[實用新型]聲學法燃燒鍋爐爐膛速度場測量裝置

有效

• 申請號: 200920230103.1
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN201522502U
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 陳世英;李言欽
• 申請（專利權）人: 湖北省電力試驗研究院
• 主分類號: G01P5/22
• 分類號: G01P5/22;G01P5/24
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 雷速

技術領域

本實用新型涉及鍋爐尤其是四角切圓鍋爐熱態運行的監測設備，特別是一種聲學法燃燒鍋爐爐膛速度場測量裝置。

背景技術

到2020年我國人均裝機預計0.6千瓦左右，達到目前世界平均，全國總裝機容量達到9.5億千瓦左右，發電量將達到4.2萬億千瓦時左右。我國是以煤炭為主要一次能源的國家，煤電在發電中的主導地位在短期內難以改變。按發電量計算，目前我國燃煤電量占僅80％。2003年我國煤炭產量16.7億噸，發電以及熱電用煤炭總產量的50％，火電消耗水量約53.4億立方米。到2020年，燃煤機組容量也將達到6億千瓦左右，比現在增加一倍，發展受到煤炭資源、水資源以及運輸能力的極大制約。我國現有火電機組設備總體技術水平落后，性能與世界先進水平相比有較大差距，發電煤耗高；能源利用率低，進一步加劇了煤炭燃燒造成的氣體排放及環境污染。

電力生產的飛速發展，客觀上亦對各相關測量技術的先進性提出了要求。其中，鍋爐爐內煙氣動力場的測量是基本和必要的一項，也是難度最大的。電站及工業鍋爐的爐膛及水平煙道內煙氣動力場的合理與穩定是鍋爐正常運行的前提，所以其方便、可靠的測量十分重要，將為鍋爐的安全及優化運行提供直接的依據。

爐膛動力場主要指的是燃燒別及爐膛內的空氣(包括空氣攜帶的燃料)以及燃燒產物的流動方向和速度值的分布。鍋爐運行的可靠性和經濟性與爐膛空氣動力場的好壞有著密切的關系。阻止良好的爐膛空氣動力場可以保證鍋爐燃燒穩定、燃燼迅速、有合宜的爐膛燃燒中心和良好的爐膛火焰充滿度，而且爐膛氣流無偏斜也不貼邊沖刷爐壁。這樣就可保持經濟而可靠的燃燒從而使鍋爐能高效而安全地運行。在新鍋爐投入運行和已運行鍋爐出現燃燒故障時常需查明爐內實際工況，以便發現問題及時進行燃燒調整。為此，就需進行爐膛空氣動力場測試。

爐膛空氣動力場的測試一般有兩類，一類稱為爐膛熱態空氣動力場測試，另一類稱為爐膛冷態空氣動力場測試。前者是在鍋爐運行時，亦即爐膛是熾熱時，進行的爐膛空氣動力場測試，其難度較大，因而一般較少測定；后者是在爐膛停用時，亦即爐膛為冷態時，進行的爐膛空氣動力場測試，此時，可以采用爐膛照常通風的方法進行測定，較之前者，其測定過程大為簡化，因而是一種常用的判別爐膛空氣動力工況優劣的測定手段。

爐膛內動力場和溫度場互相影響和耦合，爐膛燃燒空氣動力場的監測對于爐膛燃燒優化調整和控制有十分重要的意義。鍋爐爐內空氣動力工況不僅直接影響著鍋爐的燃燒工況與效率，還影響著爐膛及受熱面的安全性，為解決鍋爐結焦、殘余旋轉等問題，并為鍋爐的改造或熱態燃燒調整提供可靠的科學依據，鍋爐試驗人員要經常在現場進行冷態空氣動力場試驗。爐內冷態空氣動力場試驗通常用飄帶與風速儀測量相結合的方法進行：用飄帶網來觀察某一截面的全面氣流狀況，用風速儀在爐內測量爐內選定點的速度大小。這種方法工作繁重，困難大，難于給出不受干擾情況下的爐內空氣動力特性。另外也有研究嘗試測量技術主要有熱線風速儀法，利用熱線風速儀與示蹤法測量不同工況下某一W型爐內的空氣動力場；也有嘗試用激光多普勒法對燃燒器湍流流場進行研究，但都有較大的局限性。另外，用較早時期的自編軟件，或后來的商用CFD軟件對鍋爐內的空氣動力場甚至燃燒過程等進行模擬計算，也是一種十分有用和常用的研究手段，常常用來對鍋爐的設計和運行進行預測和模擬，以達到輔助性的優化和解決鍋爐運行中出現的問題的目的。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種聲學法燃燒鍋爐爐膛速度場測量裝置用以在線快速監測四角切圓鍋爐爐內流場。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來實現的：

所述的聲學法燃燒鍋爐爐膛速度場測量裝置，其特征是：在爐膛同一斷面的四壁均勻設置8組聲波發射器及聲波接收器，構成平面內24條交織的聲波傳播路徑，多個聲波發射器分別通過計算機的I/O卡與功率放大器的輸出端連接，所述多個聲波接收器的電源端分別與開關電源的輸出端連接，其信號輸出端分別通過A/D卡與計算機連接，計算機通過D/A卡與功率放大器的相應音頻輸入口連接。所述I/O卡、A/D卡及D/A卡的采樣頻率均大于240KHZ。開關電源的輸入端與220V連接。功率放大器的供電電源的電壓大于24V。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1、為非接觸式。不會對所測場造成干擾；

2、快速便捷。進行一次完整的斷面切圓流場聲波法測量只需約8秒鐘；

3、成本低。省去了傳統動力場測量時須在爐內搭腳手架，并由工作人員進入爐膛進行逐點測量的大量工作和時間，及期間風機運行費用。