本公开涉及锅炉，具体地，涉及一种锅炉水冷壁热流密度监测系统和监测方法。
背景技术：
1、热流密度计多应用于锅炉水冷壁热流密度监测。为得到准确的热流密度参数，相关技术中，需要采用锅炉数值模拟或热力计算来构建锅炉的受热面壁温数学模型，并以模型为基准辅助热流密度监测。此外，热流密度计需要通过外部冷却设施调整对冷却箱供应冷气的强度，或者采用间接测量方式对冷却箱内壁侧的水流进行热流密度监测，从而保证热流密度计的使用寿命。
2、通过水冷式热电偶进行温度测量，设备体积较大，安装复杂，水冷壁的改造难度成本高，而热流密度基于热力计算或数值模拟，精度较低、实用性差。此外，仅能进行点测量，无法在深度调峰工况下对锅炉全炉膛热流密度进行实时监测。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种锅炉水冷壁热流密度监测系统，以至少部分地解决相关技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本公开提供一种锅炉水冷壁热流密度监测系统，所述水冷壁围绕锅炉炉膛的四周侧壁设置，并包括多根并排设置的水冷壁管和连接在相邻两根所述水冷壁管之间的鳍片，所述监测系统包括：
3、声波收发装置，分别固设在所述水冷壁的第一壁面和第二壁面上，所述第一壁面上的声波收发装置用于朝向所述炉膛发出声波信号并接收所述第二壁面上的声波收发装置发出的声波信号，所述第二壁面上的声波收发装置用于朝向所述炉膛发出声波信号并接收所述第一壁面上的声波收发装置发出的声波信号，所述声波收发装置安装于所述鳍片上；
4、测温装置，用于检测与所述声波收发装置所在的所述鳍片相邻的所述水冷壁管背火一侧的管壁温度；以及
5、控制单元，分别与所述声波收发装置和所述测温装置连接，用于对接收到的信号进行处理并确定所述水冷壁的热流密度。
6、可选地，所述声波收发装置包括：
7、声波发生器，用于形成声波；
8、声波导管，设置在所述鳍片上，用于将所述声波发生器形成的声波传入所述炉膛；
9、声波接收器，设置在所述声波导管上，能够检测所述声波导管发出和接收的声波信号；以及
10、声波收发器单元，与所述控制单元连接，能够驱动所述声波发生器发出声波信号并接收所述声波接收器传递的信号。
11、可选地，所述声波发生器包括喷嘴和空气电磁阀，所述喷嘴的一端与所述声波导管连接、另一端通过所述空气电磁阀与外界的供气管道连通，所述空气电磁阀与所述控制单元连接；所述声波接收器为声波传感器。
12、可选地，所述声波收发装置位于所述鳍片的中心位置处。
13、可选地，所述第一壁面和所述第二壁面相对设置，并且所述第一壁面和所述第二壁面上的所述声波收发装置位于所述炉膛的同一横截面上。
14、可选地，所述水冷壁还包括第三壁面和第四壁面，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面共同围成所述炉膛的横截面，其中，所述第三壁面和所述第四壁面上分别设置有所述声波收发装置，并且所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置位于所述炉膛的同一横截面上。
15、可选地，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置的数量分别为多个。
16、可选地，所述监测系统还包括dcs通信单元和图像输出单元，所述控制单元和所述图像输出单元分别与所述dcs通信单元连接。
17、根据本公开的第二个方面，提供一种锅炉水冷壁热流密度监测方法，所述监测方法使用上述技术方案所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，所述监测方法包括以下步骤：
18、所述控制单元控制所述第一壁面和所述第二壁面上的所述声波收发装置分别朝向所述炉膛发出声波信号；
19、所述第一壁面上的声波收发装置接收所述第二壁面上的声波收发装置发出的声波信号并传递至所述控制单元，所述第二壁面上的声波收发装置接收所述第一壁面上的声波收发装置发出的声波信号并传递至所述控制单元；
20、所述控制单元对声波信号进行处理得到所述鳍片的温度t1；
21、所述控制单元获取所述测温装置的信息得到与所述鳍片相邻的所述水冷壁管背火一侧的管壁温度t2；
22、所述控制单元对t1和t2进行处理确定所述水冷壁的热流密度。
23、可选地，所述水冷壁还包括第三壁面和第四壁面，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面共同围成所述炉膛的横截面，所述第三壁面和所述第四壁面上分别设置有所述声波收发装置，其中，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置的数量分别为多个且位于所述炉膛的同一横截面上，所述监测方法包括以下步骤：
24、所述控制单元控制每个壁面上的所述声波收发装置依次朝向所述炉膛发出声波信号；
25、每个壁面上的所述声波收发装置分别接收其他壁面上的所述声波收发装置发出的声波信号并传递至所述控制单元；
26、所述控制单元对声波信号进行处理得到多个所述鳍片的温度t3；
27、所述控制单元获取所述测温装置的信息得到多个与所述鳍片相邻的所述水冷壁管背火一侧的管壁温度t4；
28、所述控制单元对多个t3和t4进行处理确定所述横截面的周向热流密度场。
29、通过上述技术方案，控制单元对声波信号计算处理，可以得到第一壁面和第二壁面上的声波收发装置形成的测温路径两端的鳍片温度，而与鳍片相邻的水冷壁管背火一侧的管壁温度与鳍片温度的差值，即反应了壁面热流密度和结渣程度，从而通过控制单元对两个温度的计算处理可以准确判断出水冷壁的热流密度，实现在深度调峰工况下对锅炉全炉膛热流密度的实时监测。
30、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种锅炉水冷壁热流密度监测系统，所述水冷壁围绕锅炉炉膛的四周侧壁设置，并包括多根并排设置的水冷壁管和连接在相邻两根所述水冷壁管之间的鳍片，其特征在于，所述监测系统包括：
2.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述声波收发装置包括：
3.根据权利要求2所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述声波发生器包括喷嘴和空气电磁阀，所述喷嘴的一端与所述声波导管连接、另一端通过所述空气电磁阀与外界的供气管道连通，所述空气电磁阀与所述控制单元连接；所述声波接收器为声波传感器。
4.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述声波收发装置位于所述鳍片的中心位置处。
5.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述第一壁面和所述第二壁面相对设置，并且所述第一壁面和所述第二壁面上的所述声波收发装置位于所述炉膛的同一横截面上。
6.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述水冷壁还包括第三壁面和第四壁面，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面共同围成所述炉膛的横截面，其中，所述第三壁面和所述第四壁面上分别设置有所述声波收发装置，并且所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置位于所述炉膛的同一横截面上。
7.根据权利要求6所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置的数量分别为多个。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括dcs通信单元和图像输出单元，所述控制单元和所述图像输出单元分别与所述dcs通信单元连接。
9.一种锅炉水冷壁热流密度监测方法，其特征在于，所述监测方法使用权利要求1-8中任一项所述的锅炉水冷壁热流密度监测系统，所述监测方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的锅炉水冷壁热流密度监测方法，其特征在于，所述水冷壁还包括第三壁面和第四壁面，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面共同围成所述炉膛的横截面，所述第三壁面和所述第四壁面上分别设置有所述声波收发装置，其中，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面上的所述声波收发装置的数量分别为多个且位于所述炉膛的同一横截面上，所述监测方法包括以下步骤：
