[发明专利]一种基于次声波的等离子气化炉熔融物液位检测系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于次声波的等离子气化炉熔融物液位检测系统，所述熔融物液位检测系统包括有次声波发射装置、次声波接收装置、红外检测装置和中心控制系统，所述次声波发射装置、次声波接收装置和红外检测装置均电性连接中心控制系统，所述次声波发射装置根据中心控制系统的发射指令，发射次声波信号，所述次声波接收装置接收次声波发射装置发射来的次声波信号，所述红外检测装置用于检测等离子气化炉外侧的物体。本发明根据次声波在炉内传导的时间信息来判断熔融物的液位高度，不需要在等离子气化炉内安装设备，避免了传统方法中炉内高温对测量设备的影响，本装置工艺相对简化，可以广泛应用于熔融物液位的检测，可靠性高。

技术领域

本发明涉及次声波检测技术领域，尤其涉及一种基于次声波的等离子气化炉熔融物液位检测系统及检测方法。

背景技术

等离子熔融固化技术是目前国内外一项比较先进的垃圾焚烧飞灰无害化资源化处理技术，与传统焚烧完全不同，利用等离子炬产生的5000℃以上的高温将从炉本体顶部给料系统加入的飞灰和垃圾迅速熔融。由于其高温和高热密度，等离子技术几乎能将碳基废物中的有机物完全转化成合成气排出，无机物则可变成玻璃态熔浆状的无害灰渣沉积在炉底。在此之中，实时地检测熔融物液位是最重要的一步。

液位检测方法从形式上主要分为接触式和非接触式，由于等离子气化炉内部高温、高亮、强干扰、重污染的恶劣环境以及熔浆表面的不规则性，传统接触式方法会导致测量元件造成损害，无法达到预期的效果。所以只能采取非接触式的检测方法。而常用非接触式方法包括雷达法、超声波法、激光法、图像法。

雷达法的工作原理是利用雷达发出微波通过介质到达熔浆表面，然后反射到雷达接收装置，以及微波在介质中的传播速度来计算液位高度。但是由于炉内物料和烟尘的干扰反射，以及熔浆表面的不规则性，导致检测系统的稳定性和可靠性较差，而且需要对炉顶开孔以及对检测设备进行耐热处理。

超声波法的工作原理是利用超声波发射装置向熔融物液面发射超声波信号，计算回波时间，来确定熔融物液面的位置。但是该方法用于熔融炉中时存在较多技术问题难以解决，一方面熔融炉内运行过程中产生的飞尘和气流会对超声波的传输产生较大影响，另一方面，超声波传播的速度受炉内温度、压力变化影响较大，会导致计算不准确。此外由于超声波发射的波长较长，熔融炉炉内空间有限，熔融炉内壁会产生回波，从而使回波信号的处理复杂和困难，液位计算受炉壁回波影响较大，出现错误。因此常规的超声波方法不适用于等离子气化炉熔浆液位的检测。

激光法的工作原理是利用激光器发射连续或高速脉冲激光束，激光束遇到熔浆液面进行反射，光线返回由激光接收器接收，并精确记录激光自发射到接收之间的时间差，从而确定从激光雷达到液面之间的距离，也就知道了液位高度。但是实际中激光信号容易受熔浆以及烟、灰尘等造成光辐射强度衰减的影响，另外受到安装空间的限制。

图像法的工作原理是利用摄像头等图像采集装置采集液位图像，利用图像处理技术来处理液位图像，得到液位信息，然后通过计算得到液位高度。但是由于等离子炬的高亮气体射流以及高亮熔浆形成炉内高亮的环境，存在液位图像分割方面的困难以及液位线提取的困难，检测误差较大，可靠性较差。

中国专利公布号：CN 103015980 A，公布日：2013年04月03日，公开了一种用于测量油井动液面深度的具有次声波发射与接收功能的动液面仪，它包括单片机模块、用于实现电信号转换为次声波的电/声转换模块、用于发射次声波的次声波发射模块、用于将次声波转换为电信号的声/电转换模块、次声波接收模块、与单片机模块相连接的液晶显示模块；电/声转换模块一端与单片机模块相连，另一端与次声波发射模块相连；声/电转换模块一端与单片机模块相连接，另一端与次声波接收模块相连。该发明的优点是采用单片机技术控制次声波的频率与能量，能够准确测量地下3000米以内的动液面深度。但是该发明需要接收液面返回的次声波信号，并通过傅里叶变换对回波信号进行处理，提取次声波旅行时间，最后根据次声波速度计算油井液面高度。