CN110261006A - 基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，属于烟气温度检测技术领域，包括将散点温度采集点安装在锅炉炉膛出口处、散点温度采集点展开变成散点温度采集网、散点温度采集网多个触点采集炉膛出口处烟气的多点的温度、选择性输出温度数据并发送至温度检测终端等步骤，本发明可以通过散点温度采集点的使用，在锅炉炉膛内烟气经过前期升温后，散点温度采集点会变成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛内烟气进行多点测量，从而避免数据的偶然性，提高测量出温度数据的准确性，同时最终得出的温度数据结合了散点温度采集点自身的温度损耗，进一步缩小了误差，从而提高了准确性。

Description

基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法

技术领域

本发明涉及烟气温度检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

锅炉作为火电机组的重要组成部分，随着机组容量的增加，其结构越来越复杂，所需检测和控制的参数也越来越多，给其控制和优化带来了新的课题。炉膛作为进入锅炉系统燃料的燃烧空间与锅炉系统辐射传热的主要受热面，其具有体积大、输入输出量多且内部工况复杂特点。炉膛热力计算作为锅炉热力计算中的重要组成部分，其主要结果炉膛出口烟温对整个锅炉的建模、热力计算以及效率评估具有重大意义。

锅炉炉膛中心温度一般控制在900-1100℃。炉膛温度过高会产生熔融灰渣，这些半液态灰渣遇冷后，会粘结到受热面和非受热面上，会形成“炉膛结焦”，炉膛结焦危害很大，受热面管子结焦会增加热阻，严重影响热效率，同时由于换热效率下降，炉膛温度会随之再度升高，造成恶性循环，最终导致炉膛几何形状失效，破坏燃烧环境。炉膛温度过低会造成燃烧效率下降，过低的炉膛温度会增加飞灰所含的碳颗粒不能得到充分燃烧。总之，炉膛温度过低就是增加不完全燃烧热损失。

燃煤电站炉膛出口烟气平均温度的主要测量方法是直接在对应位置安装测温元件(一般为热电偶温度传感器)，测点信号经过数模转换成为数字信号，经由厂级监控信息系统服务器上传至监控界面（温度检测终端），如申请号为201310697711.4的中国专利。

然而，炉膛出口的烟气流场复杂，同一截面位置的温度存在不均匀分布，因而在实际的温度测量过程中，仅仅测量单个点，得出的温度数据存在一定的偶然性，误差较大，同时，检测装置本身也会消耗或产生部分热量，导致测量出的温度本身就存在误差，导致工作人员根据温度检测终端上得到的温度数据会对锅炉炉膛内的温度做出错误的判断，导致产生安全隐患，并且会存在产生不必要的消耗。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，它可以通过散点温度采集点的使用，在锅炉炉膛内烟气经过前期升温后，散点温度采集点会变成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛内烟气进行多点测量，从而避免数据的偶然性，提高所测温度数据的准确性，同时最终得出的温度数据结合了散点温度采集点自身的温度损耗，进一步缩小误差，从而提高准确性。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，包括以下步骤：

S1、锅炉在使用之前，首先将散点温度采集点安装在锅炉炉膛出口处；

S2、使用后，炉膛内升温，散点温度采集点展开变成散点温度采集网；

S3、散点温度采集网的多个触点，采集炉膛出口处烟气的多点的温度，记为t1、t2、t3....tn；

S4、散点温度采集网自判断t1、t2、t3....tn的稳定性，根据稳定性与否选择性输出温度数据，并发送至温度检测终端。

进一步的，在进行所述S1之前，对散点温度采集点的温度损耗进行模拟实验，记录气体温度和各触点温度的温度差，计算各温度差的平均值作为温度损耗并记为Tc，通过计算散点温度采集点自身的温度损耗，在后续计算锅炉炉膛烟气温度时，加上此温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的的误差而导致的安全隐患。

进一步的，所述温度损耗的模拟实验的温度条件与锅炉炉膛内的温度条件保持一致，使得得出的温度损耗的数据更加准确，有效避免因温度损耗计算错误而导致工作人员对锅炉炉膛内温度错误判断的情况。

进一步的，所述散点温度采集点内设置有预设值，所述S4中稳定性判断的依据为：t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之内判断为稳定性正常，t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之外判断为稳定性失衡；当t1、t2、t3....tn的稳定性正常时，散点温度采集点直接计算t1、t2、t3....tn的平均值并发送至温度检测终端；当稳定性失衡时，散点温度采集点直接发送原数据即t1、t2、t3....tn至温度检测终端，从而可以及时提醒工作人员对锅炉炉膛进行检查，及时解决可能存在的问题，降低损失，提高安全性。

