CN112629685A - 一种锅炉受热面管炉内温度测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种实现锅炉高温受热面管炉内迎烟气侧直接测温的装置和方法，所述装置包括：热电偶和保护套管，所述保护套管设在所述热电偶的外周，所述保护套管包括前护瓦和后护瓦，所述前护瓦的内壁侧开有一U型槽，该U型槽形成热电偶通道，所述热电偶置于所述热电偶通道内。本发明通过在炉内安装测温装置，实现锅炉受热面炉内壁温的实时监控。解决目前大量电站锅炉存在水冷壁和高温受热面温度测点无法监控管道炉内部分温度波动变化，造成受热面管产生热疲劳损伤失效的难题。
Description
技术领域
本发明为一种实现锅炉高温受热面管炉内迎烟气侧直接测温的装置和方法，获取锅炉受热面管的准确壁温是预防四管泄露、实现锅炉参数数据化、智能化的关键技术。
具体来说，是通过优选合适的热电偶，安装热电偶保护套管，实现炉内烟气腐蚀和飞灰磨损情况下的温度准确测量。
背景技术
受热面的金属壁温是锅炉设计的关键指标，但是受炉膛内部烟气温度高、烟气腐蚀、飞灰磨损等环境影响，往往采用间接计算的方式获取炉内壁温。
GB/T 16507.4-2013《水管锅炉第4部分受压元件强度计算》管子和管道计算壁温，通过提供固定公式，例如对流烟道内，烟温≤600℃时，金属壁温为蒸汽温度+30℃，烟温≥900℃时，金属壁温为蒸汽温度+90℃，这种方法是基于计算得到的经验公式，随着锅炉设计参数提高和燃烧环境变化，往往不够准确，难以适应技术发展需要。
近年也有一些受热面炉内温度场监测方法，如通过红外线测温、声波法计算炉膛温度场变化，以及通过测温元件和热流计组合安装和外推计算的方式，推算炉内金属壁温。
对于上述方法，由于是基于数值计算的外推计算方法，能够准确反映炉膛温度场的宏观变化，但是对于具体的某根受热面管的空间上微观温度变化情况无法进行计算，对受燃烧影响，金属壁温在短时间内产生的波动也无法体现。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现锅炉高温受热面管炉内迎烟气侧直接测温的装置和方法。
为实现本发明目的，本发明的技术方案是：一种锅炉受热面管炉内温度测量方法，所述方法包括：
S1：在锅炉炉膛顶棚处设开孔；将热电偶设在锅炉受热面管的外壁上并进行第一次固定；
S2：将保护套管套在热电偶与锅炉受热面管的外壁，所述热电偶嵌在保护套管的U型槽内；
S3：通过间断焊接的方式将热电偶保护套管包含的前护瓦和后护瓦的开口处进行焊接；具体的，焊缝长度约为30mm～100mm之间。
S4：将保护管套的端部与炉膛接触部位点焊，将其固定在顶棚管鳍片上，此部分将保护管套与炉膛固定；
S5：获取测温数据，并进行测温计算，具体的，在锅炉受热面管的外壁多处设有测温点，通过多处测温点进行测温计算，具体的第一处为Toi，第i处为Tii，则通过判据ΔTi的计算来判定测温系统的有效性，所述ΔTi＝Tii-Toi，ΔTi数值范围为0～500。
一种锅炉受热面管炉内温度测量装置，所述装置包括：热电偶和保护套管，所述保护套管设在所述热电偶的外周，所述保护套管包括前护瓦和后护瓦，所述前护瓦的内壁侧开有一U型槽，该U型槽形成热电偶通道，所述热电偶置于所述热电偶通道内。
作为对本发明的进一步改进，所述前护瓦和后护瓦的内径与锅炉受热面管外径相匹配。
作为对本发明的进一步改进，所述装置还包括测温点定位装置，所述测温点定位装置安装在炉内顶棚下方的各个测温处。
作为对本发明的进一步改进，所述保护套管的长度为100mm～2000mm。
作为对本发明的进一步改进，所述前护瓦和后护瓦的对接接缝处焊接，所述焊缝长度为30mm～100mm。
作为对本发明的进一步改进，所述热电偶为铂铑热电偶。
本发明通过安装测温热电偶、保护套管，保证测温系统的稳定可靠，并获取准确的金属外壁温度T0，并基于采集到的数据进行计算，以确保壁温测点的数据有效性。
附图说明
图1是本发明锅炉受热面管炉内温度测量方法的示意图；
图2是本发明锅炉受热面管炉内温度测量装置的俯视图；
图3是本发明锅炉受热面管炉内温度测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述，
本发明公开了一种锅炉受热面管炉内温度测量方法，具体步骤为：S1：在锅炉炉膛顶棚处设开孔；将热电偶设在锅炉受热面管的外壁上并进行第一次固定；
S2：将保护套管套在热电偶与锅炉受热面管的外壁，所述热电偶嵌在保护套管的U型槽内；
S3：通过间断焊接的方式将热电偶保护套管包含的前护瓦和后护瓦的开口处进行焊接；
S4：将保护管套的端部与炉膛接触部位点焊，将其固定在顶棚管鳍片上；
S5：获取测温数据，具体的在锅炉受热面管的外壁多处设有测温点，通过多处测温点进行测温计算；
(1)温度测点布置通过热电偶进行温度测点布置；
