表面62D和62E距离前缘62B的距离变大时，沉积物302趋于变薄或变少。

[0056] 在图3A中，吹灰器84的喷嘴88移出和移入纸平面。当从纸平面移出时，吹灰器喷枪86可以旋转，使得喷嘴88和喷出的蒸汽沿顺时针方向308旋转。如果结垢，即如果相当大灰烬沉积物302位于热传递元件64的热传递表面67上，如图3A所示，位于压板62A的前边缘62B以及前表面62D和后表面62E上，则从其中一个喷嘴88喷出的蒸汽射流304会冲击在沉积物
302上。如下面参考图4更详细解释的，包括蒸汽射流304的加压流体对沉积物302的冲击引起反作用力306，该反作用力通过蒸汽喷流304被转移回到吹灰器喷枪86的喷嘴区域。转移回到吹灰器喷枪86的反作用力306可以由吹灰器喷枪86作为反作用转矩承受，其与旋转方向308相反。在一些实施方式中，蒸汽304的速度在反应力如何有效地被转移回到吹灰器喷枪86中会起作用。例如，亚音速蒸汽流可以将反作用力按照比超音速蒸汽流更大的幅度转移回去。

[0057] 图3B示出了存在污垢的四个相邻压板61A，62A的俯视图。如图所示，沉积物302通常可以在压板64的“前面的”边缘(例如，前边缘61B，62B)上形成，而较少量的沉积物质存在于更靠近“后面的”边缘(例如后边缘61C，62C)。每个沉积物302可以在压板64的前表面61D，62D和后表面61E，62E上形成。因此，沉积物302可以在相邻压板64的相邻后边缘和前边缘
61C和62B之间的间隙G1中向外生长，并且在相邻压板64的相邻后表面61E和前表面61D和
62E，62D之间的间隙G2中向外生长。

[0058] 在图3B中，示出了示例性蒸汽射流喷流图案402以示出喷流图案402如何可以发生在两个热传递元件64之间的区域中。热传递元件64可以间隔开距离404，包括相邻热传递元件64的中心之间大约1英尺。当吹灰器84从其原始位置行进到其最大就位位置时，吹灰器84可遇到20至50个热传递元件64。每个热传递元件64可以具有从大约2英寸到大约2.5英寸的厚度T。吹灰器86遍历第一和第二行程的行进会需要约90至120秒。作为示例，20个热传递元件64将覆盖约20英尺的跨度。如果吹灰器86按照在120秒内覆盖该跨度的速度行进，则吹灰器86的喷嘴88将以约2英寸/秒的速度行进，并且将花费约5.0秒在两个相邻热传递元件64之间行进。如果吹灰器84的喷嘴88以0.5至1.0Hz之间的速度旋转，则喷嘴88可以在两个相邻热传递元件64之间的同时旋转整个360度。普通技术人员将认识到，可以选择吹灰器84的直线速度、吹灰器喷嘴88的旋转速度以及相邻热传递元件64之间的间距，以确定和控制喷流图案402将如何与热传递元件64的热传递表面67的各个部分相互作用。

[0059] 图4示意性地示出了当如图3A和3B所示定位时在喷嘴88处如何产生反作用力。来自喷嘴88之一的蒸汽喷流304撞击沉积物302。然而，如果流304被认为由离散的流元素组成，则撞击同一个沉积物302时，下部的离散流元素322比上部的离散流元素320行进的距离小。由于这种距离差异，响应于离散流元素322撞击沉积物302而产生的力将大于响应于离散流元件320撞击沉积物302而产生的力。在由流304撞击沉积物302产生的总反作用力306中，离散流元素322的贡献将大于来自离散流元件320的贡献。因此，通过流304被转移回到喷嘴88的反作用力306不垂直于喷枪86的外圆形表面，不穿过喷枪86的中心轴线，并且在吹灰器喷枪86上施加扭转力。

[0060] 图4的左侧没有示出反作用力，因为喷流305没有撞击沉积物或相邻压板61A的后边缘61C的任何部分。

[0061] 应当注意，如果流撞击压板表面67或相当大沉积物302并且基本上垂直于喷流所撞击的表面，则可能发生垂直于喷枪86的表面并延伸穿过喷枪86的中心的反作用力。

[0062] 图5类似于图3B，但是每个热传递元件64被描述为多个管502。在图5中，每个热传递元件64被示为包括多个管502，它们延伸进入和离开纸平面。限定热传递元件64的管502的外表面包括用于该热传递元件64的热传递表面67。