进一步的，所述t1、t2、t3....tn的平均值记为Ta，所述锅炉炉膛的烟气温度记为T，所述T=TaTc。计算锅炉炉膛烟气温度时，加温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的误差而导致的安全隐患。

进一步的，所述散点温度采集点包括温度采集微控中心，所述温度采集微控中心的外端固定连接有外援保护壳，所述外援保护壳的外端开凿有内缩槽，所述内缩槽内设有温度感知触点，所述温度感知触点与温度采集微控中心之间连接有温变连杆，所述温变连杆贯穿外援保护壳。散点温度采集点通过温变连杆的形变展开后形成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛的多点烟气进行采集，相对于单个点进行的温度测量，使得烟气温度采集的数据更加全面，有效避免数据的偶然性，从而保证炉膛烟气温度检测的准确性。

进一步的，所述外援保护壳的材质为超高温陶瓷材料，超高温陶瓷材料是在高温环境（2000℃以上）和反应气氛中（如原子氧环境）能够保持化学稳定的一种特殊材料，使得外援保护壳可以有效保护其内部的温度采集微控中心，使其在锅炉炉膛内的高温环境下不易被损坏，可以稳定保持其性能，使得散点温度采集点的温度采集工作能稳定进行。

进一步的，所述温变连杆的材质为以TiPd为基的高温形状记忆合金，以TiPd为基的高温形状记忆合金的相变温度可以达到600℃，当锅炉炉膛内温度达到600℃时，温变连杆会发生形变并伸直，使得散点温度采集点变为散点温度采集网，开始进行温度采集工作。

进一步的，所述散点温度采集点开始进行温度采集的触发方式为温变连杆完全展开，当温变连杆完全展开后，开始采集各个点的温度，此时炉膛温度在600℃以上，在600℃之前，温度相对较低，温度测量所得数据作用不大，同时在此之前散点温度采集点为展开，可以降低其与锅炉炉膛内烟气的接触面积和接触时间，从而可以有效保护散点温度采集点使其不易被烟气侵蚀，增加使用寿命。

进一步的，所述温度采集微控中心第一次发送温度信息的时间距离炉膛开始升温的时间间隔记为C，可以根据C的大小进行判断锅炉炉膛内烟气的升温效率，根据前期升温效率的高低可以初步判断锅炉内碳颗粒的燃烧利用度，使得工作人员可以及时对锅炉进行维修调整，有效避免燃料利用效率低的问题，提高燃料利用率。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以通过散点温度采集点的使用，在锅炉炉膛内烟气经过前期升温后，散点温度采集点会变成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛内烟气进行多点测量，从而避免数据的偶然性，提高所测温度数据的准确性，同时最终得出的温度数据算上了散点温度采集点自身的温度损耗，进一步缩小误差，从而提高准确性。

（2）在进行S1之前，对散点温度采集点的温度损耗进行模拟实验，记录气体温度和各触点温度的温度差，计算各温度差平均值作为温度损耗并记为Tc，通过计算散点温度采集点自身的温度损耗，在后续计算锅炉炉膛烟气温度时，加上此温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的误差而导致的安全隐患。

（3）温度损耗的模拟实验的温度条件和锅炉炉膛内的温度条件保持一致，使得得出的温度损耗的数据更加准确，有效避免因温度损耗计算错误而导致工作人员对锅炉炉膛内温度错误判断的情况。

（4）散点温度采集点内设置有预设值，S4中稳定性判断依据为：t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之内判断为稳定性正常，t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之外判断为稳定性失衡；当t1、t2、t3....tn的稳定性正常时，散点温度采集点直接计算t1、t2、t3....tn的平均值并发送至温度检测终端；当稳定性失衡时，散点温度采集点直接发送原数据即t1、t2、t3....tn至温度检测终端，从而可以及时提醒工作人员对锅炉炉膛进行检查，及时解决可能存在的问题，降低损失，提高安全性。

（5）t1、t2、t3....tn平均值记为Ta，锅炉炉膛烟气温度记为T，T=TaTc，计算锅炉炉膛烟气温度时，加温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的的误差而导致的安全隐患。

（6）散点温度采集点包括温度采集微控中心，温度采集微控中心外端固定连接有外援保护壳，外援保护壳外端开凿有内缩槽，内缩槽内设有温度感知触点，温度感知触点与温度采集微控中心之间连接有温变连杆，温变连杆贯穿外援保护壳；散点温度采集点通过温变连杆的形变展开后形成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛的多点烟气进行采集，相较于单个点进行温度测量，使得烟气温度采集的数据更加全面，有效避免数据的偶然性，从而保证炉膛烟气温度检测的准确性。

