CN103983369B - 电站锅炉烟道多点式烟温监测装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

一种电站锅炉温度监测技术领域的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置及实现方法，该装置由上而下包括：基座部分、伸缩机构、止振机构以及位于基座部分及伸缩机构内部的测点机构，基座部分固定设置于水平烟道顶部并与伸缩机构的一端固定连接，止振机构固定设置于水平烟道的底部并与伸缩机构的另一端套接，伸缩机构竖直设置于水平烟道内并与炉管相平行。本发明安装方便且测量结果可靠，能够满足10m/s或更高的烟气速度下进行800℃～1000℃范围内的任意高度烟气温度监测。此外，特殊结构的止振、防磨装置使得本发明相比现有测温机构大幅度提高了实用性和使用寿命。

Description

电站锅炉烟道多点式烟温监测装置及实现方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于大型电站锅炉高温烟道烟温监测装置及方法，具体是一种适用于烟气流速大于10m/s、烟气温度800℃‐1000℃、烟道高度超过10m的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置及实现方法，通过将有限的、沿高温烟道多点布置的测温装置与可行的安装方法相结合，使得锅炉高温受热面烟道的烟温实测技术的应用得以实现。

背景技术

随着电站锅炉机组向高参数、大容量方向发展，机组运行的安全性、可靠性已成为突出的课题。锅炉炉膛出口烟气的水平烟道布置着过热器和高温再热器等锅炉高温关键受热面部件，这些部件长期处在800℃‐1000℃的高温烟气磨蚀、高压、氧化的恶劣工作条件下。由于大容量机组锅炉水平烟道的宽度和高度相应增大，加上切圆或前后墙对冲燃烧的不均匀性进一步加剧沿烟道宽度的烟温偏差。多年来，国内外的研究人员希望能通过实测手段得到锅炉高温受热面烟道的烟温分布规律，由于锅炉高温受热面烟道的烟温高、布点困难、实施代价昂贵等原因，成为技术实现的难题。

由于锅炉水平烟道高温受热面安装固定的烟温监测点的有限性，加上安装技术的难度，锅炉制造厂商一般都不提供锅炉炉内高温受热面烟道固定的烟温监测点。据了解，美国已研制出利用红外线进行炉膛温度测定的产品，它是一个带有压缩空气冷却及保护系统，专用于测量烟气中CO₂气体温度的红外远程测温装置。具体实现方法：通过将该测量装置用法兰连接安装在锅炉炉墙的门孔上，可以在线监测锅炉炉内的烟温。也可以选择便携式装置，临时用于现场对锅炉炉内烟温的测试。国内曾利用该测试技术对电站锅炉进行性能试验，但不能确切地反应炉内某处实际的烟温。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102322971A，公开日2012.01.18，公开了一种炉内锅炉管长寿命壁温测量装置，包括紧固在锅炉管外壁上的热电偶保护管，与热工端子箱相连接的热电偶，自热电偶保护管一端穿入、另一端伸出，伸出的热电偶即热电偶测温端，通过热电偶测温端装置紧固在锅炉管外壁上。该装置的热电偶测温端置于热电偶测温端装置中，热电偶测温端装置通过全面的冶金结合方式固定在锅炉管外壁。但该技术的存在如下缺陷：1、该技术测量的对象为金属壁温，而非烟气温度；2、测量装置安装延伸长度有限，对大于10米以上高度大型电站锅炉水平烟道烟温的测量具一定的技术难度。

中国专利文献号CN2835967，公开日2006.11.08，公开了一种阳极焙烧炉火道测温热电偶保护装置，其结构为：法兰2与保护钢管4连接，在保护钢管4的外面有防护层5和粘结剂6；热电偶1放置于保护钢管4中，两者通过法兰2和螺栓3联接，在保护钢管4的下段与热电偶1之间有软质填塞物7；由以上连接组成的热电偶套件，其下端部插入保温套8内。但该技术的缺陷在于：1、该技术装置不适用于大容量电站锅炉，较适用于余热锅炉；2、该技术是一般通用装置，不适用于电站锅炉高温烟道烟温偏差的测试；3、该测试装置有待于与应用方法的结合。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种电站锅炉烟道多点式烟温监测装置及实现方法，安装可行且与应用方法相结合测量结果可靠，能够满足10m/s或更高的烟气速度下进行800～1000℃范围内的任意高度烟气温度监测。此外，特殊结构的止振、耐磨装置使得本发明在实用性、可靠性方面成为可行，使测温装置寿命得以大幅度的提高。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明涉及一种电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，由上而下包括：基座部分、伸缩机构、止振机构以及位于基座部分及伸缩机构内部的至少一个测点机构，其中：基座部分固定于水平烟道顶部并与伸缩机构的一端固定连接，止振机构固定于水平烟道的底部并与伸缩机构的另一端套接，伸缩机构竖直于锅炉水平烟道内并与炉管相平行。