[0063] 图5还示出了限定附接到吹灰器84的喷枪86的应变仪感测元件8的一个或多个应变仪。在所示实施方式中，相应的应变仪感测元件8优选地附接到每个单独的吹灰器84，但是另选的，可以为少于所有的吹灰器84提供应变仪感测元件8。应变仪感测元件8可以与数据获取系统(DAS)9联接并将数据传送到数据获取系统(DAS)9，数据获取系统9又可以与控制系统6通信。应变仪传感元件8和DAS 9测量和监测施加到吹灰器84的扭转反作用力或反作用转矩。然而，本领域普通技术人员将理解，反作用力可以是以下任何一种：弯曲力、剪切力、切向力或径向力。

[0064] 在图5中，在任何热传递元件64上都没有结垢或沉积物。然而，即使在这些情况下，应变仪8仍被认为感测到由反应性诱发的力引起的应变值，这是因为当吹灰器84相对于炉壁30移入和移出时蒸汽射流304和305撞击各个管502的表面。如下面更全面讨论的，可以在收集由应变仪感测元件8感测到的并传送到DAS 9的数据的同时执行吹灰器84的一个或多个完整的第一和第二行程(例如，10趟)。该数据可以被认为是基线条件并且表示即使在热传递元件64的热传递表面67上没有任何结垢或灰渣沉积的情况下吹灰器84在操作期间也可能遇到的什么反作用力，。

[0065] 在锅炉运行一段时间之后，在管502的表面上会产生相当大灰烬沉积物或结垢(参见例如图3B)。因此，如果图5中的管502还包括结垢，则当蒸汽射流304和305的吹灰器84直线地且旋转地移动时，该蒸汽射流可能会遇到灰烬沉积物。因此，蒸汽射流304和305中的至少一个可以在其相应的喷嘴88处于一个或多个横向或线性位置的同时撞击沉积物(例如，302)，并且该一个蒸汽射流304，305也可以在其相应的喷嘴88处于一个或多个不同的角取向的同时撞击沉积物，这是因为吹灰器84在横向运动期间也旋转。吹灰器84的运动可以被描述为在基本上垂直于一个或多个过热器61，62的多个热传递元件64的方向上将吹灰器84从其第一原始位置移动到其第二最大就位位置以及围绕所述吹灰器的纵轴旋转吹灰器喷嘴88。如果该运动被分解成离散的步骤，则可以限定锅炉14内的多个不同的吹灰器喷嘴对准(本文中也称为“吹灰器对准”)，使得每个对准由吹灰器喷嘴88在第一原始位置和第二最大就位位置之间的对应线性位置以及吹灰器喷嘴88相对于基准位置(即原始零位置)的旋转取向或角位置来限定。由于喷嘴88彼此相距固定的角度距离例如180度定位，所以每个对准可以相对于两个喷嘴88中的一个相对于原始零位置或吹灰器喷枪86上的相对于原始零位置的预定角度位置来限定。为了收集给定吹灰器84的反作用力相关数据，在锅炉操作期间，在锅炉14内的多个不同吹灰器对准中的每一个处，应变仪感测元件8可感测与反作用力相关的相应应变值，该反作用力通过在每次特定对准时由吹灰器喷嘴88发射的加压流体的喷流304、305中的一个或两个而转移回到吹灰器84。这些应变值可以被传送到DAS 9，DAS 9然后可以基于所感测的应变值产生对应的值，其指示了转移回吹灰器84的反作用力。由于在所示的实施方式中喷嘴88间隔开180度，所以可能无法确定反作用力是通过这两个喷嘴
88所发射的两个喷流中的哪一个被转移回到吹灰器84。

[0066] 参见图5，吹灰器喷枪86的表面702可能在扭矩下经历压缩和拉伸。在一个示例中，应变仪感测元件8包括位于喷枪86的表面702上的多对应变仪元件。一对可测量表面处于张力(或拉伸)下的方向上的长度增加，而另一对可测量在表面受到压缩的方向上的长度减小。一种这样的常规应变仪传感元件采用应变仪对的惠斯通电桥配置；然而，也可以设想其它配置。应变仪将施加到吹灰器喷枪86的表面702上的应变转换成成比例的电阻变化。因此，应变仪感测元件8感测并产生与应变(例如应变值)成比例的电压，该应变由一个或多个蒸汽喷流或射流304、305撞击一个或多个热传递元件64的一个或多个表面67上并通过一个或多个蒸汽喷流304、305转移回吹灰器喷枪86而产生。通常，应变仪传感元件8将以“微应变”为单位测量应变值；其中，一个微应变是1μm/m的应变值。除了所述的应变仪之外，还可以通过静止接近传感器、磁致伸缩传感器、磁弹性传感器、光纤传感器、旋转驱动器188的马达电流和各种其它技术来测量吹灰器喷枪86上的反作用力，例如反作用扭矩，而不脱离本发明的范围。