（7）外援保护壳为超高温陶瓷材料，超高温陶瓷材料是在高温环境（2000℃以上）和反应气氛中（如原子氧环境）能够保持化学稳定的一种特殊材料，使得外援保护壳可以有效保护其内部的温度采集微控中心，使其在锅炉炉膛内的高温环境下不易被损坏，可以稳定保持其性能，使得散点温度采集点的温度采集工作能稳定进行。

（8）温变连杆为以TiPd为基的高温形状记忆合金，以TiPd为基的高温形状记忆合金相变温度可以达到600℃，当锅炉炉膛内温度达到600℃时，温变连杆会发生形变并伸直，使得散点温度采集点变为散点温度采集网，开始进行温度采集工作。

（9）散点温度采集点开始进行温度采集的触发方式为温变连杆完全展开，当温变连杆完全展开后，开始采集各个点的温度，此时炉膛温度在600℃以上，在600℃之前，温度相对较低，温度测量所得数据作用不大，同时在此之前散点温度采集点为展开，可以降低其与锅炉炉膛内烟气的接触面积和接触时间，从而可以有效保护散点温度采集点使其不易被烟气侵蚀，增加使用寿命。

（10）温度采集微控中心第一次发送温度信息的时间距离炉膛开始升温的时间间隔记为C，可以根据C的大小进行判断锅炉炉膛内烟气的升温效率，根据前期升温效率的高低可以初步判断锅炉内碳颗粒的燃烧利用度，使得工作人员可以及时对锅炉进行维修调整，有效避免燃料利用效率低的问题，提高燃料利用率。

附图说明

图1为本发明实施例中的主要流程框图；

图2为本发明实施例中散点温度采集点未进行温度采集时的结构示意图；

图3为本发明实施例中散点温度采集点展开变成散点温度采集网的结构示意图。

图中标号说明：温度采集微控中心1、外援保护壳2、温度感知触点3、温变连杆4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，包括以下步骤：

S1、锅炉在使用之前，首先将散点温度采集点安装在锅炉炉膛出口处；

S2、使用后，炉膛内升温，请参阅图3，散点温度采集点展开变成散点温度采集网；

S3、散点温度采集网的多个触点，采集炉膛出口处烟气的多点的温度，记为t1、t2、t3....tn；

S4、散点温度采集网自判断t1、t2、t3....tn的稳定性，根据稳定性与否选择性输出温度数据，并发送至温度检测终端。

在进行S1之前，对散点温度采集点的温度损耗进行模拟实验，记录气体温度和各触点温度的温度差，计算各温度差平均值作为温度损耗并记为Tc，通过计算散点温度采集点自身的温度损耗，在后续计算锅炉炉膛烟气温度时，加上此温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的误差而导致的安全隐患，温度损耗的模拟实验的温度条件和锅炉炉膛内的温度条件保持一致，使得得出的温度损耗的数据更加准确，有效避免因温度损耗计算错误而导致工作人员对锅炉炉膛内温度错误判断的情况。

散点温度采集点内设置有预设值，S4中稳定性判断依据为：t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之内判断为稳定性正常，t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之外判断为稳定性失衡；当t1、t2、t3....tn的稳定性正常时，散点温度采集点直接计算t1、t2、t3....tn的平均值并发送至温度检测终端；当稳定性失衡时，散点温度采集点直接发送原数据即t1、t2、t3....tn至温度检测终端，从而可以及时提醒工作人员对锅炉炉膛进行检查，及时解决可能存在的问题，降低损失，提高安全性，t1、t2、t3....tn的平均值记为Ta，锅炉炉膛的烟气温度记为T，T=TaTc，计算锅炉炉膛的烟气温度时，加温度损耗，使得得出的烟气温度的准确性更高，从而帮助工作人员更加准确的掌握并记录温度，从而降低因温度损耗的误差而导致的安全隐患。

