[发明专利]一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法

说明书

本发明属于电力及故障诊断与测量技术领域，尤其涉及一种用于工业锅炉直流燃烧器一次风出口流场的分析方法。为解决目前针对一次风风向的测量只能进行冷态测量而无法实现在线监测这一缺陷，本发明提出一种基于多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场的分析方法。该方法采用声学层析成像技术，可根据实际情况选取声波或超声波进行测量，通过多截面温度分布层析成像，在不暂停锅炉运行的状态下，针对直流燃烧器一次风热流方向进行测量。该方法为非介入式测量方法，在不影响测量对象内部流场的状况下实现了针对直流燃烧器一次风流场的非冷态测量，能够在不暂停锅炉运行的状态下实时在线测量，与目前的冷态测量方法相比具有更好的实时性与适应性。

技术领域

本发明属于电力及故障诊断与测量技术领域，尤其涉及一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法。

背景技术

燃烧器是工业锅炉的主要燃烧设备，其作用是保证燃料和燃烧用的空气在进入炉膛时能够充分混合，及时着火和稳定燃烧。目前常见的燃烧器多采用四角切圆直流燃烧器或旋流燃烧器，其中直流燃烧器出口气流为直流射流，布置在炉膛四角，使燃烧气流在炉内进行切圆燃烧。工业锅炉的炉膛内部燃烧状态与煤粉的进炉方式密切相关，而煤粉是通过燃烧器的一次风吹入炉膛的，一次风方向直接影响着一次风切圆半径的大小，当一次风切圆偏大时，会造成锅炉局部超温、高温腐蚀、火焰中心温度偏低以及氮氧化物超标等问题；若一次风切圆偏小，则会造成燃烧不稳定、低温腐蚀等问题。一次风切圆半径可以通过对一次风风向的测量反映出来，因此针对锅炉内部的燃烧状态及温度分布，可以通过直流燃烧器一次风出口流场特性，特别是一次风风向的测量间接反映出来。目前针对一次风的风向测量主要有两种方式：烟花示踪方法与飘带法。然而这两种方法均只能在锅炉暂停运行时进行冷态测试，而无法进行实时在线监测与调整。针对此缺陷，本发明提出一种利用声学层析成像技术，针对直流燃烧器一次风热流方向进行测量的非冷态测量方法。然而目前声学层析成像技术，特别是超声波层析成像技术的主要测量对象多为固体与液体介质，针对气体介质的测量较为困难。本发明根据直流燃烧器一次风具备温度分布不均这一热力学特性，提出利用声学层析成像技术对气体介质温度分布进行测量的构想。利用多截面温度分布数据测量气体介质流场特性，最终实现直流燃烧器一次风非冷态测量。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法，包括以下步骤：

步骤一：根据一次风出口直径，选取接近出口处的3-5个截面分别进行温度分布测量；

步骤二：利用各截面的温度分布数据，分析其中高温区域的位置信息，并进行空间定位；

步骤三：将各个截面高温区域进行连线，划定热流方向；

步骤四：确定一次风出口截面的温度分布测量数据，并且根据另外各个界面的温度分布测量数据，确定出口热流中最高温的流动方向，根据此方向，确定出口热流的实际流出指向；

步骤五：根据热流的实际流动方向，以及炉膛内部的空间尺寸，确定一次风切圆大小及形状，对锅炉炉膛内部的燃烧状态进行判定；

所述多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法，通过测量一次风流场特性间接测量炉膛内部温度分布。

所述多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法，利用声学层析成像方法针对气体介质进行温度分布测量。

所诉多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法，可通过多截面温度分布数据测量气体介质流场特性。

所述多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法，通过多截面温度分布层析成像，在不暂停锅炉运行的状态下，针对直流燃烧器一次风热流方向进行测量的非冷态测量。

所述声学层析成像方法，可利用声波或超声波层析成像技术，通过测量数据进行截面图像重建的一种场测量方法，可应用于温度分布的测量。