一种电站锅炉红外温度场测温系统的制作方法

1.本实用新型属于电站锅炉技术领域，具体涉及一种电站锅炉红外温度场测温系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.炉膛内温度的分布是反映锅炉运行状态的重要参数，锅炉效率降低、火焰中心偏斜、炉管爆裂、nox生成等均与炉内燃烧过程密切相关。电站燃煤锅炉尺寸很大，炉内火焰温度在1000℃以上，而且炉内烟气带有大量飞灰，在这种恶劣的工作环境下，传统的测温方法很难适应，无法对炉内温度场分布情况进行在线有效的监测。
4.目前多数电站锅炉烟温测量主要依靠如下手段：
5.1、烟温探针：烟温探针是一种将热电偶送入炉膛或烟道，检测烟气温度的机电设备。热电偶固定在探针的头部，在烟气中做伸缩运动。由于该方法为接触式测温，所以有在炉内与高温烟气接触持续工作易损坏，表面易结焦导致测量精度低，只能测量炉膛局部温度等缺点。
6.2、声波测量：声波测温装置是通过声波发射器发出声波脉冲计算出该传播路径上的平均温度。由于声波传播速度受炉内温度影响，当低负荷运行时烟温较低，声波传播的速率也会降低，数据采集有滞后性。并且炉内运行工况复杂噪音大，对信号有干扰，造成信号丢失，数据准确性大大降低。
7.3、激光测量：采用激光ct技术，全息技术，设备耗能巨大，成本较高，开孔镜头容易积灰污染，影响测量精度。