[0067] 图5所示的DAS 9可以以有线或无线配置与用于每个吹灰器喷枪86的应变仪感测元件8联接，以便记录由应变仪感测元件8感测的每个应变值，并基于来自应变仪感测元件8的每个感测到的应变值来生成对应值，该对应值表示被转移回喷枪84的一个或多个反作用力。DAS 9还可以存储关于与由其对应的应变仪感测元件8感测到的值相关联的每个吹灰器84的对准信息。如上所述，线性编码器186和旋转编码器190联接到控制系统6，使得控制系统6接收由编码器186和190产生的对应于感测到的吹灰器84的直线和角位置的数据。如上所述，DAS 9可以与控制系统6通信。因此，DAS 9可以连续地从控制系统6接收吹灰器对准数据，该数据包括每个吹灰器的吹灰器线性位置和角位置。因此，对于由DAS 9产生的每个反作用力值，当应变仪感测元件8感测到与反作用力值有关并用于计算该反作用力值的数据时，DAS 9可以将吹灰器对准数据对应于或分配给该反作用力值，该吹灰器对准数据包括吹灰器84的线性位置和角位置。DAS 9还可以将时间段与对应于应变仪感测元件8感测到与反作用力值相关并用于计算该反作用力值的数据的时间的反作用力值相关联。当吹灰器以固定的直线和旋转速度操作时，每个反作用力值可以通过使用吹灰器操作的开始和/或结束时间以及由DAS 9保持的内部时间戳与特定的直线和旋转位置相关。

[0068] 另选地，如果给定的吹灰器喷枪86在特定时间点的已知位置和已知旋转取向开始，则如果其行进速率及其转速是已知的，则其(在锅炉内的)位置和(相对于基准位置或值的)角取向可以在任何时间点基于从该特定时间点起经过的时间来确定。DAS 9因此可以将吹灰器线性位置和角取向关联成从应变仪感测元件8接收所感测的应变值的时间段对应。

[0069] 图6是安装有扭矩相关测量装置(例如应变仪传感元件8)和数据获取系统9的吹灰器84的一部分的图示。吹灰循环从吹灰器84处于原始位置开始。当电力供应到其线性驱动装置184时，装置184将吹灰器喷枪通过炉壁移动到回收锅炉10中。一旦其喷嘴88位于锅炉内，高压蒸汽就可以被引入吹灰器84中以开始清洁循环。线性驱动装置184可以继续将吹灰器喷枪86平移到锅炉10中，而其旋转驱动装置188旋转吹灰器喷枪86直到其到达最大就位位置。此时，线性驱动装置184被控制为使其方向反转。此外，此时，旋转驱动装置188可以使吹灰器84a旋转预定的不同量，以便在吹灰器喷枪86沿着离开锅炉10的方向被拉动时产生不同的喷嘴路径。线性驱动装置184将继续缩回，直到喷嘴88靠近炉壁，在该点处，高压蒸汽可以关闭。

[0070] 图7描绘了在锅炉操作期间可以由DAS 9基于从应变仪感测元件8接收的表示在吹灰器84行进通过第一和第二行程期间施加到吹灰器84的反作用力的数据而产生的值的时域表示。水平轴表示吹灰器从其原始位置开始移动以来的时间(以秒计)。线806表示吹灰器喷枪86沿进入锅炉的方向的行进，并且当吹灰器喷枪达到其最大就位位置时终止。线808表示吹灰器喷枪86沿着离开锅炉的方向的行进，并且一旦吹灰器喷枪返回其原始位置就终止。在吹灰器喷枪86的该行进跨度期间，应变计感测元件8感测并收集与通过由喷嘴88发射的蒸汽射流中的一个或两个而转移回吹灰器喷枪86的反作用力相关的数据，该蒸汽射流撞击沉积在热传递元件64的热传递表面67上的污垢灰烬沉积物上或直接撞击在热传递表面67上。如所讨论的，DAS 9使用所感测的应变值来产生表示反作用力的值，并且表示反作用力的那些产生值的幅度由图7的竖直轴802表示。

