专利名称：锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统。
背景技术：
炉膛出口烟气温度在线监测系统用于大型电站锅炉炉膛出口断面温度分布测量。 出口断面是指位于锅炉水平烟道的出口烟窗，切向燃烧方式、对冲燃烧方式、前墙燃烧方式 和w火焰燃烧方式出口烟窗的位置各不相同。炉膛出口截面烟气温度(以下简称烟温)达 到设计值对满足锅炉设计性能和运行可靠性十分重要。燃烧方式、炉膛几何尺寸、炉膛总的 投入热量、炉膛吹灰器的数量和布置等因素将影响烟温，锅炉运行时过剩空气量、炉膛沾污 情况、燃烧器和磨煤机切投组合方式、煤质等因素也将影响烟温。如果受到上述某种因素的 影响，炉膛出口烟温偏离设计值时，将会影响锅炉运行的安全性和经济性。在烟气进入水平 烟道前，经过大屏和炉膛上部水冷壁吸收部分热量，到达炉膛出口断面时，烟温和烟速沿水 平烟道的高度方向和宽度方向呈现出不均匀分布状态，据20世纪90年代中期有关运行资 料显示，甚者其两侧烟温偏差可达到10(T20(TC。特别是切圆燃烧锅炉，由于它在炉内空气 动力场是由四角切向射流形成一个巨大的气流，当烟气到达出口断面时仍存在残余旋转和 气固两相流中的颗粒在该断面上不对称分布，使得出口断面的温度和烟速发生偏斜，导致 烟温分布更加的不均匀。从锅炉的前墙看，该断面一侧的烟温、烟速高，而另一侧则低。由 于这种缘故，可以导致两侧的再热和过热蒸汽出现温度偏差以及管屏超温蠕变损坏，超温 严重的出现爆管。同时可能由于温度过高，导致烟尘软化结焦在热交换屏上，对锅炉运行的 安全性和经济性产生重大影响。 现有技术中，通常采用烟温探针来监测锅炉炉膛出口烟气温度，烟温探针只能监 测炉膛出口上的一个点，不能有效监测炉膛出口的整个面，无法准确反应出炉膛出口整个 面的温度分布情况，对锅炉操作人员的操作参考性大大降低；而且，烟温探针的机械结构复 杂，容易损坏。 常规的炉膛出口烟气温度在线监测系统是在锅炉烟窗附近的垂直断面的炉壁外 左右两侧开孔安装声波发射及接收换能器，每对换能器组成线测温度对，以每秒一次的脉 冲声波进行测量；若干对(根据锅炉选用相应数量的测量对)组成一个复杂的与温度实时 相关的线温度网，根据温度网得出温度面上的温度高度矩阵；常规监测系统中没有安装用 于温度校正的一次监测元件，导致测量误差较大。 常规系统监测误差主要取决锅炉水平烟道附近的气流噪声和火焰噪声，而要克服 众多干扰是非常困难的，常规监测系统主要采用多频点、声锁相环、小波变换滤波、数字信 号时频分析等等技术处理干扰信号。由于现场锅炉噪音大，噪音源多且随锅炉运行状态的 变化而变化，处理干扰信号往往不能达到很好的效果。
实用新型内容本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、上/下侧及左/右侧平均温度、最高/最 低温度，并能绘制断面温度分布曲线。能设置煤软化温度(《ST-10(TC ) (ST为燃煤的软化 温度)及左右侧温差超限(AT > 5(TC )报警等功能。 本实用新型的技术方案是一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，包括在锅 炉烟窗附近的垂直断面上布置的靶标，用于感温；在锅炉水平烟道的侧墙上安装的近红外 成像仪，用于采集其视场范围内的靶标辐射能量；与所述近红外成像仪相连的数据计算机， 用于处理近红外成像仪采集的数据，得到靶标的温度数据；与所述数据计算机相连的上位 机，用于对靶标的温度数据进行处理。 在所述近红外成像仪的前端，配有不影响红外线通过的光纤和冷却系统。 所述靶标布置在折焰角上方的烟窗截面附近，使其辐射换热表面平行于炉墙；靶 标由碳化硅材料制成；靶标与安装附件之间用高性能绝热材料分隔。 在所述靶标中安装有高精度热敏元件。 在所述近红外成像仪附近配置一台校验比色测温仪，并将采集数据传输给数据计 算机。 在锅炉水平烟道的侧墙上各装一只热电阻温度计。 采用一体化集成控制器，作为数据计算机、上位机和现场调试用手提电脑的桥路； 所述一体化集成控制器装在现场控制柜内。 