一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置及修正计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置，包括：锅炉、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、临时热电偶组、炉顶小室、顶棚过热器、包墙过热器和数据采集仪；所述炉顶小室位于水平烟道的顶部，所述顶棚过热器位于炉膛和水平烟道上部，所述包墙过热器位于水平烟道四周。本发明专利技术的有益效果是：成本低廉，克服了热电偶在高温环境下无法长时间使用的缺陷，仅需要安装一批临时使用5～15天的热电偶，相比于光学和声学的直接测温方法，成本大幅降低90％以上；可在高温区多个不同烟道截面分别布置烟气温度测点，能够精确的获得不同烟道截面的烟气温度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置及修正计算方法
本专利技术涉及燃煤电厂燃煤
，尤其包括一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置及修正计算方法。
技术介绍
目前燃煤电站锅炉向着大容量、高参数的趋势发展，锅炉运行的安全性和经济性是研究人员的重要关注点。锅炉炉膛各受热面处的烟气温度对判断受热面的金属管壁的安全性和受热面的积灰状态具有重要意义。目前大型燃煤电站锅炉一般在尾部烟道的空气预热器入口和出口、SCR脱硝系统入口和出口、省煤器的入口和出口等受热面装有烟气温度测点；部分锅炉在低温过热器和低温再热器等受热面的入口也安装有烟气温度测点。但靠近炉膛出口和水平烟道的受热面前后，如炉膛出口(此处特指屏式过热器前)、高温过热器前后、高温再热器前后，由于烟气温度较高，达到800～1000℃，相应测量手段的缺失，通常不安装烟气测点。但是，高温段烟气温度的测量对防止受热面爆管，优化吹灰器投运等都有很强的指导意义。常用的高温烟气温度直接测量手段有接触式和非接触式。非接触式测量方法主要包括声波法和光学法，但主要存在的问题是测量受到气流和火焰等干扰因素较多，测量误差大，相应的硬件和软件设备价格昂贵且安装维护困难，因此通常仅用于炉膛出口一个断面且准确性较差。接触式测量方法为在高温受热面安装热电偶等接触式测温设备，但由于烟气温度高、磨损严重等问题，通常热电偶的寿命较短，无法长期使用，故通常接触式测量方法在高温区通常只能安装在受热面管壁上即测量壁温而非烟温。获得高温区烟气温度的另一方法是软测量方法，即通过《锅炉机组热力计算标准方法》，依据半经验半理论的热平衡公式，从尾部受热面已有的烟气实测数据，通过热平衡计算逆流反推各对流受热面的烟气温度。但是该方法的问题在于水平烟道除了布置在烟道内的受热面外，还有顶棚过热器、中间隔墙受热面和四周的包墙受热面，这些受热面与烟道对应位置的工质参数通常也没有测点，故在热平衡计算中一般忽略这些受热面的影响，造成计算得到的烟气温度会与实际结果有较大的误差。此外，对于判断受热面金属管壁的爆管风险，截面的最高烟温是一项重要影响参数；但由于汽水侧的工质参数通常仅能对应左右侧烟道，故热平衡计算得到的烟气温度仅能反应单侧烟道的平均烟温，无法计算该烟气截面的最高烟温。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置及修正计算方法。本专利技术提出一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温修正计算方法；即通过短期安装的高温热电偶和数据采集仪实测炉膛出口的烟气温度，并根据热平衡原理，建立各段烟气温度计算模型，得出炉膛出口烟温计算值。把实测烟温数据与计算值进行拟合即可得到之间的函数关系，根据该函数关系和烟温计算值，可长期实时得到较为准确的炉膛出口烟气温度的修正值；并根据实测烟温分布数据，得到炉膛出口最高烟温的修正值。