在锅炉中燃烧固体燃料时，灰分中的不可燃矿物成分可能会迁移并沉积在加热表面上，导致不同程度的灰分沉积[1]。根据发生位置、形成机制和物理特性，灰分沉积通常被分为结渣和积灰。如图1所示，结渣通常发生在辐射加热表面（例如水壁），那里的温度足够高，可以使灰分熔化。其主要形成机制是液相粘结。在这个过程中，熔融或半熔融的灰分颗粒撞击并固化成一层致密、玻璃状或类似渣的层[2,3]。积灰通常指的是沉积在烟气通道中的对流表面（例如过热器、再热器、省煤器和空气预热器）上的灰分。其主要形成机制是化学粘结，不依赖于大量的熔融灰分颗粒。在中温区域，由惯性撞击和碱蒸气凝结形成的薄化学粘结层会捕获后续颗粒，逐渐形成分层的烧结沉积物[4],[5],[6]。在低温区域，积灰通常由硫酸凝结和涡流扰动引起[7],[8],[9],[10]。无论是结渣还是积灰，灰分沉积都会增加烟气与工作流体之间的热阻，从而降低传热效率[11]。在严重情况下，它们可能导致管子侵蚀和腐蚀，增加非计划停机的风险，并影响电网的可靠性。
解决灰分沉积问题对于减少发电中的碳排放变得越来越重要。一方面，它可以提高锅炉效率，降低燃料消耗，并增强现有燃煤机组的责任感。另一方面，它使得燃烧低碳含碱燃料（如生物质、废物驱动燃料[12,13]）和成本较低、供应链碳排放较少的本地煤炭成为可能[14,15]。此外，这对于实现热电厂的高运行灵活性也至关重要。当燃烧具有严重结渣/积灰倾向的燃料时，在负荷降低的情况下，由于炉温下降，原本在全负荷下会熔化的灰分可能会变成半熔融或固态，改变沉积模式。在这种情况下，积灰可能会更加严重，而吹灰的效果也会减弱。因此，在灵活运行和燃料多样化的双重压力下，灰分沉积已成为固体燃料发电安全、经济性和运行灵活性的关键挑战。
迄今为止，已经进行了大量的关于灰分沉积的研究，主要集中在机制[17],[18],[19],[20],[21]、沉积物特性的演变[22],[23],[24],[25],[26]以及预防措施[27],[28],[29],[30]上。过去十年（2016-2026年）的代表性综述列在表1中。现有研究表明，灰分沉积包括一系列过程，如惯性撞击、涡流扩散、热泳、硫酸盐和氯化物蒸气的凝结以及化学反应[31]。这些过程受到烟气流动、飞灰的物理化学性质、运行条件以及加热表面结构材料的协同影响。为了预防和控制灰分沉积，研究人员提出了多种技术，包括燃料混合和预处理[32]、添加剂调节[33,34]、炉子和燃烧器优化[27]、加热表面结构和材料改进[35,36]以及吹灰[37]。
为了优化对策措施（特别是吹灰）的性能，有效的监测至关重要。例如，不适当的吹灰策略可能会导致过度的蒸汽消耗，甚至对加热表面造成不必要的侵蚀磨损。如今，已经开发出多种监测方法来跟踪灰分沉积的演变和分布。这些方法在原理和应用范围上有所不同，具有不同的优势和局限性。系统性的总结不仅对工程师选择和操作这些方法有帮助，而且对于重新评估现有方法在新的情况下（如快速削峰和复杂的燃料波动）的准确性和鲁棒性也非常重要。
因此，本文系统地回顾了可用于监测锅炉水壁结渣和对流加热表面积灰的方法。根据沉积物发展的演变，这些方法被分为四类。每种监测方法进一步从四个关键方面进行了评估：空间定位和定量表征的准确性、实时趋势跟踪的及时性、运行鲁棒性和可行性。随着数据驱动技术的进步，特别讨论了将监测方法与人工智能（AI）集成。最后，提出了在AI增强背景下未来发展的研究方向。
