电站锅炉炉膛出口烟气温度在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种电站锅炉炉膛出口烟气温度在线监测方法，在锅炉烟窗附近的垂直断面上布置多个靶标用于感温；在锅炉水平烟道的侧墙上，安装近红外成像仪，用于采集靶标的辐射能量；近红外成像仪通过串口由ＲＳ２３２与计算机进行通讯，将采集到的靶标的辐射能量送入计算机，由计算机进行计算，得到靶标的温度数据；然后将靶标的温度数据送入上位计算机进行处理，转换成靶标所在位置的烟气温度。本发明专利技术的优点是：能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、上／下侧及左／右侧平均温度、最高／最低温度，并能绘制断面温度分布曲线，能设置多种报警功能；有利于大容量、高参数锅炉的安全、经济运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种监测方法，尤其是涉及一种电站锅炉炉膛出口烟气温度的在线监测方法。
技术介绍
电站锅炉炉膛内烟温的测量中具有重要意义的就是“电站锅炉炉膛出口烟气温度监测”。因为这个位置是对流区与辐射区的交界点，炉膛出口烟温对锅炉运行控制有着非常 重要的意义，这个位置的温度变化能及时地反映出炉膛内能量的变化和锅炉运行状态的变 化。风烟系统参与系统的能量交换和燃烧过程，对锅炉系统的经济性、可靠性和安全性影响 很大。控制烟气的参数对确保锅炉的可靠运行非常重要，然而由于历史原因，烟气参数的监 测和控制系统很不完善，大多数锅炉上都缺少这样的控制参数。炉膛出口烟气温度通常随着负荷的增加而提高。正常情况下，某个负荷大体上对 应一定的炉膛出口温度。如果燃油锅炉的油枪雾化不良，配风不合理，通常会使燃烧后延， 造成炉膛出口烟气温度升高。如果煤粉锅炉的煤粉较粗或配风不合理，同样也会使燃烧后 延，造成炉膛出口烟气温度升高。无论是燃油炉还是煤粉炉，当然燃烧器燃烧良好时，由 于火焰较短，炉膛火焰中心较低，炉膛吸收火焰的辐射热量较多，使得炉膛出口烟气温度较 低。换言之，如果在负荷相同的情况下，炉膛出口烟气温度明显升高，则有可能是油枪雾化 不良，煤粉较粗或配风不合理，引起燃烧不良造成的，运行人员应对燃烧情况进行检查和调 整，直至炉膛出口烟温恢复正常。如果炉膛出口烟气温度升高，而燃烧良好，则可能是由于炉膛积灰或结渣，使水冷 壁管的传热热阻增大，水冷壁管吸热量减少引起的。只有采取吹灰或清渣措施，才能使炉膛 出口烟气温度恢复正常。当锅炉容量较大，炉膛较宽时，如果燃烧器投入的数量不对称，或配风不合理，则 可能是因为燃烧中心偏斜，引起炉膛出口两侧烟温偏差较大，应采取相应的调整措施，使两 侧烟温偏差降至允许的范围内。由此可以看出，通过监测炉膛出口烟温，就能掌握锅炉的燃烧工况，水冷壁管的清 洁状况以及火焰中心是否偏斜，为运行人员及时进行调整提供帮助。炉膛出口烟气温度的在线监测用于大型电站锅炉炉膛出口断面温度分布测量。出 口断面是指位于锅炉水平烟道的出口烟窗。炉膛出口截面烟气温度(以下简称烟温)达到 设计值对满足锅炉设计性能和运行可靠性十分重要。燃烧方式、炉膛几何尺寸、炉膛总的投 入热量、炉膛吹灰器的数量和布置等因素将影响烟温，锅炉运行时过剩空气量、炉膛沾污情 况、燃烧器和磨煤机切投组合方式、煤质等因素也将影响烟温。如果受到上述某种因素的影 响，炉膛出口烟温偏离设计值时，将会影响锅炉运行的安全性和经济性。在烟气进入水平烟 道前，经过大屏和炉膛上部水冷壁吸收部分热量，到达炉膛出口断面时，烟温和烟速沿水平 烟道的高度方向和宽度方向呈现出不均勻分布状态，据20世纪90年代中期有关运行资料显示，甚者其两侧烟温偏差可达到10(T20(TC。特别是切圆燃烧锅炉，由于它在炉内空气动 力场是由四角切向射流形成一个巨大的气流，当烟气到达出口断面时仍存在残余旋转和气 固两相流中的颗粒在该断面上不对称分布，使得出口断面的温度和烟速发生偏斜，导致烟 温分布更加的不均勻。从锅炉的前墙看，该断面一侧的烟温、烟速高，而另一侧则低。由于 这种缘故，可以导致两侧的再热和过热蒸汽出现温度偏差以及管屏超温蠕变损坏，超温严 重的出现爆管。同时可能由于温度过高，导致烟尘软化结焦在热交换屏上，对锅炉运行的安 全性和经济性产生重大影响。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种电站锅炉炉膛出口烟气温度在线监 测方法，能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、上/下侧及左/右侧平均温度、最高/最 低温度，并能绘制断面温度分布曲线，还具有煤软化温度ST-IOO0C) (ST为燃煤的软化 温度)及左右侧温差超限(Δ T彡50°C)等的报警功能。