[发明专利]电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置，包括：耐高温陶瓷取样管、水冷式套管换热器、引风装置、温度、压力和流量测量元件、数模转换器以及数据处理计算机，其特征在于：耐高温陶瓷取样管与水冷式套管换热器螺口密封连接，冷却水导流管与套管换热器密封连接，引风装置设置在套管换热器烟气出口处作为烟气流动的动力源，温度、压力和流量测量元件分别设置在水冷式套管换热器烟气管和冷却水管进出口处并将采集数据经数模转换后输出至数据处理计算机进行数据处理记录。

2.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置，其特征是，所述的水冷式套管换热器包括：内管、外管、冷却水导流管和绝热保护层，其中：内管与外管在两侧边缘连接形成中空式结构，冷却水导流管设置于外管冷却水进出口处，内管供烟气流过，内外管间供冷却水流过，两种流体流向为逆向，绝热保护层位于外管的外部。

3.根据权利要求2所述的电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置，其特征是，所述的内管采用不锈钢材料制成；所述的外管采用紫铜材质制成；所述的绝热保护层为石棉制成。

4.一种根据上述任一权利要求所述装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、通过耐高温陶瓷取样管从锅炉炉膛内抽取定容烟气，进入水冷式套管换热器，在水冷式套管换热器中烟气与冷却水进行热交换，烟气经降温后流出换热器；

第二步、给定流量的冷却水经过套管换热器获得的热量即体现为冷却水进出口出处的温差，冷却水获得的热量与高温烟气所损失的热量相等，借助冷却水和烟气物性参数数据库据此就可通过冷却水的温升和水冷套管换热器出口处低温烟气温度反推锅炉炉膛高温烟气的温度。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述的第二步具体包括：

2.1)借助冷却水物性参数数据库通过冷却水进出口温度、流量、压力计算冷却水进出口处冷却水的热量，从而得到冷却水经过套管换热器获得的热量ΔQ_w，

其中：ΔQ_w分别为冷却水和烟气的热量变化量；h_w(T，P)为冷却水焓值，ρ_w(T，P)为冷却水密度；v_w为冷却水体积流量，下标in和out分别表示装置进口与出口；

2.2)借助烟气物性参数数据库通过烟气出口温度、流量、压力计算烟气出口处烟气的热量Q_fgout，其中：C_fg(T，P)为烟气比热容；T_fg为烟气温度；ρ_fg(T，P)为烟气密度；v_fg为烟气体积流量；

其中：C_m是烟气比热，单位为kJ/(kg℃)；分别是氮气、二氧化碳、氧气和水蒸气的质量分数，单位为kg/kg，分别是氮气、二氧化碳、氧气和水蒸气的比热，单位为kJ/(kg℃)，各组分的比热由回归公式求得，其误差在0-1200℃内小于1％；

2.3)根据冷却水获得热量ΔQ_w与高温烟气所损失的热量ΔQ_fg相等，即：ΔQ_W＝ΔQ_G，

ΔQG=QGin-QGout=CGinTGinρGinvGin-CGoutTGoutρGoutvGout;]]>

可得烟气入口处烟气的热量Q_fgin，

2.4)借助烟气物性参数数据库及烟气进口流量、压力可计算得烟气入口温度，即本装置所需测量的高温烟气温度T_fgin，