CN204831746U - 一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，包括：搭设于炉内的“田”字步道，“田”字步道的中间“十”字上安装有测量仪器支架Ⅰ，“田”字步道的“口”字线上安装有测量仪器支架Ⅱ，“田”字步道“口”字拐角架杆处分别设置有喷口风速测量装置，喷口风速测量装置包括“T”型支架，“T”型支架上设置有测量仪器支架Ⅲ，测量仪器支架Ⅰ、测量仪器支架Ⅱ及测量仪器支架Ⅲ上均设置有测量仪器。本实用新型可以实现无需试验人员进入炉内即可实时、准确的测量炉内切圆和贴壁风速的大小、方向和分布，不仅可直观、及时的判断炉内空气动力场的状况，而且可大大减少高粉尘、高噪音、高风险环境对人体的伤害。

Description

一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，具体用于锅炉大修后或燃烧器改造后的炉内冷态空气动力场试验。

背景技术

四角切圆燃烧方式以其燃烧充分、炉内热负荷分布均匀、煤种适应性好等优点在我国电厂中得到了广泛应用，这种燃烧方式，其炉内空气动力场的特性至关重要，它不仅影响燃煤气流的着火，而且直接关系到炉壁结渣、炉膛出口烟温偏差及炉膛内烟气充满度等问题。因此，在锅炉大修后或燃烧器改造后，电厂均需开展冷态空气动力场试验，以摸清炉内实际切圆的大小和分布、气流贴壁或刷墙情况等，为设备评估和热态调整提供依据。

在进行四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场试验时，主要采用飘带法、烟花示踪法和炉内测量法，其中飘带法和烟花示踪法为定性判断炉内流场分布的常用方法。为了定量分析炉内切圆和贴壁风情况，在进行四角切圆燃烧锅炉空气动力场试验时，均采用炉内测量法，该方法是在冷模条件下，由试验人员进入炉内利用风速仪测量相应各点的速度值，其结果直观易懂，但此时，炉内的高粉尘、高噪音和高风险等问题对测试的准确性和试验人员的身体健康均会产生较大影响，非常不利于试验的顺利开展。

目前，现有技术中没有一种适用于四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场定量测试试验装置。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，本实用新型可以实现无需试验人员进入炉内即可实时、准确的测量炉内切圆和贴壁风速的大小、方向和分布。该装置操作方便、测量准确、易于安装，并可极大改善试验人员的工作条件。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，包括：搭设于炉内的“田”字步道，“田”字步道的中间“十”字上安装有测量仪器支架Ⅰ，“田”字步道的“口”字线上安装有测量仪器支架Ⅱ，“田”字步道“口”字拐角架杆处分别设置有喷口风速测量装置，喷口风速测量装置包括“T”型支架，“T”型支架上设置有测量仪器支架Ⅲ，测量仪器支架Ⅰ、测量仪器支架Ⅱ及测量仪器支架Ⅲ上均设置有测量仪器。

进一步的，利用测量仪器传感器获得炉内各点的风速和风向信号，并由电缆线送入数据采集模块，数据采集模块进一步的通过通讯模块传送至数据处理模块。

所述测量仪器由风速和风向测量传感器组成，实现风速和风向的同时测量，测量仪器在测量仪器支架Ⅰ和测量仪器支架Ⅱ上的安装高度相同。

所述“田”字步道为搭设于炉内、水平安装、四周紧挨锅炉水冷壁的“田”字形脚手架，由架杆和架板组成，其四角吊挂钢丝绳，与升降机连接，升降机由“田”字步道升降控制模块进行远程控制调节。

进一步的，“田”字步道升降控制模块与测量模块相连，当“田”字步道高度达到要求时，测量模块才可以开始进行测量。测量仪器为测量风速和风向的装置，而测量模块包括数据测量和数据传输。

所述测量仪器支架Ⅰ安装于“田”字步道的中间“十”字上，材质为塑钢材料，其由多个长方体拼接组成，每个长方体上均布四个测量仪器安装口，测量仪器安装于测量仪器安装口，用于测量“十”字线上各点的风速大小和方向。

所述测量仪器支架Ⅱ安装于“田”字步道的“口”字线上，材质为塑钢材料，其由多个长方体拼接组成，每个长方体上均布两个测量仪器安装口，将测量仪器安装于测量仪器安装口，用于测量贴壁风速的大小和方向。