所述的止振机构包括：空心结构的固定座以及竖直设置于固定座上的止振筒，其中：止振筒与伸缩机构的外壁相接触，固定座的空心结构贯通方向与烟气方向一致且固定座与止振筒相连接处设有落灰孔。

所述的伸缩机构由多段变截面管径构成。

所述的基座部分包括：基座套筒以及置于基座套筒上的鳍片构成。

所述的测点机构包括：探头和信号传输机构。

本发明涉及上述电站锅炉烟道多点式烟温监测装置的实现方法，包括以下步骤：

1)确定锅炉水平烟道烟温检测面；

2)将基座套筒固定于水平烟道顶部；

3)将伸缩机构穿过基座套筒并竖直置入锅炉内部，然后，将伸缩机构的顶部与基座套筒固定连接；

4)在水平烟道底部根据伸缩机构的竖直度，调整止振机构的固定位置，最终确定止振机构位于固定座上的位置；

5)在固定座上对应止振机构的末端位置设置落灰孔，同时将伸缩机构的底部置于止振机构内；

6)根据烟气冲刷方向调整烟气测点孔的位置，并将止振机构固定于底座上。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中A部分局部放大示意图。

图3为图1中B部分局部放大示意图。

图4为图1中C部分局部放大示意图。

图5为图1中D部分局部放大示意图。

图6为实施例装置安装示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1‐4所示，本实施例由上而下包括：基座部分1、伸缩机构2、止振机构3以及位于基座部分1及伸缩机构2内部的多个测点机构4，其中：基座部分1固定设置于水平烟道顶部并与伸缩机构2的一端固定连接，止振机构3固定设置于水平烟道底部并与伸缩机构2的另一端套接，伸缩机构2竖直设置于锅炉水平烟道内并与炉管5相平行。

所述的止振机构3包括：空心结构的固定座6以及竖直设置于固定座6上的止振筒7，其中：止振筒7与伸缩机构2的外壁相接触，固定座6的空心结构贯通方向与烟气方向一致且固定座6与止振筒7相连接处设有落灰孔8。

所述的止振筒7与固定座6相连接处设有若干强化翼9，该强化翼9为三角形结构且位于止振筒一侧的边长大于位于固定座一侧的边长。

所述的伸缩机构2为多段变截面伸缩式结构，该伸缩机构2由两段以上的滑动套管10组成，伸缩机构2的顶部，即首段滑动套管10与基座部分1固定连接，伸缩机构2的底部，即末段滑动套管10位于止振机构3内。

所述的基座部分1包括：基座套筒12以及设置于基座套筒12上的鳍片13，其中：空心结构的基座套筒12可采用但不限于通过法兰14固定于水平烟道顶部，伸缩机构2的顶部与基座套筒12固定连接，测点机构4活动设置于基座套筒12以及伸缩机构2的内部，鳍片13与伸缩机构2相垂直。

所述的测点机构4包括：探头15和信号传输机构，其中：探头15的位置与所述热传导通孔阵列11的高度相匹配。

所述的滑动套管10上设有烟气热传导通孔阵列11，该烟气热传导通孔阵列11采用以下方式实现：以滑动套管10为轴线，于所述测点机构的探头为中心，在滑动套管上，分别沿管长方向，按2倍管壁为高度、每60度螺旋状分布状、设置6个烟气通孔。