这种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置，包括：锅炉、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、临时热电偶组、炉顶小室、顶棚过热器、包墙过热器和数据采集仪；所述炉顶小室位于水平烟道的顶部，所述顶棚过热器位于炉膛和水平烟道上部，所述包墙过热器位于水平烟道四周；所述屏式过热器出口烟道内的受热面上设有屏式过热器出口截面；所述高温过热器出口烟道内的受热面上设有高温过热器出口截面；所述低温过热器入口烟道内的受热面上设有低温过热器入口烟气温度在线测点，省煤器入口烟道内的受热面上设有省煤器入口烟气温度在线测点，省煤器出口烟道内的受热面上设有省煤器出口烟气温度在线测点；低温过热器入口烟气温度在线测点、省煤器入口烟气温度在线测点和省煤器出口烟气温度在线测点均位于锅炉的尾部烟道内；所述锅炉出口连接屏式过热器入口烟道，屏式过热器出口烟道连接高温过热器入口烟道，高温过热器出口烟道连接高温再热器入口烟道，高温再热器出口烟道连接低温过热器入口烟道，低温过热器出口烟道连接低温再热器入口烟道，低温再热器出口烟道连接省煤器入口烟道；所述锅炉的炉膛出口设有炉膛出口截面，炉膛出口截面上布置有临时热电偶组，炉膛出口截面上方开设烟气测孔组，烟气测孔组位于水平烟道的顶部，烟气测孔组还穿过炉顶小室与炉膛出口截面处的烟道相连通；烟气测孔组沿着炉膛出口截面从炉膛左侧到炉膛右侧按等距离分布，临时热电偶组的探头通过烟气测孔组从炉膛顶部向下伸至炉膛出口截面的烟温测试的实测位置；临时热电偶组的非探头端连接数据采集仪，实时采集烟温测试的实测位置处的烟温数据。作为优选，所述每个烟气测孔组内插有2～4根热电偶。这种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置的修正计算方法，具体包括如下步骤：步骤1、根据锅炉各个受热面的吸热情况，把锅炉各个受热面划分为对流受热面和辐射或半辐射受热面；根据锅炉整体和各局部受热面热量平衡的基本原理，利用已有的在线工质侧参数和尾部烟道已有的省煤器出口烟气侧参数，按烟气流动相反的方向逐段计算各个受热面的进口烟气温度；步骤1.1、针对对流受热面，已知受热面出口烟气温度、工质侧进口参数和工质侧出口参数，计算得到该受热面的进口烟气焓值H′：上式中，h′为受热面进口蒸汽焓，单位为KJ/Kg；h″为受热面出口蒸汽焓，单位为KJ/Kg；H′为受热面进口烟气焓，单位为KJ/Kg；H″为受热面出口烟气焓，单位为KJ/Kg；D为受热面工质流量，单位为kg/s；φ为保热系数，所述保热系数为受热面工质吸收的热量与烟气放出的热量之比；Δα为漏风系数；为理论冷空气焓，单位为KJ/Kg；Bj为燃料消耗量,单位为Kg/s；根据(2)式中受热面的进口烟气焓值H′和进口烟气温度T的函数关系计算进口烟气温度T：H'＝C0+C1T+C2T2+C3T3+C4T4+C5T5(2)上式中C0、C1、C2、C3、C4和C5均为关联式系数，通过查阅锅炉性能试验规程得到；T为受热面进口烟气温度，单位为K；步骤1.2、针对辐射或半辐射受热面，由于涉及到辐射传热，且高温区域烟气温度均未知，需要进行假设并迭代计算：假设炉膛出口烟气温度，计算得到水冷壁热有效系数和炉膛出口直接辐射量，建立屏式过热器、高温过热器等半辐射受热面的热平衡方程，求出炉膛出口烟气温度计算值；当炉膛出口烟气温度计算值与假设值偏差小于1℃时，结束迭代，获得炉膛出口烟气温度的最终计算值Tfcal；由于计算Tfcal所需的数据均来源于在线表计，故可实时计算；步骤2、锅炉停机检修时，在炉膛出口截面上方开设烟气测孔组测试烟气温度；所述烟气测孔组位于水平烟道顶部，并穿过炉顶小室与炉膛出口截面处的烟道相连通；依据烟道的深度和宽度将炉膛出口截面的烟气温度测点按照等截面网格法排布，约1～2米间隔布置一个烟气测孔，每个烟气测孔上同时布置1～4根铠装热电偶，每根铠装热电偶的插入深度不同；将所有铠装热电偶与数据采集仪相连接，实时采集炉膛出口截面各个位置的烟气温度数据；步骤3、利用临时热电偶组，测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置，其特征在于，包括：锅炉(1)、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、临时热电偶组(5)、炉顶小室(8)、顶棚过热器(9)、包墙过热器(10)和数据采集仪(14)；所述炉顶小室(8)位于水平烟道的顶部，所述顶棚过热器(9)位于炉膛和水平烟道上部，所述包墙过热器(10)位于水平烟道四周；/n所述屏式过热器出口烟道内的受热面上设有屏式过热器出口截面(6)；所述高温过热器出口烟道内的受热面上设有高温过热器出口截面(7)；所述低温过热器入口烟道内的受热面上设有低温过热器入口烟气温度在线测点(2)，省煤器入口烟道内的受热面上设有省煤器入口烟气温度在线测点(3)，省煤器出口烟道内的受热面上设有省煤器出口烟气温度在线测点(4)；低温过热器入口烟气温度在线测点(2)、省煤器入口烟气温度在线测点(3)和省煤器出口烟气温度在线测点(4)均位于锅炉(1)的尾部烟道内；/n所述锅炉(1)出口连接屏式过热器入口烟道，屏式过热器出口烟道连接高温过热器入口烟道，高温过热器出口烟道连接高温再热器入口烟道