对于需要采集炉内温度的测点Tii，需要将热电偶布置在具有炉外温度测点Toi的管排上，或者布置Tii测点时，同步在炉外增加壁温测点Toi，通过判据ΔTi＝Tii-Toi的值来判定测温系统的有效性，ΔTi数值范围为(0～500℃)，超出判据范围，可能存在热电偶完全失效或未能有效接触管壁现象，需要在检修期间进行检查和修复。
如图2和图3所示，本发明还公开了一种锅炉受热面管炉内温度测量装置，所述装置包括：热电偶1和保护套管2，所述保护套管2设在所述热电偶1的外周，所述保护套管2包括前护瓦201和后护瓦202，所述前护瓦201的内壁侧开有一U型槽101，该U型槽101形成热电偶通道，所述热电偶2置于所述热电偶通道101内。
所述前护瓦201和后护瓦202的内径与锅炉受热面管3外径相匹配，以保证前护瓦和后护瓦与锅炉受热面管想贴合，获取更精确的温度。
所述装置还包括测温点定位装置，所述测温点定位装置安装在炉内顶棚下方的各个测温处，为了测温准确。
所述保护套管的长度一般设为100mm～2000mm，所述前护瓦和后护瓦的对接接缝处焊接，所述焊缝长度为30mm～100mm，所述热电偶为铂铑热电偶。
具体的，例如，选取660MW的一种锅炉，其设有高温再热器，高温再热器入口段材质设为SA-213TP347HFG，规格为Φ51×5mm，在高温再热器的炉前方向左数第5屏前数第1根、左数第10屏前数第1根、左数第15屏前数第1根、左数第20屏前数第1根、左数第25屏前数第1根位置分别安装测温热电偶，其炉内测点编号为Ti5-1，Ti10-1，Ti15-1，Ti20-1，Ti25-1，安装位置为炉内顶棚向下1米位置，将热电偶保护套管前后护瓦套在铂铑热电偶和高温再热器相应管子上，采取临时措施固定住保护套管，用间断焊接的方式将热电偶保护套管前后护瓦进行焊接，每一道焊缝长度100mm，间隔100mm再次施焊，将保护套前后护瓦进行连接，下一步将热电偶保护套管与炉膛顶棚接触部位点焊，将其固定在顶棚管鳍片上，在左数第5屏前数第1根、左数第10屏前数第1根、左数第15屏前数第1根、左数第20屏前数第1根、左数第25屏前数第1根的炉膛顶棚上方安装测温热电偶，测点编号分别为To5-1，To10-1，To15-1，To20-1，To25-1，将测点数据接入SIS系统，并且设置ΔTi＝Tii-Toi的判定逻辑，ΔTi≤0或者ΔTi≥500时，触发报警逻辑。
所选的保护套管选择ZG16Cr20Ni14Si2材质铸造成型，保护套管内径D1＝52mm，外径D2＝73mm，热电偶通道尺寸为R34mm半圆，保护套管长度L＝1000mm；所述热电偶选择铂铑热电偶；焊接材料选择Thermanit617。
以以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锅炉受热面管炉内温度测量方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：在锅炉炉膛顶棚处设开孔；将热电偶设在锅炉受热面管的外壁上并进行第一次固定；
S2：将保护套管套在热电偶与锅炉受热面管的外壁，所述热电偶嵌在保护套管的U型槽内；
S3：通过间断焊接的方式将热电偶保护套管包含的前护瓦和后护瓦的开口处进行焊接；
S4：将保护管套的端部与炉膛接触部位点焊，将其固定在顶棚管鳍片上；
S5：获取测温数据，并进行测温计算。
2.根据权利要求1所述的锅炉受热面管炉内温度测量方法，其特征在于：在锅炉受热面管的外壁多处设有测温点，通过多处测温点进行测温计算。
3.根据权利要求1所述的锅炉受热面管炉内温度测量方法，其特征在于：获取多处测温点的的温度，第一处为Toi，第i处为Tii，则通过判据ΔTi的计算来判定测温系统的有效性，所述ΔTi＝Tii-Toi，ΔTi数值范围为0～500。
4.一种用于权利要求1至3中任一项所述的方法对应的锅炉受热面管炉内温度测量装置，其特征在于，所述装置包括：热电偶和保护套管，所述保护套管设在所述热电偶的外周，所述保护套管包括前护瓦和后护瓦，所述前护瓦的内壁侧开有一U型槽，该U型槽形成热电偶通道，所述热电偶置于所述热电偶通道内。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述前护瓦和后护瓦的内径与锅炉受热面管外径相匹配。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述装置还包括测温点定位装置，所述测温点定位装置安装在炉内顶棚下方的各个测温处。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述保护套管的长度为100mm～2000mm。
8.根据权利要求4至7中任一项权利要求所述的装置，其特征在于：所述前护瓦和后护瓦的对接接缝处焊接，所述焊缝长度为30mm～100mm。
9.根据权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于：所述热电偶为铂铑热电偶。
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