CN117053940A - 循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别涉及一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法，其中，装置主要包括：至少一根光纤，每个光纤上布置有多个测温点，其沿垂直方向设置于循环流化床锅炉的炉膛内部的预设测温位置，以通过多个测温点同步测量炉内温度场；至少一个炉顶固定基座，其设置于炉膛的顶部，每个炉顶固定基座通过炉膛的顶部的绳孔或安装孔固定设置于一根光纤的一端；至少一个配重平衡块，至少一个配重平衡块与至少一根光纤的另一端连接并固定设置，以使至少一根光纤均保持垂直方向。该装置可对炉膛宽度方向和、长度方向以及高度方向的温度数据进行测量，同时测量区域也不拘泥于炉膛四周，还可测量炉膛中心区域温度。

Description

循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别涉及一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法。

背景技术

温度是反映循环流化床锅炉运行状况的重要参数，进行运行参数优化调节、金属材料寿命管理、水动力状况判断等工作均需要准确的温度测量数据作为支持。如果循环流化床锅炉温度测量结果不准确，极易造成运行人员误判锅炉状况。

因煤粉燃烧会形成可见的火焰，常规煤粉炉很多采用光学火焰监视装置，但循环流化床锅炉炉膛内看不见能归属于某个燃烧器的火焰，因此无法用光学方法进行火焰监测。循环流化床锅炉现有技术测量的是锅炉四周壁面温度，如图1所示，以300MW循环流化床锅炉为例，其前墙和后墙共布置床温测点32个，尚无测量炉内温度的技术手段。现有技术通过在炉膛四周布置温度测点，这种方法由于热限制电偶布置位置所限，仅能测量近壁区域温度，其无法反映整个炉内各个位置的温度，并且热电偶传感器布置为单点布置，后端需要数据采集板卡对每个热电偶传感器进行数据采集，布线施工难度较大(需要测量的点越多，布置的热电偶也越多)，即该方法容易受到热电偶布置位置、插入深度、布置成本等因素的影响，且只能获得有限数量的温度测量数据(以炉膛下部床面宽度方向和长度方向的温度数据为主)，且测量结果较真实值存在一定偏差，不能真实反映燃烧区域的温度变化。此外，如图2所示，热电偶安装位置选取由于炉内边壁流的存在，插入的热电偶容易损坏，需要频繁进行更换。

发明内容

本发明提供一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法，以解决现有技术通过热电偶传感器测量炉膛温度，受布置位置所限，无法反映整个炉内各个位置的温度，以及热电偶传感器布线施工难度较大的技术问题。

本发明第一方面实施例提供一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，包括：至少一根光纤，每个光纤上布置有多个测温点，所述至少一根光纤沿垂直方向设置于循环流化床锅炉的炉膛内部的预设测温位置，以通过所述多个测温点同步测量炉内温度场；至少一个炉顶固定基座，所述至少一个炉顶固定基座设置于所述炉膛的顶部，所述炉膛的顶部设置多个绳孔或安装孔，每个炉顶固定基座通过一个绳孔或安装孔固定设置于一根光纤的始端；至少一个配重平衡块，所述至少一个配重平衡块与所述至少一根光纤的末端连接并固定设置，以使所述至少一根光纤均保持所述垂直方向；至少一根外套管，所述至少一根外套管对所述至少一根光纤进行一一对应封装。

可选地，在所述光纤的数量为一根的情况下，所述预设测温位置为：

根据预设需求不断调整所述连接固定后的光纤穿过所述炉膛的顶部不同的绳孔或安装孔。

可选地，在所述光纤的数量大于一根的情况下，所述预设测温位置为：

根据所述预设需求将所述每个连接固定后的光纤一一穿过所述炉膛的顶部不同位置的绳孔或安装孔。

可选地，所述至少一个配重平衡块与所述至少一根光纤一一对应相连。

可选地，所述至少一根外套管的材料为大于预设温度的耐高温度合金材料。

本发明第二方面实施例提供一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，包括以下步骤：根据预设需求确定带有多个测量点的光纤的数量，并根据所述光纤的数量确定相同数量的外套管、炉顶固定基座和配重平衡块；利用所述外套管对每一根光纤分别进行封装；将每一根封装后的光纤的始端分别与每个炉顶固定基座一一对应连接，将所述每一根封装后的光纤的末端分别与每个配重平衡块一一对应连接固定，以使所述每一根封装后的光纤保持垂直方向；根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场。

可选地，所述根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场，包括：

在所述光纤的数量为一根的情况下，根据所述预设需求调整所述连接固定后的光纤穿过所述炉膛顶部上不同的绳孔或安装孔，以分别进行多个位置的同步测量确定所述炉内温度场。

可选地，所述根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场，包括：

在所述光纤的数量大于一根的情况下，根据所述预设需求将所述每个连接固定后的光纤一一穿过所述炉膛顶部上的不同位置的绳孔或安装孔，以同时进行多个位置的同步测量确定所述炉内温度场。