，高温再热器出口烟道连接低温过热器入口烟道，低温过热器出口烟道连接低温再热器入口烟道，低温再热器出口烟道连接省煤器入口烟道；/n所述锅炉(1)的炉膛出口设有炉膛出口截面(13)，炉膛出口截面(13)上布置有临时热电偶组(5)，炉膛出口截面(13)上方开设烟气测孔组(11)，烟气测孔组(11)位于水平烟道的顶部，烟气测孔组(11)还穿过炉顶小室(8)与炉膛出口截面(13)处的烟道相连通；烟气测孔组(11)沿着炉膛出口截面(13)从炉膛左侧到炉膛右侧按等距离分布，临时热电偶组(5)的探头通过烟气测孔组(11)从炉膛顶部向下伸至炉膛出口截面(13)的烟温测试的实测位置(12)；临时热电偶组(5)的非探头端连接数据采集仪(14)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置，其特征在于，包括：锅炉(1)、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、临时热电偶组(5)、炉顶小室(8)、顶棚过热器(9)、包墙过热器(10)和数据采集仪(14)；所述炉顶小室(8)位于水平烟道的顶部，所述顶棚过热器(9)位于炉膛和水平烟道上部，所述包墙过热器(10)位于水平烟道四周；
所述屏式过热器出口烟道内的受热面上设有屏式过热器出口截面(6)；所述高温过热器出口烟道内的受热面上设有高温过热器出口截面(7)；所述低温过热器入口烟道内的受热面上设有低温过热器入口烟气温度在线测点(2)，省煤器入口烟道内的受热面上设有省煤器入口烟气温度在线测点(3)，省煤器出口烟道内的受热面上设有省煤器出口烟气温度在线测点(4)；低温过热器入口烟气温度在线测点(2)、省煤器入口烟气温度在线测点(3)和省煤器出口烟气温度在线测点(4)均位于锅炉(1)的尾部烟道内；
所述锅炉(1)出口连接屏式过热器入口烟道，屏式过热器出口烟道连接高温过热器入口烟道，高温过热器出口烟道连接高温再热器入口烟道，高温再热器出口烟道连接低温过热器入口烟道，低温过热器出口烟道连接低温再热器入口烟道，低温再热器出口烟道连接省煤器入口烟道；
所述锅炉(1)的炉膛出口设有炉膛出口截面(13)，炉膛出口截面(13)上布置有临时热电偶组(5)，炉膛出口截面(13)上方开设烟气测孔组(11)，烟气测孔组(11)位于水平烟道的顶部，烟气测孔组(11)还穿过炉顶小室(8)与炉膛出口截面(13)处的烟道相连通；烟气测孔组(11)沿着炉膛出口截面(13)从炉膛左侧到炉膛右侧按等距离分布，临时热电偶组(5)的探头通过烟气测孔组(11)从炉膛顶部向下伸至炉膛出口截面(13)的烟温测试的实测位置(12)；临时热电偶组(5)的非探头端连接数据采集仪(14)。


2.根据权利要求1所述基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置，其特征在于：所述每个烟气测孔组(11)内插有2～4根热电偶。


3.一种如权利要求1所述基于短期离线实测数据的燃煤锅炉高温区烟温测试装置的修正计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、根据锅炉(1)各个受热面的吸热情况，把锅炉(1)各个受热面划分为对流受热面和辐射或半辐射受热面；利用已有的在线工质侧参数和尾部烟道已有的省煤器出口烟气侧参数，按烟气流动相反的方向逐段计算各个受热面的进口烟气温度；
步骤1.1、针对对流受热面，已知受热面出口烟气温度、工质侧进口参数和工质侧出口参数，计算得到该受热面的进口烟气焓值H′：



上式中，h′为受热面进口蒸汽焓，单位为KJ/Kg；h″为受热面出口蒸汽焓，单位为KJ/Kg；H′为受热面进口烟气焓，单位为KJ/Kg；H″为受热面出口烟气焓，单位为KJ/Kg；D为受热面工质流量，单位为kg/s；φ为保热系数，所述保热系数为受热面工质吸收的热量与烟气放出的热量之比；Δα为漏风系数；为理论冷空气焓，单位为KJ/Kg；Bj为燃料消耗量,单位为Kg/s；
根据(2)式中受热面的进口烟气焓值H′和进口烟气温度T的函数关系计算进口烟气温度T：
H'＝C0+C1T+C2T2+C3T3+C4T4+C5T5(2)
上式中C0、C1、C2、C3、C4和C5均为关联式系数，通过查阅锅炉性能试验规程得到；T为受热面进口烟气温度，单位为K；
步骤1.2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：项群扬，牟文彪，滕敏华，范海东，刘凯锐，邱波，胡红伟，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33