与现有技术相比，本实用新型的优点是能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、 上/下侧及左/右侧平均温度、最高/最低温度，并能绘制断面温度分布曲线，能设置多种 报警功能，用户可以根据监测结果判断切向燃烧火球中心是否偏离预定位置、炉膛和管屏 区域是否应该及时投用吹灰器等；有利于大容量、高参数锅炉的安全、经济运行。具体表现 在 1)通过采用近红外成像仪，并提高其灵敏度，增大其光学系统的有效口径来增大 信号，降低信号处理的噪声以提高信噪比，从而减小系统的监测误差，提高温度分辨率，提 高监测精度。 2)通过计算机的图像识别及红外追踪技术，能克服因热膨胀给测量带来的麻烦。 3)通过在近红外成像仪的前端设置光纤和冷却系统，能更好地保证光学信号的正 常传输。 4)运用计算机图像识别及红外追踪技术自动聚焦，每次抓取的靶标辐射强度都是 对应靶标的最大辐射值，保持连续测量的一致性。 5)靶标采用碳化硅材料挤压烧制成型，可以保证在使用环境中不因温度、磨损的 因素影响使用寿命。 6)通过在靶标中安装高精度热敏元件、配置校验比色测温仪，用于校正近红外成 像仪测量误差，确保系统的测温精度达到1. 5%。 7)通过采用如下手段，进一步提高了系统测量的精确性靶标布置在折焰角上方 的烟窗截面附近，辐射换热表面平行于炉墙，使靶标与炉墙有辐射换热；靶标与安装附件之 间用高性能绝热材料分隔；在水平烟道两侧墙上各装一只热电阻温度计。 8)通过报警系统的设置，可以实现如下功能 (1)在锅炉启动阶段，汽轮机未冲转前，监测炉膛出口烟气温度不超过54(TC，保护再热器。
(2)当温度达到(ST-10(TC )时，及时投入炉膛吹灰器，增加炉膛吸热份额，降低烟 气温度，同时也对水平烟道区域的吹扫器及时投入，减少水冷壁和水平烟道管束的结焦。
(3)出口断面左/右温度偏差较大时，调整送风，降低左/右烟气温度偏差。
(4)烟温偏高时，减少送风量，减少排烟损失，提高机组效率。 9)本系统的输出可作为电厂状态检修系统的输入数据，为判断过热器和再热器屏 管的预期寿命提供数据。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本实用新型的系统框图。
具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 —种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，包括在锅炉烟窗附近的垂直断面上 布置的多个用于感温的靶标；在锅炉水平烟道的侧墙上，安装的四台近红外成像仪，用于采 集其视场范围内的靶标辐射能量并经由数据计算机(带监视器)进行数据处理，得到靶标 的温度数据，然后，耙标的温度数据由上位机(带鼠标、键盘、监视器)换算成靶标所在位置 的烟气温度，并进行相关的数据处理。 在近红外成像仪的前端，配有不影响红外线通过的光纤和冷却系统，用以保证光 学信号的正常传输。 靶标采用碳化硅材料，挤压烧制成型，以保证在使用环境中不因温度、磨损的因素 影响使用寿命。 由于烟气中含有一定量的粉尘(< 200g/m3)，会阻挡红外辐射波的传播。为确保 系统的测温精度达到1. 5%，在靶标中安装高精度热敏元件，用于校正近红外成像仪测量误 差；还配置有一台校验比色测温仪，确保所使用的波长与近红外成像仪波长一致，满量程精 度《0. 5%。当测量通路上存在烟雾、尘埃对辐射能量造成衰减时，都不会对测量结果产生 影响。校验比色测温仪的温度信号进入计算机，在800 120(TC的测量范围内修正近红外成 像仪的温度辐射强度关系曲线，使测量精度满足系统要求。 靶标布置在折焰角上方的烟窗截面附近，使辐射换热表面平行于炉墙，辐射换热 表面"看不到"炉膛中的火焰，"看不到"管屏，"只能看到"水平烟道的侧墙，即靶标与炉墙 有辐射换热。靶标与安装附件之间用高性能绝热材料分隔，并忽略导热误差。 在水平烟道两侧墙上各装一只热电阻温度计，以便当(Ti jk-50) = TQ时，终止温 度场测量，Ti jk为靶标的温度值，TQ是两只温度计的平均值。 如图1所示，为了保证近红外成像仪提供吹扫和冷却压縮空气，保证电源的可靠性等，本系统配置有一体化集成控制器，用一体化集成控制器作为数据计算机、上位机，现 场调试用手提电脑的桥路。 