[0071] 图8描绘了根据本发明的原理的图7的时域数据的频域表示。可以对图7中所示的时域数据执行傅里叶分析。可以设想，DAS 9可以将图7的时域数据转换为图8的频域数据。在图8中，图7的时域信号已经被转换成其频域分量，其中水平轴904表示各个频率，竖直轴
902表示在那些频率处的频谱能量的幅度。可以看出，存在多个频带906、908、910、912、914，其中相对于其他频率值存在频谱能量的峰值。图8的一个方面是水平轴904延伸到约12,
500Hz的频率，因此表明由应变仪8结构感测的值可以以约25,000Hz的速率进行采样以产生时域图7中表示的时域数据；但是，也可以在本发明的范围内考虑较低的采样速率。

[0072] 不是所有这些频带906-914都可以与来自吹灰器喷枪86的撞击在热传递元件64的热传递表面67上的污垢灰烬沉积物上或直接撞击在热传递表面67上的射流中的一个或两个都相关。它们可以与锅炉14或吹灰器本身内的其它周期性重复的部件或活动相关，例如由轴承、齿轮、电动机产生的力等。因此，可以对各种频率范围执行进一步分析，以确定频带906-914中的哪一个看起来与来自应变仪感测元件8的、通过蒸汽射流304、305中的一个或两个转移回到喷枪86的反作用力引起的感测值最相关。可以根据经验对范围从大约300到
500Hz的一个这样的频带908进行研究以确定它是否可能与由应变仪感测元件8感测的变化信号值相关联并且对应于通过蒸汽射流304、305中的一个或两个转移回喷枪86的反作用力。普通技术人员将认识到，选择从300Hz到500Hz的范围作为一个示例性范围，并且也可以对其他范围频率产生兴趣。

[0073] 结果，图8中描绘的频域信号可以被DAS 9滤波，以仅包括与300Hz和500Hz之间的频率相关的分量。仅将那些滤波后的分量转换回时域，得到如图9所示的信号。图9描绘了根据本发明的原理的从图7的时域数据中选择的有限频带的时域表示。在图9中，水平轴1004再次表示自吹灰器喷枪86已经开始从原始位置行进起的时间量，竖直轴1004表示以与图9相同的测量单位测量的幅度。在图9的信号内，明显有多个高幅度峰值1006、1008、1010。

[0074] 如上所述，对于由DAS 9产生的每个反作用力值，当应变仪感测元件8感测到与该反作用力值相关并用于该计算反作用力值的数据时，DAS 9可以将包括吹灰器84的线性位置和角位置的吹灰器对准数据对应于或分配给该反作用力值。DAS 9还可以将时间段与对应于应变仪感测元件8感测到与该反作用力值相关并用于计算该反作用力值的数据的时间的反作用力值相关联。DAS 9还可以给每个吹灰器对准分配时间值，其中吹灰器84从其第一原始位置开始其行进时产生0开始时间。通过获知压板前边缘61B-63B相对于吹灰器第一原始位置的位置以及收集到图7所示数据时每个吹灰器对准的时间值，可以将出现图9中的那些高幅度峰值1006、1008、1010的时间与吹灰器喷嘴88邻近压板61A-63A的前边缘61B-63B定位的时间相比较。如果这些峰值中的许多峰值在与吹灰器喷嘴88邻近压板前边缘61B-63B定位的时间基本相同的时间发生，则认为应变计感测元件8感测到与被施加至吹灰器喷枪86的反作用扭转力或扭矩相关的应变值。因此认为，在对应于高幅度峰值1006、1008和
1010的时刻，来自吹灰器喷枪86的一个或者两个蒸汽射流撞击在热传递表面67上的结垢灰烬沉积物上或直接撞击在热传递表面67上。由于DAS 9与控制系统6通信并且控制系统6接收由编码器186和190产生的、对应于所感测到的吹灰器84的线性位置和角位置的数据，所以当对应的应变计感测元件8感测到对应于峰值1006、1008和1010的数据时，DAS 9可以将峰1006、1008和1010中的每一个与包括吹灰器84的线性位置和角位置的对应吹灰器对准数据相对应。

[0075] 因为图9的信号包括高幅度峰值，并且这些峰值看上去出现在吹灰器邻近压板前缘61B-63B时，所以认为范围从300到500Hz的频带908与由应变仪感测元件9感测并且对应于通过一个或两个蒸汽射流转移回吹灰器的反作用力的变化信号值相关联。如果范围从300到500Hz的频带908不包括高幅度峰值或包括不发生在吹灰器邻近压板前边缘61B-63B时的许多高幅度峰值，则可以根据经验对图9的其它各种频带数据进行研究以确定这些频带中的一个或多个是否可能包括高幅度峰值，这些高幅度峰值可能与由应变仪感测元件8感测并且对应于通过蒸汽射流304、305中的一个或两个转移回喷枪86的反作用力的变化信号值相关联。在吹灰器系统2初始服役时以及如果遇到吹灰器系统2发生显著改变则其它时间时，认为在校准过程中需要对图8中的各种频带906-914进行检查。