如图2和图4所示，测温点所处的通孔应在安装时人为地调整至面对烟气冲刷面。为确保滑动套管的强度，其余的通孔不在滑动套管的同一截面。

所述的烟气热传导通孔阵列11可以有效防止内部空气膨胀，同时使得滑动套管10内部温度与管外烟气温度实时一致。

所述的滑动套管10为0Cr25Ni20材料制成，其表面设有0.5毫米厚的耐磨层。

如图6所示，本实施例通过以下步骤实现炉内烟气温度实时监测：

1)确定待监测锅炉，将基座套筒12固定于水平烟道顶部；

2)将伸缩机构2穿过基座套筒12并竖直放入锅炉内部，然后将伸缩机构2的顶部与基座套筒12固定连接；

3)在水平烟道底部固定设置止振机构3，并根据测得的伸缩机构2竖直系数，确定止振筒7位于固定座6上的具体位置；

所述的止振机构3采用点焊方式固定于水平烟道底部。

4)在固定座6上对应止振筒7的末端位置设置落灰孔8，并将止振筒7固定设置于固定座6上，再将伸缩机构2的底部置于止振筒7内；

所述的止振筒7通过焊接方式固定设置于固定座6上，焊接完毕后进一步在焊接处加设强化翼9，强化翼9的数量可以是1个到4个，当采用1个强化翼9时，其位置设置于止振筒7正对烟气方向的背面；当采用2个强化翼9时，第二个强化翼9设置于止振筒7正对烟气方向的正面；当采用3个强化翼9时，3个强化翼9均布于止振筒7的外周且其中1个位于止振筒7正对烟气方向的正面。

当固定设置止振筒7时，先收起伸缩机构2的部分或全部，待固定工作完成后再将伸缩机构2逐节放入止振筒7内。

5)在水平烟道顶部通过基座套筒12将测点机构4送入伸缩机构2，将基座套筒12密封后启动监测装置实现温度监测。

所述的伸缩机构2中的滑动套管10的连接部设有倒角16，使得监测机能够凭借重力自然送入伸缩机构2内部所需要的高度位置。

Claims (8)

1.一种电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征在于，由上而下包括：基座部分、伸缩机构、止振机构以及位于基座部分及伸缩机构内部的至少一个测点机构，其中：基座部分固定设置于水平烟道顶部并与伸缩机构的一端固定连接，止振机构固定设置于水平烟道的底部并与伸缩机构的另一端套接，伸缩机构竖直设置于锅炉的水平烟道内并与炉管相平行；

所述的止振机构包括：空心结构的固定座以及竖直设置于固定座上的止振筒，其中：止振筒与伸缩机构的外壁相接触，固定座的空心结构贯通方向与烟气方向一致且固定座与止振筒相连接处设有落灰孔；

所述的伸缩机构为多段变截面伸缩式结构，该伸缩机构由两段以上的滑动套管组成，伸缩机构的顶部，即首段滑动套管与基座部分固定连接，伸缩机构的底部，即末段滑动套管位于止振机构内。

2.根据权利要求1所述的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征是，所述的止振筒与固定座相连接处设有若干强化翼，该强化翼为三角形结构且位于止振筒一侧的边长大于位于固定座一侧的边长。

3.根据权利要求1所述的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征是，所述的滑动套管上设有烟气热传导通孔阵列，该烟气热传导通孔阵列采用以下方式实现：以滑动套管为轴线，于所述测点机构的探头为中心，在滑动套管上，分别沿管长方向，按2倍管壁为高度、每60度螺旋状分布状、设置6个烟气通孔，其中测温点所处的通孔应在安装时人为地调整至面对烟气冲刷面。

4.根据权利要求1所述的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征是，所述的基座部分包括：基座套筒以及设置于基座套筒上的鳍片。

5.根据权利要求4所述的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征是，空心结构的基座套筒通过法兰固定于水平烟道顶部，伸缩机构的顶部与基座套筒固定连接，测点机构活动设置于基座套筒以及伸缩机构的内部，鳍片与伸缩机构相垂直。

6.根据权利要求3所述的电站锅炉烟道多点式烟温监测装置，其特征是，所述的测点机构包括一个或多个温度监测装置，该温度监测装置由探头和信号传输机构组成，其中：探头的位置与所述热传导通孔阵列的高度相匹配。

7.一种根据权利要求1~6中任一所述电站锅炉烟道多点式烟温监测装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定待监测锅炉烟道烟温检测范围；

2)将基座套筒固定于水平烟道顶部；

3)将伸缩机构穿过基座套筒并竖直置入锅炉内部，然后将伸缩机构的顶部与基座套筒固定连接；

4)在水平烟道底部根据伸缩机构的竖直度，调整止振机构的固定位置，最终确定止振机构位于固定座上的位置；

5)在固定座上对应止振机构的末端位置设置落灰孔，同时将伸缩机构的底部置于止振机构内；

6) 根据烟气冲刷方向调整烟气测点孔的位置，并将止振机构固定于底座上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述的止振筒通过焊接方式固定设置于固定座上，焊接完毕后进一步在焊接处加设强化翼；强化翼的数量可以是1个到4个，当采用1个强化翼时，其位置设置于止振筒正对烟气方向的背面；当采用2个强化翼时，第二个强化翼设置于止振筒正对烟气方向的正面；当采用3个强化翼时，3个强化翼均布于止振筒的外周且其中1个位于止振筒正对烟气方向的正面。