技术实现要素：

8.本实用新型为了解决上述问题，提出了一种电站锅炉红外温度场测温系统，本实用新型能够实时在线对炉膛温度场分布进行监测，具有简便、快捷、精确等优点。
9.根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：
10.一种电站锅炉红外温度场测温系统，包括红外非接触式测温装置，所述红外非接触式测温装置安装在垂直于锅炉中轴线平面四个方向上；
11.所述红外非接触式测温装置包括光线传输通道、连接件和红外测温镜头，所述光线传输通道通过连接件连接红外测温镜头。
12.进一步地，所述光线传输通道包括第一法兰管件和第二法兰管件，所述第一法兰管件在炉壁水冷壁间隙开孔并焊接固定，所述第一法兰管件与第二法兰管件之间通过法兰螺栓连接。
13.进一步地，所述光线传输通道外壁上安装有吹扫器。
14.进一步地，所述红外测温镜头外部设有保护套。
15.更进一步地，所述保护套的下方设有空气过滤器。
16.进一步地，所述红外测温镜头通过通讯接口与控制室连接。
17.更进一步地，所述通讯接口采用hart或rs-232通讯方式。
18.更进一步地，所述控制室连接报警器。
19.更进一步地，所述控制室连接显示器。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
21.1、本实用新型可以实时在线监测炉膛温度场分布及确定火焰中心位置，防止偏烧结焦，控制机组炉膛温度均匀性，防止锅炉膨胀不均匀爆管等问题。
22.2、在锅炉深度调峰中，通过监测炉膛温度场分布，正确判断炉膛燃烧状况，在预防灭火、节省燃油方面提供控制参考。
23.3、在启动锅炉中，本实用新型能够有效监测炉膛烟温，防止管壁超温而导致爆管等问题；减少爆管停机事故的发生。
24.4、在锅炉运行中可有效监测炉膛烟气温度。通过运行操作人员采取相应的手段(比如调节喷嘴角度、磨煤机的给煤量，一次二次风等)，可以达到提高锅炉燃烧效率、降低排烟温度的效果，控制火焰中心防止偏烧的效果。
25.5、红外测温装置属于在线非接触式，具有使用寿命长(10年以上)，故障率低，无维修费用，重量轻，安装方便，精度高等特点。
26.6、本实用新型能够实现对电站锅炉烟温的测量。
附图说明
27.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
28.图1是本实用新型实施例一示出的红外测温装置的结构图；
29.图2是本实用新型实施例一示出的电站锅炉红外温度场测温系统的结构图；
30.图3是本实用新型实施例一示出的配有空气过滤系统和超温保护系统的结构图；
31.图4为本实用新型实施例二示出的网格化测点的布置示意图；
32.其中，1、第一法兰管件，2、法兰螺栓，3、吹扫器，4、红外测温镜头，5、空气过滤器，6、连接件，7、保护套，8、第二法兰管件，9、数据中转站，10、光纤，11、控制室。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
34.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.在本实用新型中，术语如“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
37.本实用新型中，术语如“固定”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
38.实施例一
39.如图1所示，本实施例提供了一种电站锅炉红外温度场测温系统，包括红外测温装置，红外测温装置包括第一法兰管件1、法兰螺栓2、吹扫器3、红外测温镜头4、空气过滤器5、连接件6、保护套7、第二法兰管件8以及防爆管。
40.其中红外测温镜头即主机，是测温装置的核心装置，连接件作用是紧固镜头，保护套起到冷却功能，吹扫器起到冷却和吹灰功能，防爆管主要是连接主机与气源控制柜，起到保护功能。
41.法兰套管在炉壁水冷壁间隙开孔并焊接固定，所述套管前端与焊接法兰通过螺栓固定水平连接。
42.红外非接触式测温装置的信号输出依次经过数据中转站9和光纤10，到达控制室11。红外非接触式测温装置的信号输出通讯接口：4-20ma和hart或rs-232、报警同步输出并通过接口以通讯方式进入机组dcs系统，通过控制室11的dcs操作员站的锅炉温度场监测系统画面，实现显示和数据读取，以及温度异常故障报警，如图2所示。
43.整套系统每台红外测温设备配置一台就地气源控制柜，配有空气过滤系统和超温保护系统，对本仪器进行冷却和吹扫。所述气源接口对接0.5m3/min，0.6mpa压缩空气，如图3所示。
44.垂直于锅炉中轴线平面四个方向安装多个测温装置，形成网格化测量，实现测量区域内温度分布可视化。
45.一种基于红外测温装置的电站锅炉系统，以热力学第三定律为理论基础，由于红外测温仪得到的温度值与接收到的辐射能量成正相关，而且气体具有穿透性，在测温装置的光路上，一条线上的辐射都会被接收到，因此红外测温仪读数并不能简单看作是空间中某一点的温度，它是光路上一条直线各点温度的综合反映，同时在垂直于锅炉轴线的平面上布置多个红外测温装置进行网格化测量，再对整个平面温度场进行算法重建。这种非接触式测温方法，在测温过程中不与炉膛内燃料和气体接触，并且具有反应速度快、测量范围广、测量精度高、并且采用网格化测量系统可真实反应炉内温度场分布等特点，解决了锅炉炉膛温度运行中无法在线监视，不能全面客观反映炉膛燃烧真实情况的问题。从而运维人员可以准确控制机组炉膛温度均匀性，防止锅炉受热膨胀爆管，准确掌握锅炉运行情况和有效进行燃烧控制，对水冷壁、过热器、再热器形成有效保护，对屏底结焦，受热面超温起到有效预警的作用。
46.本实施例所述的系统可以实时在线监测炉膛温度场分布及确定火焰中心位置，防止偏烧结焦，控制机组炉膛温度均匀性，防止锅炉膨胀不均匀爆管等问题；在锅炉深度调峰中，通过监测炉膛温度场分布，正确判断炉膛燃烧状况，在预防灭火、节省燃油方面提供控
制参考；在启动锅炉中，该装置系统有效监测炉膛烟温，防止管壁超温而导致爆管等问题；减少爆管停机事故的发生；在锅炉运行中可有效监测炉膛烟气温度；通过运行操作人员采取相应的手段(比如调节喷嘴角度、磨煤机的给煤量，一次二次风等)，可以达到提高锅炉燃烧效率、降低排烟温度的效果，控制火焰中心防止偏烧的效果；红外测温装置属于在线非接触式，具有使用寿命长(10年以上)，故障率低，无维修费用，重量轻，安装方便，精度高等特点。
47.实施例二
48.如图4所示，本实施例通过在垂直于锅炉平面布置多个测点，在每条路径上进行积分得到每条测温路径上的平均温度。再将测温区域均匀地分割成若干个网格形成矩阵式测量网格从而得到二维平面温度场的分布情况。具体步骤如下：
49.第一步：根据辐射能量与物体温度的关系与普朗克定律，根据烟气红外辐射计算其表面温度，在每条路径上进行积分得到每条测温路径上的平均温度。
50.第二步：利用红外测温装置在同一个平面四个方向进行测量，将测温区域均匀地分割成若干个网格形成矩阵式测量网格，利用离散区域法得到每个网格的平均温度。
51.第三步：再利用插值法得到待测区域内任一点的温度值，从而得到整个二维温度场分布的情况。
52.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。