[0076] 以上描述的应变仪感测元件感测通过蒸汽射流304转移回喷枪86的反作用力306的净结果(参见图4)以及经由蒸汽射流305转移回吹灰器喷枪86的反作用力(图4中未示出)。如果蒸汽射流304没有撞击压板表面67或沉积物302，则其在喷枪86上的反作用力的大小可以为零或几乎为零。同样，如果蒸汽射流305没有撞击压板表面67或沉积物302，则其在喷枪86上的反作用力的大小可以为零或几乎为零。以上描述的应变计感测元件8可能无法区分净结果的哪个部分归因于来自蒸汽射流304的反作用力306以及哪个部分归因于来自蒸汽射流305的反作用力。普通技术人员将认识到，可以将感测元件定位和布置成确定吹灰器喷枪86上的弯曲或平移力，使得可以计算各自的贡献。

[0077] 然而，在其中应变仪感测元件8检测经由蒸汽射流304、305中的一个或两个转移回喷枪86的力中的一个或两个的净结果的布置中，存在关于吹灰器喷枪上的任何应变是否是以下结果的不确定性：a)喷流304撞击压板热传递表面67或沉积物302；b)喷流305撞击压板热传递表面67或沉积物302；或者c)两个喷流304、305撞击各自的压板热传递表面67或沉积物302。因此，尽管可以确定在吹灰器喷枪86的特定对准处存在至少一个沉积物或至少一个压板热传递表面67，但是除非提供一个或多个附加传感器，否则不能确定一个或两个沉积物/压板热传递表面是否由应变仪传感元件8定位。

[0078] 由于至少两个不同的原因，这种明显的不确定性可能是微不足道的。在清洁操作期间，所示实施方式的吹灰器喷枪同时从两个喷嘴喷射蒸汽流。因此，如果以已知对应于沉积物的对准执行吹灰器喷枪的清洁操作，则该沉积物将被至少一个蒸汽射流撞击，并且在吹灰器旋转时可能被两个蒸汽射流撞击。其次，图3B示出了沉积物302在过热器部分60内实际形成的方式提供了用来确定沉积物302实际位于两个可能位置中的哪一个位置的附加信息。例如，在图3B中，可以确定在吹灰器喷枪86的该特定对准处，在邻近喷嘴88的压板64的至少一个表面上存在沉积物302。应变仪感测元件8可能无法确定具体来自右手侧的喷嘴的喷流304撞击了沉积物，但是知道压板61A-63A的位置和热气流的方向就能够通过假定在特定对准处遇到的任何沉积物将位于压板61A-63A的前边缘61B-63B上而不是位于压板61A-63A的后边缘61C-63C上来解决任何不明确性。

[0079] 图10、11A和11B示出了根据本发明的原理的用于检测热传递表面67上的结垢的示例性方法的相应流程图。根据图10的方法，在步骤1102中，监测吹灰器元件84(例如，吹灰器喷嘴88)的直线或横向位置。还监测吹灰器喷嘴88的角度取向。因此，在特定时间点，吹灰器喷嘴88在锅炉内的线性位置和从两个喷嘴88发射蒸汽射流的角度是已知的。基于该信息和关于锅炉内的压板61A-63A的构造和位置的预定知识，可以确定在该特定时间点从喷嘴88发射的蒸汽射流在过热器部分60内相对于压板61A-63A位于何处。因此，与蒸汽射流相关的被感测的任何数据可以与过热器部分60内的两个可能位置中的一个相关联。

[0080] 因此，图10的方法在步骤1104中继续，其中从吹灰器元件的第一和第二喷嘴发射第一和第二加压流体喷流，并且在步骤1106中，生成一个值，该值表示由第一和第二加压流体中的一个或两个在热交换器上，例如，在一个或多个压板61A-63A上或在热交换器上的一个或多个相当大沉积物上的冲击所产生的并且通过第一和第二加压流体喷流中的一个或两个被转移回到吹灰器元件的一个或多个反作用力。如下面更详细说明的，在步骤1108中，使用感测的值，以基于该值确定在热交换器上何时有相当大的沉积物从而表明结垢。

