[发明专利]锅炉冷态动力场风速无人化自动采集装置

说明书

本发明涉及一种锅炉冷态动力场风速无人化自动采集装置，其包括风速自动测量装置、与风速自动测量装置通过光纤线连接的数据采集装置以及与数据采集装置无线连接的操作器。本发明可实现炉内无人化操作，可以自动地、准确地、快速地测量和采集炉膛内各测点的风速，适用于四角切圆锅炉的切圆大小试验、锅炉水冷壁贴壁风速测量试验等。

技术领域

本发明涉及锅炉冷态动力场炉内动力场风速无人化、自动采集技术，它是一种能在试验过程中无人操作、自动采集炉内冷态动力场各层燃烧器区域风速大小及方向的试验装置，是最终实现动力场试验无人化、自动采集操作的装置，也可以将其应用到其它涉及到风速测量和数据采集的行业。

背景技术

在锅炉内进行试验，需要大量人员进入，自动化程度及安全性低，这就需要一种能够在炉内无人状态下，自动测量和采集数据的试验装置。

锅炉在更换燃烧器或大修后，炉膛内流场会发生相应的变化，这就需要在启炉前对炉膛冷态状态下燃烧器周围的一二次风风速及流场情况进行摸底测量。一般来讲，此项试验需要大量的人员参与，包括炉外和炉内两部分，炉外主要是一次风的标定和调平试验，即将一次风挡板全开，一次风机处于尽可能大的出力状态，在一次风管标定孔位置实际测量一次风管风速，并对测量结果进行分析计算，提供全部一次风管在线装置标定系数，将标定系数输入DCS画面，纪录每根一次风管初始风速，通过调整一次风管锁孔开度，使同层一次风管风速基本相等，将同层一次风管风速偏差控制在±5%以内。

炉内试验则包括燃烧器一二次风速测量、各层燃烧区域流场示踪，来确定锅炉切圆大小及位置（对冲燃烧锅炉测量各个燃烧器回流区）以及水冷壁贴壁风速测量，其中燃烧器喷口处流场试验是利用长的飘带置于各个喷口中心，观测纪录气流方向、飘动方向以及尾迹冲刷情况；切圆试验是在同层燃烧器一次风口上沿的高度位置，从炉膛中心位置向四面炉墙固定铁丝，在铁丝上每隔20cm固定一条约20厘米长的飘带，并在飘带位置进行风速测量（对冲燃烧锅炉是选定某个或几个燃烧器作为测量对象，通过飘带方向来观察回流区的大小情况）；贴壁风测量是利用热线风速仪测量与燃烧器同层的水冷壁近的风速大小。

对于煤粉锅炉来说，无论是四角切圆还是对冲燃烧锅炉，炉内风速大小及流场分布直接影响锅炉的安全运行。

对于四角切圆锅炉来讲，切圆大小会影响炉内燃烧情况，过大可能会导致烟气冲刷水冷壁，由于烟气中的飞灰含量很高，且含有大量硫化物、氮氧化物，会造成水冷壁的冲刷腐蚀、高温腐蚀，导致水冷壁、受热面严重结焦，严重时会导致腐蚀泄露，严重影响机组的安全运行；而切圆过小，则影响燃烧，使燃烧区域变小，燃烧不充分，未完全燃烧损失增大，影响锅炉经济性。

因此，需要将炉内风速调节到合适数值，即保证了燃烧，又能保持合适的炉膛贴壁风速；既能保持机组的高效运行，又能减少结焦及腐蚀等现象的出现。因此，对各层燃烧器的风速大小及流场分布进行测量和分析是非常有必要的。

对于对冲锅炉，需要对各个燃烧器喷口区域所对应的一二次风速大小进行测量以及对回流区进行分析，通过采集相应数据来确定该燃烧器的回流区大小及一次风、内外二次风风速大小。回流区过小，说明燃烧器旋流度小，接近直喷，燃烧不充分，未完全燃烧损失增大；回流区过大，会使烟气回流到燃烧器，将其烧损，严重时，会使烟气回流到燃烧器内部，发生爆燃事故从而导致停炉。和四角切圆锅炉相同，对冲锅炉也需要对水冷壁贴壁风进行测量，防止贴壁风过大冲刷水冷壁，造成水冷壁冲刷腐蚀及超温爆管。

无论是对冲锅炉还是四角切圆锅炉，现在测量炉内风速大小的是利用热线风速仪对所需测量的区域进行定点测量，工作量大，工作环境恶劣（一二次风机、引风机全开，在模化风速下，夹杂着煤、灰、渣），完全凭借个人感觉进行风速测量。这样，由于距离、风向的把握不准，常常会造成较大的测量偏差。

四角切圆锅炉同层风速测量是通过在同层燃烧区域中间布置十字拉线，在十字拉线上布置大量的飘带，试验人员利用热线风速仪测量飘带处各点的风速并记录；贴壁风的测量同样由多人完成，工作量大，条件恶劣，误差大。