本专利技术的技术方案如下一种，包括如 下步骤第一步，在锅炉烟窗附近的垂直断面上布置多个靶标用于感温； 第二步，在锅炉水平烟道的侧墙上，安装近红外成像仪，用于采集靶标的辐射能量； 第三步，近红外成像仪通过串口由RS232与计算机进行通讯，将采集到的靶标的辐射 能量送入计算机，由计算机进行计算，得到靶标的温度数据；然后将靶标的温度数据送入上 位计算机进行处理，转换成靶标所在位置的烟气温度。所述靶标采用碳化硅材料，挤压烧制成型；在靶标中安装有高精度热敏元件，用于 直接测量所在位置处的温度，然后根据所测温度与近红外成像仪所测温度进行比较，并根 据不同温度时两种检测元件所测温度的差异对近红外成像仪所测信号进行补偿。在近红外成像仪采集靶标辐射能量的过程中，运用计算机图像识别及红外追踪技 术自动聚焦，每次抓取对应靶标的最大辐射值作为靶标的辐射能量。在近红外成像仪的前端，配有光纤和冷却系统。在锅炉水平烟道的任一面侧墙上配置一台校验比色测温仪，所使用的波长与近红 外成像仪波长一致，满量程精度< 0. 5%，比色测温仪测得的温度信号送入计算机，在800 -1200°C的测量范围内修正近红外成像仪的温度一辐射强度关系曲线，使测量精度满足系 统要求；再根据比色测温仪所测温度和监视图像与近红外成像仪所测温度和监视图像进行 比较，根据不同温度时两种检测元件所测温度和监视图像的差异对近红外成像仪所测信号 进行补偿。与现有技术相比，本专利技术的优点是能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、上/ 下侧及左/右侧平均温度、最高/最低温度，并能绘制断面温度分布曲线，能设置多种报警 功能，用户可以根据监测结果判断切向燃烧火球中心是否偏离预定位置、炉膛和管屏区域 是否应该及时投用吹灰器等；有利于大容量、高参数锅炉的安全、经济运行。具体表现在1)通过采用近红外成像仪，并提高其灵敏度，增大其光学系统的有效口径来增大信号， 降低信号处理的噪声以提高信噪比，从而减小系统的监测误差，提高温度分辨率，提高监测 精度。2)通过计算机的图像识别及红外追踪技术，能克服因热膨胀给测量带来的麻烦。3)通过在近红外成像仪的前端设置光纤和冷却系统，能更好地保证光学信号的正常传输。4)运用计算机图像识别及红外追踪技术自动聚焦，每次抓取的靶标辐射强度都是对应靶标的最大辐射值，保持连续测量的一致性。5)靶标采用碳化硅材料挤压烧制成型，可以保证在使用环境中不因温度、磨损的因素影响使用寿命。6)通过在靶标中安装高精度热敏元件、配置校验比色测温仪，用于校正近红外成 像仪测量误差，确保系统的测温精度达到1. 5%。7)通过采用如下手段，进一步提高了系统测量的精确性靶标布置在折焰角上方 的烟窗截面附近，辐射换热表面平行于炉墙，使靶标与炉墙有辐射换热；靶标与安装附件之 间用高性能绝热材料分隔；在水平烟道两侧墙上各装一只热电阻温度计。8)通过报警系统的设置，可以实现如下功能(1)在锅炉启动阶段，汽轮机未冲转前，监测炉膛出口烟气温度不超过540°C，保护再 热器。(2)当温度达到(ST-100°C)时，及时投入炉膛吹灰器，增加炉膛吸热份额，降低烟 气温度，同时也对水平烟道区域的吹扫器及时投入，减少水冷壁和水平烟道管束的结焦。(3)出口断面左/右温度偏差较大时，调整送风，降低左/右烟气温度偏差。(4)烟温偏高时，减少送风量，减少排烟损失，提高机组效率。9)本系统的输出可作为电厂状态检修系统的输入数据，为判断过热器和再热器屏 管的预期寿命提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉炉膛出口烟气温度在线监测方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，在锅炉烟窗附近的垂直断面上布置多个靶标用于感温；第二步，在锅炉水平烟道的侧墙上，安装近红外成像仪，用于采集靶标的辐射能量；第三步，近红外成像仪通过串口由ＲＳ２３２与计算机进行通讯，将采集到的靶标的辐射能量送入计算机，由计算机进行计算，得到靶标的温度数据；然后将靶标的温度数据送入上位计算机进行处理，转换成靶标所在位置的烟气温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王维礼，陈帮海，肖炜，靳秀强，
申请(专利权)人：四川东脑电气工程有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]