[0081] 图11A的流程图提供了关于如何实现图10的方法的附加细节。图11A的方法开始于步骤1120，其中吹灰器控制系统6经由线性驱动装置184控制吹灰器元件(例如，吹灰器喷嘴)从第一原始位置向第二最大就位位置移动，还经由旋转驱动装置188使吹灰器元件围绕其纵向轴线旋转。因此，在步骤1122中，可以限定位于锅炉内(例如过热器部分60内)的多个不同的吹灰器元件对准，其中每个对准由第一原始位置和第二最大就位位置之间的对应线性位置和吹灰器元件的旋转取向来限定。

[0082] 如关于图12B所述，可以构造与由应变仪感测元件8在不同的吹灰器元件对准处感测到的值相关的图。因此，在步骤1124中，在锅炉运行期间，在锅炉内的多个不同的吹灰器元件对准中的每一个处，可以感测表示在该特定对准处通过吹灰器元件发射的第一和第二加压流体喷流中的一个或两个而被转移回吹灰器元件的一个或多个反作用力的相应值。然后，在步骤1126中，可以为吹灰器元件构建一图，该图表示在与多个不同的吹灰器元件对准中的每一个对应的两个可能的热交换器位置中的至少一个处是否存在结垢。

[0083] 图11A的步骤1128和1130涉及用来帮助确定在特定的吹灰器元件对准处是否存在结垢的一种可能方式。最初，在步骤1128中，在多个不同的吹灰器元件对准中的每一个处，测量各自的基线值，其中每个基线值都表示在该特定对准处不存在结垢。如上面关于图5所讨论的，吹灰器喷枪可以在其中在压板61A-63A上不存在结垢的锅炉中操作。因此，由应变仪感测元件8感测的结果值可以提供表示由锅炉的固有结构引起而不是由热交换器压板61A-63A的表面上的任何结垢或沉积物引起的反作用转矩的基线值。

[0084] 在锅炉操作期间，在特定吹灰器元件对准处来自应变仪的感测值可以与该对准处的基线值进行比较，以确定两个值之间的差。可以使用这个差(而不是仅仅来自应变仪的原始值)来确定在特定的吹灰器元件对准处是否存在结垢。因此，在步骤1130中，在多个不同的吹灰器元件对准中的每一个处，基于在锅炉操作期间感测的相应值与和该特定对准相关联的相应基线值之间的差来确定相应的相当大沉积物位于与该特定吹灰器元件对准相对应的热交换器的至少两个可能位置处。例如，当在锅炉操作期间感测的相应值大于相应基线值的约140％至约170％，优选地150％时，认为可以确定在特定吹灰器元件对准处可能存在结垢。确定两个值的比率大于某一量相当于确定两个值之间的差已经超过某一预定阈值并且考虑到测量这两个值的单位在本发明的不同实施方式中可能不同。普通技术人员还将认识到，所使用的具体比率量(例如，150％)可以基于吹灰器元件的设计和回收锅炉的构造和设计而变化，但是可以通过一个或多个经验校准工作来确定。

[0085] 具体地，可以关于时域数据执行感测值的一些分析，并且可以关于频域数据执行其他分析。因此，图11A的至少一些步骤可以如图11B所示地执行。

[0086] 如图11B所示，吹灰器元件84在横向方向上移动，并且还在喷嘴88邻近各个压板61A-63A的相应表面时随着其发射加压流体喷流而旋转。吹灰器元件的横向位置和角度取向限定了特定的吹灰器对准。在步骤1150中，当吹灰器元件移动和旋转时，在多个不同时刻中的每一个时刻，都感测表示在该特定时刻时通过第一和第二加压流体喷流中的一个或两个施加在吹灰器元件84上的一个或多个反作用力的相应值。另外在步骤1150中，将多个不同时刻中的每一个时刻与多个吹灰器元件对准中的相应一个相关联。

[0087] 除了在吹灰器元件84操作期间收集的感测值之外，还可以收集基线值(如图11B的步骤1128中所述)。因此，在步骤1152中，在多个不同的吹灰器元件对准中的每一个处，可以测量相应的基线值，其中每个基线表示在该特定对准处不存在结垢。

[0088] 在这一点上，在锅炉操作期间感测的值和基线值是时域数据，并且都可以被转换成相应的频域数据。如普通技术人员将认识到的，可以使用离散傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)将离散时域数据变换为频域数据。

