[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

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种火力发电技术领域的装置，具体是一种电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置及其测量方法。

背景技术

我国火电发电量占总发电量的四分之三，火力电站中燃煤锅炉占80％以上。锅炉炉膛燃烧产生的高温烟气温度一般在900-1000℃之间，普通的接触式温度传感器如热电偶，很难承受高温烟气中固体颗粒的长期冲刷、耐久性差、维护成本高。非接触锅炉炉膛烟气温度的测量装置，有辐射式高温计、红外热像仪等，但是测量结果只能反映火焰的投影温度切分度较粗，不能提供火力电站重要换热工质高温烟气的精准温度。此外，近年来，声波技术也在电站锅炉炉膛烟气温度的监测中有一定应用，但其监测结果的时间分辨率较低，且成本较高。事实上，迄今国内火力电站锅炉炉膛烟气温度测量基本处于空白状态。

鉴于锅炉炉膛烟气温度能够最直接反映锅炉燃烧状况，如何简单准确地测量炉膛烟气温度是火力电站运行监控的一大任务。

经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号200410060961.8，公开日2005-3-2，记载了一种燃煤锅炉炉内三维温度场实时监测装置，该装置需在锅炉不同高度方向分层布置摄像探头，每层至少布置两支。摄像头通过接收来自炉膛内的辐射信息计算炉膛内的三维温度场；但是该技术是基于辐射信息进行测量，并不能反映锅炉中高温烟气的精确温度，而且需要在锅炉不同位置加装摄像头，装置的耐久性欠缺和维护成本高是制约其广泛使用的瓶颈问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种电站锅炉炉膛烟气温度的测量装置及其测量方法，借助水冷套管换热器原理，利用炉膛内少量定容烟气与冷却水热交换，并通过冷却水热量变化量和尾烟气的热量反推炉膛内烟气的实时温度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及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等，其中：耐高温陶瓷取样管与水冷式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输出至数模转换器并由数据处理计算机进行记录。

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。

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。

本发明涉及上述装置的测量方法，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，经过绝热管后进入水冷套管换热器，在水冷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，其具体步骤包括：

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；