一体化集成控制器装在现场控制柜内，现场控制柜内负责电源 接入，电源冗余配置，近红外成像仪、数据计算机、阀门组、炉墙温度变送器等电源的分配及 监视，阀门组的相关控制，炉墙温度，校验用比色红外测温仪信号接入。 一体化集成控制器 具有独立数据采集、设备控制和方便的计算机组网能力。I/O点是气源压力、阀门开到位/ 关到位的信号，这些信号在一体化集成控制器内确定本系统的综合故障信号。控制柜还为 本系统提供24VDC信号，用于温度变送器。 本系统还设置有报警装置，在如下情况下均可发出报警信号 1)在锅炉启动阶段，汽轮机未冲转前，某测点温度等于54(TC时。 2)平均温度大于(ST-10(TC )时。 3)出口断面左/右温度差大于5(TC时。 4)系统未投入运行时。 5)出现近红外成像仪电源丧失、丧失冷却气源以及冷却气源压力低等综合故障 时。 本实用新型的工作原理通过靶标的感温、近红外成像仪采集的靶标辐射能量，并 经由数据计算机进行数据处理，得到靶标的温度数据，然后由上位机换算成靶标所在位置 的烟气温度，同时进行相关的数据处理。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于包括在锅炉烟窗附近的垂直断面上布置的靶标，用于感温；在锅炉水平烟道的侧墙上安装的近红外成像仪，用于采集其视场范围内的靶标辐射能量；与所述近红外成像仪相连的数据计算机，用于处理近红外成像仪采集的数据，得到靶标的温度数据；与所述数据计算机相连的上位机，用于对靶标的温度数据进行处理。
2. 根据权利要求1所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于在所述 近红外成像仪的前端，配有不影响红外线通过的光纤和冷却系统。
3. 根据权利要求1所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于所述靶 标布置在折焰角上方的烟窗截面附近，使其辐射换热表面平行于炉墙；靶标由碳化硅材料 制成；靶标与安装附件之间用高性能绝热材料分隔。
4. 根据权利要求1所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于在所述 靶标中安装有高精度热敏元件。
5. 根据权利要求1所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于在所述 近红外成像仪附近配置一台校验比色测温仪，并将采集数据传输给数据计算机。
6. 根据权利要求1所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，其特征在于在锅炉 水平烟道的侧墙上各装一只热电阻温度计。
7. 根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系 统，其特征在于采用一体化集成控制器，作为数据计算机、上位机和现场调试用手提电脑 的桥路；所述一体化集成控制器装在现场控制柜内。
专利摘要本实用新型公开了一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，包括在锅炉烟窗附近的垂直断面上布置的靶标，用于感温；在锅炉水平烟道的侧墙上安装的近红外成像仪，用于采集其视场范围内的靶标辐射能量；与所述近红外成像仪相连的数据计算机，用于处理近红外成像仪采集的数据，得到靶标的温度数据；与所述数据计算机相连的上位机，用于对靶标的温度数据进行处理；采用一体化集成控制器，作为数据计算机、上位机和现场调试用手提电脑的桥路。本实用新型的优点是能在线连续监测炉膛出口断面平均温度、上/下侧及左/右侧平均温度、最高/最低温度，并能绘制断面温度分布曲线，能设置多种报警功能；有利于大容量、高参数锅炉的安全、经济运行。
文档编号G01J5/00GK201532256SQ20092031393
公开日2010年7月21日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者张雷, 王维礼, 肖炜, 陈帮海 申请人:四川东脑电气工程有限公司