[0089] 因此，在步骤1154中，将在锅炉操作期间的多个感测值变换成第一组频域数据，并且将多个基线值被变换成第二组频域数据。一旦在频域中，以上述方式，可以检查第一和第二组频域数据中的一个或两个的多个频带，以识别多个频带中的特定频带，其中该特定频带比所述多个频带中的任何其它频带更可能具有与由通过第一和第二加压流体喷流中的一个或二者而转移回到吹灰器元件84的一个或多个反作用力引起的各个感测值相对应的响应。例如，第二组频域数据可以用于初始地识别感兴趣的特定频带，并且第一组频域数据然后可以用于验证所识别的频带是期望频带。因此，可以识别特定频带，该特定频带的数据可能与通过从吹灰器喷嘴88发射的第一和第二蒸汽喷流中的一个或两个而转移回到吹灰器元件84的反作用力相关或表示该反作用力。然后可以比来自频域数据的其他频带的数据更详细地分析该特定频带。

[0090] 在步骤1156中，将用于第一组频域数据(操作值)的所识别频带的频域数据变换为第一组时域数据。此外，将用于第二组频域数据(基线值)的所识别频带的频域数据变换为第二组时域数据。返回到时域导致再次对应于用于收集原始感测值的时刻(来自步骤1150)的数据。因此，第一和第二组时域数据的每个元素可以由多个不同时刻中的相关联的一个时刻和相关联的幅度值来定义。

[0091] 在特定时刻处，可将来自第一组时域数据的操作相关值与来自第二组时域数据的对应基线相关值进行比较。该比较可以表示在该特定时刻时吹灰器喷嘴是否遇到结垢。因为该时刻也与特定吹灰器对准相关联，所以该确定表示在该特定吹灰器对准处，在邻近相应的吹灰器喷嘴88的压板61A-61C的两个可能的热传递表面67中的至少一个处是否存在污垢。

[0092] 因此，在步骤1158中，对于第一和第二组时域数据的每对对应元素，基于所述第一组时域数据的元素的相关幅度值与所述第二组时域数据的对应元素之间的差来确定相当大沉积物是否在所述热交换器的压板61A-61C的两个可能热传递表面67中的至少一个上。例如，如果一对元件的这个差大于预定阈值，则这表示在与这两个元件相关联的特定吹灰器对准处可能存在相当大沉积物(例如，大于约95％的置信度)。如以上略微提及的，当第一组时域数据的元素的相关幅度值大于第二组时域数据的相应元素的值的约140％至约
170％，优选地为150％时，认为可以确定结垢可能存在于与那两个元素相关联的特定吹灰元件对准处。如上所述，确定两个值的比率大于一定量等效于确定两个值之间的差已经超过某个预定阈值并且还考虑测量这两个值的单位在本发明的不同实施方式中可能不同。

[0093] 为了辅助上述一些步骤，可以构造表示来自应变仪8的感测值以及吹灰器喷嘴88的横向位置和旋转取向的一个或多个图(或图表)。图12A示出了基线图表1210，其有多个列1212和多个行1214。每一列1212表示吹灰器喷嘴88的特定横向位置(相对于基准位置)，每一行1214表示吹灰器喷嘴88的特定角度或旋转取向(相对于基准取向)。因此，图表1210的每个元素1202表示限定的吹灰器元件对准。每个元素1202处的值对应于当吹灰器元件位于该特定吹灰器元件对准处时来自应变仪感测元件8的感测值。如上所述，基线感测值是表示在压板61A-63A的热传递表面上不存在结垢的感测值。

[0094] 图12B是类似构造的图表1220，其具有表示吹灰器喷嘴88的横向位置的列1212和表示吹灰器喷嘴88的角度取向的行1214。该表的每个元素1204还对应于当所述吹灰器元件处于所述特定对准时发生的来自应变仪的感测值，其中所述对准由横向位置和角度取向的特定组合限定。然而，与图12A的图表1210不同，图表1220的元素1204中的值反映了在锅炉正常操作期间收集的来自应变仪感测元件8的感测值。

[0095] 基于图12A和12B的两个图表1210、1220，可以构建如图12C所示的第三图表1230。图表1230的每个元素1206还对应于限定的特定吹灰器对准。然而，每个元素1206的值表示在该对准处感测的操作值1204与在该对准处测量的基线值1202之间的差。来自图表1230的元素值1206可以用于确定是否存在对应于特定吹灰器对准的相当大沉积物。因此，在特定的吹灰器对准处是否发射蒸汽射流以对压板热传递表面67进行清洁取决于来自与该吹灰器对准相对应的图表1230的值。例如，如果图表1230中的值高于预定阈值从而表示相当大沉积可能在对应于该吹灰器对准的位置，则在吹灰器位于该相应对准处的同时将从喷嘴88发射蒸汽。在给定的吹灰器对准处发射的蒸汽的速率和持续时间也可以基于图表1230中的用于该吹灰器对准的对应值的值而变化。