本发明第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

本发明实施例的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法，不仅可以对炉膛宽度方向和长度方向的温度数据进行测量，还可以对炉膛高度方向的温度数据进行测量，同时测量区域也不拘泥于炉膛四周，还可以测量炉膛中心区域温度，这可以为运行人员准确掌握炉内燃烧工况提供准确的数据，具有极强的实用意义。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为典型300MW循环流化床锅炉床温测点布置图；

图2为典型热电偶的安装示意图；

图3为根据本发明实施例提供的一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例提供的一种炉顶固定基座的结构示意图；

图5为根据本发明实施例提供的一种封装后的光纤缠绕备用状态示意图；

图6为根据本发明实施例提供的一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

100-循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置、1-至少一个炉顶固定基座、2-多个光纤测温点、3-至少一根光纤、4-至少一个外套管、5-至少一个配重平衡块配重平衡块和6-炉膛。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置及方法。

图3为根据本发明实施例提供的一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置的结构示意图。

如图3所示，该循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置100包括：至少一个炉顶固定基座1、至少一根光纤3、至少一根外套管4和至少一个配重平衡块5。

其中，每个光纤3上布置有多个测温点2，至少一根光纤3沿垂直方向设置于循环流化床锅炉的炉膛6内部的预设测温位置，以通过多个测温点2同步测量炉内温度场。至少一个炉顶固定基座1设置于炉膛6的顶部，炉膛6的顶部设置多个绳孔或安装孔，每个炉顶固定基座1通过一个绳孔或安装孔固定设置于一根光纤3的始端。至少一个配重平衡块5与至少一根光纤3的末端连接并固定设置，以使至少一根光纤3均保持垂直方向。至少一根外套管4对至少一根光纤3进行一一对应封装。

进一步地，本发明的一个实施例中，光纤3上的多个测温点2作用为测量炉内温度，光纤测温点可根据需求布置多点，实时灵敏的感受光栅位置的温度和应变，测量出所需位置的精确温度，高精度分辨率为0.1℃，测温范围为0-1000℃。

进一步地，本发明实施例的一个实施例中，预设测温位置为：

在光纤3的数量为一根的情况下，根据预设需求不断调整连接固定后的光纤穿过炉膛6的顶部不同的绳孔或安装孔。

在光纤3的数量大于一根的情况下，根据预设需求将每个连接固定后的光纤一一穿过炉膛6的顶部不同位置的绳孔或安装孔。

具体地，如图4所示，至少一个炉顶固定基座1主要作用为固定光纤3，方便光纤3从炉顶的绳孔或安装孔放入，安装在炉膛6的上部，可根据所需调整安装位置，因不同安装位置，对应炉膛6不同区域，可以测量不同区域的温度。其中，当光纤3的数量为一根的情况下，利用一个炉顶固定基座1将光纤连接且固定后，根据预设需求不断调整连接固定后的光纤穿过炉膛6的顶部不同的绳孔或安装孔，分别得到多个区域的多个测温点，进而确定炉内温度场；当光纤3的数量大于一根的情况下，利用与光纤3相同数量的炉顶固定基座1对每个光纤3一一对应连接且固定，根据预设需求将多个连接固定的光纤分别穿过炉6膛的顶部不同的绳孔或安装孔，同步获得多个区域的多个测温点，进而确定炉内温度场。

进一步地，本发明实施例的一个实施例中，至少一个配重平衡块5与至少一根光纤3一一对应相连。

具体地，配重平衡块5安装在光纤3底部，与光纤3连接固定，以为保持光纤垂直方向，进而准确测量高度方向的温度。

进一步地，本发明实施例的一个实施例中，至少一根外套管4的材料为大于预设温度的耐高温度合金材料。

具体地，外套管4是将光纤3固定在外套管4内，使用耐高温合金封装光纤，起到保护和防止磨损的功能，如图5所示，利用外套管4具可以将光纤缠绕成易于携带和规定的圆盘，其中，图5为缠绕备用状态，图1为使用状态，可根据实际需求，收纳和放置光纤3，外套管4长度可达50m以上，耐温1200℃，可满足炉内复杂环境使用条件。每个光纤3及外套管4对弈一根光纤，每根光纤上有光纤测温点20-50个，可以同步测量20-50个温度数据，测温点的间隔为0.15-1m。

进一步，本发明实施例提出的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置的工作流程为：

若选用一根光纤3进行测量，则采用一个外套管4对该光纤进行封装，在测量前将封装好的光纤收纳成圆盘，在测量时将圆盘放松，将封装后的光纤一端连接一个炉顶固定基座1，另一端连接一个配重平衡块5，然后根据预设需求，将连接完成的光纤先后放入炉膛6的顶部设置多个绳孔或安装孔中，分别测量炉内多个区域的多点温度，进而确定炉内温度场；

若选用多根光纤3进行测量，则采用多个外套管4分别对每个光纤进行封装，在测量前将封装好的光纤收纳成圆盘，在测量时将圆盘放松，分别将每个封装后的光纤一端与一个炉顶固定基座1连接，另一端连接一个配重平衡块5，然后根据预设需求，将多个连接完成的光纤分别放入炉膛6的顶部设置多个绳孔或安装孔中，同步测量炉内多个区域的多点温度，进而确定炉内温度场。

