[發明專利]一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法

有效

• 申請號: 201610096460.8
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105674237B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 王智微;李虹銳
• 申請（專利權）人: 西安西熱電站信息技術有限公司
• 主分類號: F22B37/38
• 分類號: F22B37/38;G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 劉國智

技術領域

本發明屬于電站鍋爐監測技術領域，涉及一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法。

背景技術

爐膛煙氣溫度，特別是爐膛出口區域煙氣溫度是電站鍋爐運行中需要監控的一個非常關鍵的參數，實現爐膛煙氣的實時準確測溫對保障火電廠安全運行，提高機組經濟性和優化鍋爐設計具有重要意義。

傳統的火電廠設計中，隨鍋爐指定配供煙溫探針(左右各一套)作為測量爐膛出口煙溫的手段，如附圖1所示。煙溫探針是一種將熱電偶送入爐膛或煙道，監測煙氣溫度的機電設備。熱電偶固定在探針的頭部，由氣動或電動推進器推動探針在煙氣中作伸縮運動，熱電偶將測得的溫度和位置轉換系統檢測到的熱電偶進入爐膛的距離同時顯示在集控室的儀表盤上。煙溫探針主要用于鍋爐啟動期間監測爐膛出口處的煙氣溫度，防止再熱器管子燒壞，也可以作為輔助控制工具測量鍋爐低負荷運行時的煙氣溫度，當測得爐溫達到設定的保護值時，煙溫探針系統會發出報警并自動退回探針。

利用溫度探針測量爐膛出口煙溫的傳統技術手段，不受爐膛煙氣性質的影響，直接與煙氣接觸測量，測量精度較高，測溫元件使用熱電偶，設備廉價。但溫度探針只能在啟動投粉初期1小時內、煙溫<530℃情況下工作，且8m～9m長的煙溫探針進出高溫爐膛極易損壞(大部分鍋爐的煙溫探針均已損壞)，所以不能滿足鍋爐運行全過程監測的需要，不利于鍋爐燃燒優化。特別是當前各個發電集團的電廠由于煤種多變紛紛在開展煤種適應性試驗研究和運行監控管理的情況下，實現在全負荷范圍內爐膛出口煙溫的測量顯得尤為重要，很明顯傳統的煙溫探針測溫系統滿足不了火電廠的爐膛出口煙溫測量需求。同時應引起注意的是傳統的煙溫探針測量方式只簡單補償了環境溫度，對因熱電偶周圍存在低溫受熱面引起的測量溫度偏低沒有修正，只能表征煙溫變化趨勢和速率，未能很好的表征煙氣的真實溫度。而且傳統煙溫探針煙溫測量系統左右只各有一只溫度探針，只能測量鍋爐水平煙道固定位置沿寬度方向的煙氣溫度，不能滿足一些基于整個爐膛出口溫度場的機組運行狀態和設備狀態分析的要求。

發明內容

本發明解決的問題在于提供一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法，采用多點立體測量體系，實時修正熱電偶周圍冷壁引起的測量值偏低，并在此基礎上根據水平煙道中的對流過熱器與再熱器受熱面的進口煙溫分布和出口汽溫分布之間的關系計算各受熱面入口沿寬度方向的煙氣溫度分布，能夠滿足大型電站鍋爐爐膛出口高溫煙氣環境下煙氣溫度的長期可靠測量，實現實時測量計算電站鍋爐爐膛出口和水平煙道內高溫煙氣溫度場。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法，包括以下操作：

1)構建多點立體測量體系：

在鍋爐水平煙道設置多列煙溫測點：在三級過熱器后側、四級過熱器后側、二級再熱器后側分別設置一列等距分布的煙溫測點，每列煙溫測點與其前后受熱面等距；煙溫測點采用鎧裝熱電偶進行溫度采集；

2)將煙溫測點所采集的溫度修正為鍋爐爐膛出口煙氣溫度：

煙氣對熱電偶的換熱系數α，由下式計算：

α＝α_c+α_r(1)

式中：α_c、α_r—分別為對流和輻射換熱系數，kW/(m²·K)；

α_c＝Nu·λ/L(2)

N_u＝CR_e^mP_r^0.3(3)

式中：R_e—煙氣的雷諾數，

N_u—煙氣的努塞爾數，

P_r—煙氣的普朗特數，

λ—煙氣的導熱系數，kW/(m·K)，

L—特征長度，取熱電偶的保護管直徑，m；

系數C和m取決于煙氣R_e數的大小；當R_e值處于40～10³范圍內時，C＝0.51，m＝0.5；當R_e＝10³～2×10⁵時，C＝0.26，m＝0.6；

式中：T_f、T_tc—分別為煙氣真實溫度和熱電偶表面溫度，K；