[0096] 可以为吹灰器元件的每个行进方向构造相应的一组图表。因此，即使吹灰器喷嘴处于特定的横向位置和特定的角度取向，来自应变仪的感测值也可以取决于吹灰器喷嘴是沿着进入锅炉的方向还是沿着离开锅炉的方向行进。因此，可以为每个方向构建相应组的图表1210-1230。

[0097] 图12A的基线图表1210可以以各种不同的方式构建。假设吹灰器元件在基线数据收集和操作数据收集期间以相同的速率行进并且以相同的速率旋转，则仅当吹灰器的起始角度取向对于每组数据收集都相同时，在特定横向位置处的角度取向才匹配不同的数据收集。因为该条件可能不总是真的，所以基线图表可以与图12A所示的概念描绘1210不同地构造。

[0098] 根据本发明的至少一个实施方式，吹灰器可以以两种不同的模式运行：感测模式和清洁模式。在“感测模式”下，吹灰器可以在有利于感测沉积物(即，选择压力、速度和/或流量)的状态下操作。吹灰器可以在感测模式下运行以建立初始基线值以及在锅炉操作期间(例如，每天)检测积累。吹灰器可以基于感测模式中的一个或多个操作的结果在其清洁模式下运行。当在清洁模式下运行时，吹灰器的过程变量(例如，速度、压力、流量等)可以与在感测模式下运行时不同，并且还可以改变以根据吹灰器在锅炉内的位置来递送有益的清洁结果。然而，在感测模式下，吹灰器的过程变量将在操作与操作之间固定，以便保持基线感测和每个感测操作之间的一致性。例如，在感测模式期间射流的压力和速度可以比清洁模式下低。

[0099] 例如，基线图表1210可以具有表示x个不同角位置的x行1214。然而，在吹灰器元件从原始位置到最大就位位置的单次遍历期间，吹灰器元件恰好在每个横向位置(图表1210的列1212)处仅处于单个角取向。因此，可以执行x个或可能多于x个的不同的基线数据收集运行，以便为由列1212表示的每个横向位置填充不同的行1214。以这种方式，基线图表1210可以被构造为在其(x×n)个元素的每一个中都具有基线值。另选地，在基线数据收集期间，吹灰器元件可以停留在特定横向位置并且转过一定角度取向范围，以便收集值来填充图表的行1214。

[0100] 因此，在锅炉操作的同时执行的数据收集期间，吹灰器元件处于横向位置“3”时的感测值(来自于表1220)可以与位置“c”处的角度取向一致。由于基线图表1210已被构造为在每个元素中具有基线值，因此其具有可以与操作相关感测值进行比较以确定差的值。因此，在原始位置和最大就位位置之间的吹灰器元件的单次操作遍历期间，图表1220和1230的每列1212将仅在单个行1214中存在有意义的值，而基线图表1210可以在每行1214中具有用于每列1212的相关值。

[0101] 然而，在多个操作遍历之后，可以填充图12C的差图表1230，使得对于特定列(即，吹灰器横向位置)，可以针对多个不同行(即，吹灰器角度取向)收集表示结垢的值。

[0102] 图12C的图表1230可有利于控制吹灰器清洁锅炉的压板61A-63A的操作。特别地，对于特定的吹灰器元件，图表1230的每个元素表示在吹灰器元件处于与该表元素相对应的特定对准时是否遇到相当大沉积物或结垢。可以为锅炉内的每个吹灰器元件构造对应的图表1230，从而创建过热器部分60的内部的三维图表，该三维图标指示存在结垢的位置。因此，吹灰器控制系统可以构造成使得当吹灰器元件处于与结垢相关联的特定对准时，可以以与在该对准处的结垢量相关的速率和持续时间从吹灰器元件发射蒸汽。相反，当吹灰器元件处于与污垢不相关联的特定对准时，可以避免任何蒸汽发射。以这种方式，可以在清洁锅炉压板期间实现对吹灰器元件的有效和实际的控制。

[0103] 虽然已经示出和描述了本发明的特定实施方式，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它改变和修改。因此，在所附权利要求中旨在涵盖落入本发明的范围内的所有这样的改变和修改。