请参阅图2，散点温度采集点包括温度采集微控中心1，温度采集微控中心1的外端固定连接有外援保护壳2，外援保护壳2的外端开凿有内缩槽，内缩槽内设有温度感知触点3，温度感知触点3与温度采集微控中心1之间连接有温变连杆4，温变连杆4贯穿外援保护壳2，温度感知触点3与温度采集微控中心1电性连接，温度采集微控中心1与温度检测终端电性连接，温度采集微控中心1用于接收温度感知触点3采集的温度信息，并将该温度信号发送至温度检测终端，请参阅图3，散点温度采集点通过温变连杆4的形变展开后形成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛的多点烟气进行采集，相对于单个点进行的温度测量，使得烟气温度采集的数据更加全面，有效避免数据的偶然性，从而保证炉膛烟气温度检测的准确性，外援保护壳2的材质为超高温陶瓷材料，超高温陶瓷材料是在高温环境（2000℃以上）和反应气氛中（如原子氧环境）能够保持化学稳定的一种特殊材料，使得外援保护壳2可以有效保护其内部的温度采集微控中心1，使其在锅炉炉膛内的高温环境下不易被损坏，可以稳定保持其性能，使得散点温度采集点的温度采集工作能稳定进行。

温变连杆4的材质为以TiPd为基的高温形状记忆合金，以TiPd为基的高温形状记忆合金相变温度可以达到600℃，当锅炉炉膛内温度达到600℃时，温变连杆4会发生形变并伸直，使得散点温度采集点变为散点温度采集网，开始进行温度采集工作，散点温度采集点开始进行温度采集的触发方式为温变连杆4完全展开，当温变连杆4完全展开后，开始采集各个点的温度，此时炉膛温度在600℃以上，在600度之前，温度相对较低，温度测量所得数据作用不大，同时在此之前散点温度采集点为展开，可以降低其与锅炉炉膛内烟气的接触面积和接触时间，从而可以有效保护散点温度采集点使其不易被烟气侵蚀，增加使用寿命，温度采集微控中心1第一次发送温度信息的时间距离炉膛开始升温的时间间隔记为C，可以根据C的大小进行判断锅炉炉膛内烟气的升温效率，根据前期升温效率的高低可以初步判断锅炉内碳颗粒的燃烧利用度，使得工作人员可以及时对锅炉进行维修调整，有效避免燃料利用效率低的问题，提高燃料利用率。

可以通过散点温度采集点的使用，在锅炉炉膛内烟气经过前期升温后，散点温度采集点会变成散点温度采集网，可以实现对锅炉炉膛内烟气进行多点测量，从而避免数据的偶然性，提高测量出温度数据的准确性，同时最终得出的温度数据算上了散点温度采集点自身的温度损耗，进一步缩小误差，从而提高准确性。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、锅炉在使用之前，首先将散点温度采集点安装在锅炉炉膛出口处；

S2、使用后，炉膛内升温，散点温度采集点展开变成散点温度采集网；

S3、散点温度采集网的多个触点，采集炉膛出口处烟气的多点的温度，记为t1、t2、t3....tn；

S4、散点温度采集网自判断t1、t2、t3....tn的稳定性，根据稳定性与否选择性向温度检测终端输出温度数据。

2.根据权利要求1所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：在进行所述S1之前，对散点温度采集点的温度损耗进行模拟实验，记录气体温度和各触点温度的温度差，计算各温度差的平均值作为温度损耗并记为Tc。

3.根据权利要求2所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述温度损耗的模拟实验的温度条件与锅炉炉膛内的温度条件保持一致。

4.根据权利要求1所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述散点温度采集点内设置有预设值，所述S4中稳定性判断的依据为：t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之内判断为稳定性正常，t1、t2、t3....tn中最小数值和最大数值的差值在预设值之外判断为稳定性失衡。

5.根据权利要求1或2或4所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述t1、t2、t3....tn的平均值记为Ta，所述锅炉炉膛的烟气温度记为T，所述T=TaTc。

6.根据权利要求1所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述散点温度采集点包括温度采集微控中心（1），所述温度采集微控中心（1）的外端固定连接有外援保护壳（2），所述外援保护壳（2）的外端开凿有内缩槽，所述内缩槽内设有温度感知触点（3），所述温度感知触点（3）与温度采集微控中心（1）之间连接有温变连杆（4），所述温变连杆（4）贯穿外援保护壳（2）。

7.根据权利要求6所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述外援保护壳（2）的材质为超高温陶瓷材料。

8.根据权利要求6所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述温变连杆（4）的材质为以TiPd为基的高温形状记忆合金。

9.根据权利要求6所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述散点温度采集点开始进行温度采集的触发方式为温变连杆（4）完全展开。

10.根据权利要求6所述的基于火力发电的电站锅炉炉膛烟气温度的检测方法，其特征在于：所述温度采集微控中心（1）第一次发送温度信息的时间距离炉膛开始升温的时间间隔记为C，从而进行判断锅炉炉膛内烟气的升温效率。