综上，根据本发明实施例的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，可以在一根光纤布置多个测温点，或利用多根光纤实现对炉内不同区域的同步测量，通过高频精确读取测温数据，实现对炉内温度场的测量；可以方便灵活大面积多点连续测量炉内温度，获取不同区域的温度数据；使用和布置简单，线缆用量少；温度测量元件精度高，可以准确监测燃烧温度。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

图6为根据本发明实施例提供的一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法的流程图。

如图6所示，该循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法包括以下步骤：

在步骤S101中，根据预设需求确定带有多个测量点的光纤的数量，并根据光纤的数量确定相同数量的外套管、炉顶固定基座和配重平衡块。

进一步地，根据预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉顶上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场，包括：

在光纤的数量为一根的情况下，根据预设需求调整连接固定后的光纤穿过炉膛的顶部不同的绳孔或安装孔，以分别进行多个位置的同步测量确定炉内温度场；

在光纤的数量大于一根的情况下，根据预设需求将每个连接固定后的光纤一一穿过炉膛的顶部不同位置的绳孔或安装孔，以同时进行多个位置的同步测量确定炉内温度场。

在步骤S102中，利用外套管对每一根光纤分别进行封装。

在步骤S103中，将每一根封装后的光纤的始端分别与每个炉顶固定基座一一对应连接，将每一根封装后的光纤的末端分别与每个配重平衡块一一对应连接固定，以使每一根封装后的光纤保持垂直方向。

在步骤S104中，根据预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场。

需要说明的是，前述对循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置实施例的解释说明也适用于该实施例的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，可以在一根光纤布置多个测温点，或利用多根光纤实现对炉内不同区域的同步测量，通过高频精确读取测温数据，实现对炉内温度场的测量；可以方便灵活大面积多点连续测量炉内温度，获取不同区域的温度数据；使用和布置简单，线缆用量少；温度测量元件精度高，可以准确监测燃烧温度。

图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：

存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。

处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

进一步地，电子设备还包括：

通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。

存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。

存储器701可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选地，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。

处理器702可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，其特征在于，包括：

至少一根光纤，每个光纤上布置有多个测温点，所述至少一根光纤沿垂直方向设置于循环流化床锅炉的炉膛内部的预设测温位置，以通过所述多个测温点同步测量炉内温度场；

至少一个炉顶固定基座，所述至少一个炉顶固定基座设置于所述炉膛的顶部，所述炉膛的顶部设置多个绳孔或安装孔，每个炉顶固定基座通过一个绳孔或安装孔固定设置于一根光纤的始端；

至少一个配重平衡块，所述至少一个配重平衡块与所述至少一根光纤的末端连接并固定设置，以使所述至少一根光纤均保持所述垂直方向；

至少一根外套管，所述至少一根外套管对所述至少一根光纤进行一一对应封装。

2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，其特征在于，在所述光纤的数量为一根的情况下，所述预设测温位置为：

根据预设需求不断调整所述连接固定后的光纤穿过所述炉膛的顶部不同的绳孔或安装孔。

3.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，其特征在于，在所述光纤的数量大于一根的情况下，所述预设测温位置为：

根据所述预设需求将所述每个连接固定后的光纤一一穿过所述炉膛的顶部不同位置的绳孔或安装孔。

4.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，其特征在于，所述至少一个配重平衡块与所述至少一根光纤一一对应相连。

5.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，其特征在于，所述至少一根外套管的材料为大于预设温度的耐高温度合金材料。

6.一种循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，其特征在于，采用基于权利要求1-5中任一项所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量装置，包括以下步骤：

根据预设需求确定带有多个测量点的光纤的数量，并根据所述光纤的数量确定相同数量的外套管、炉顶固定基座和配重平衡块；

利用所述外套管对每一根光纤分别进行封装；

将每一根封装后的光纤的始端分别与每个炉顶固定基座一一对应连接，将所述每一根封装后的光纤的末端分别与每个配重平衡块一一对应连接固定，以使所述每一根封装后的光纤保持垂直方向；

根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场。

7.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，其特征在于，所述根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场，包括：

在所述光纤的数量为一根的情况下，根据所述预设需求调整所述连接固定后的光纤穿过所述炉膛顶部上不同的绳孔或安装孔，以分别进行多个位置的同步测量确定所述炉内温度场。

8.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法，其特征在于，所述根据所述预设需求将每个连接固定后的光纤穿过炉膛顶部上的多个绳孔或安装孔，以同步测量炉内温度场，包括：

在所述光纤的数量大于一根的情况下，根据所述预设需求将所述每个连接固定后的光纤一一穿过所述炉膛顶部上不同位置的绳孔或安装孔，以同时进行多个位置的同步测量确定所述炉内温度场。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求6-8任一项所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求6-8任一项所述的循环流化床锅炉炉内温度场同步测量方法。