所述“T”型支架由槽钢焊接而成的。

所述“T”型支架的竖杆与“田”字步道拐角架杆连接固定，且正对一次风喷口宽度中间位置。

所述“T”型支架的横杆与测量仪器支架Ⅲ连接，且两者长度均等于一次风喷口宽度尺寸。

所述测量仪器支架Ⅲ为塑钢材质的长方体，并均匀布置三个测量仪器安装口，将三台测量仪器分别安装于测量仪器安装口，用于测量喷口风速的大小和方向。

所述喷口风速测量装置中的测量仪器比测量仪器支架Ⅰ上的测量仪器低，其高度差为一次风喷口高度的一半。

使用时，具体测量步骤如下：(1)由“田”字步道升降控制模块将各测量仪器自动调整到测量位置；(2)测量模块利用测量仪器传感器获得炉内各点的风速和风向信号，并由电缆线送入数据采集模块；(3)数据采集模块利用数据采集板IMP将风速和风向信号进行集中采集，并送入通讯模块；(4)通讯模块利用数据采集仪EIC将IMP数据采集板采集的数据，经过处理按照一定的通讯协议，传输给数据处理模块；(5)数据处理模块利用工业PC机上安装的专业软件进行数据处理，获取炉内切圆和贴壁风速的大小、方向，并形成炉内切圆分布图。

本实用新型的有益效果：

(1)工作人员在试验期间不用进入炉内，即可测量炉内切圆和贴壁风速的大小、方向和分布，大大减少了高粉尘、高噪音、高风险环境对人体的伤害；

(2)通过调整数据采集频率，可以满足不同的测量准确度要求；

(3)可以实现测量数据的实时采集和处理，更加直观和及时的判断炉内空气动力场的状况。

附图说明

图1是四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场试验装置示意图。

图2是喷口风速测量装置示意图。

图3是冷态空气动力场试验数据测量步骤示意图。

其中,1、锅炉水冷壁；2、“田”字步道；3、测量仪器支架Ⅰ；4、测量仪器支架Ⅱ；5、测量仪器；6、喷口风速测量装置；7、”T”型支架；8、测量仪器支架Ⅲ；9、“田”字步道升降控制模块；10、测量模块；11、数据采集模块；12、通讯模块；13、数据处理模块。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1-2所示，一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，包括“田”字步道2、测量仪器支架Ⅰ3、测量仪器支架Ⅱ4、测量仪器5、喷口风速测量装置6、“田”字步道升降控制模块9、测量模块10、数据采集模块11、通讯模块12和数据处理模块13。

“田”字步道2为搭设于炉内、水平安装、四周紧挨锅炉水冷壁1的“田”字形脚手架，由架杆和架板组成，其四角吊挂钢丝绳，与升降机连接，并由“田”字步道升降控制模块9进行远程控制调节；

测量仪器支架Ⅰ3安装于“田”字步道2的中间“十”字上，材质为塑钢材料，其由长1200mm的小长方体拼接组成，每个小长方体上均布四个测量仪器5安装口，间隔为300mm。将测量仪器5安装于测量仪器安装口，用于测量“十”字线上各点风速大小和方向。

测量仪器支架Ⅱ4安装于“田”字步道2的“口”字线上，材质为塑钢材料，其由长1000mm的小长方体拼接组成，每个小长方体上均布两个测量仪器安装口，间隔为500mm。将测量仪器5安装于测量仪器安装口，用于测量贴壁风速的大小和方向。

测量仪器5由风速和风向测量传感器组成，可实现风速和风向的同时测量，其在测量仪器支架Ⅰ3和测量仪器支架Ⅱ4上的安装高度相同。

喷口风速测量装置6由“T”型支架7、测量仪器支架Ⅲ8和测量仪器5组成。

“T”型支架7为槽钢焊接而成。

“T”型支架7的竖杆与“田”字步道2拐角架杆连接固定，且正对一次风喷口宽度中间位置。

“T”型支架7的横杆与测量仪器支架Ⅲ8连接，且两者长度均等于一次风喷口宽度尺寸。

测量仪器支架Ⅲ8为塑钢材质的长方体，并均匀布置三个测量仪器安装口，将三台测量仪器5分别安装于测量仪器安装口，用于测量喷口风速的大小和方向。

喷口风速测量装置6中的测量仪器5比测量仪器支架Ⅰ3上的测量仪器5低，其高度差应为一次风喷口高度的一半。

如图3所示，“田”字步道升降控制模块9与测量模块10相连，表示当“田”字步道高度达到要求时，才可以开始进行测量。

“田”字步道升降控制模块9远程控制“田”字步道2的高度，以满足试验要求。

测量模块10为利用测量仪器5获得炉内各点的风速和风向信号，并由电缆线送入数据采集模块11。

数据采集模块11为利用数据采集板IMP将风速和风向信号进行集中采集，并送入通讯模块12。

通讯模块12为利用数据采集仪EIC将IMP数据采集板采集的数据，经过处理按照一定的通讯协议，传输给数据处理模块13。

数据处理模块13为利用工业PC机上安装的专业软件进行数据处理，获取炉内切圆和贴壁风的大小、方向，并形成炉内切圆分布图。

其具体实现步骤为：

(1)搜集设计参数，包括炉膛尺寸、整组燃烧器尺寸、各喷口尺寸、风速和风温；

(2)进行冷态模化计算，确保试验在自模化状态下进行，喷口风速需满足以下要求：

气流流动的Re≥10⁵；

一二次风速比值：

$\frac{w_{1M}}{w_{2M}}=\frac{w_{10}}{w_{20}}\sqrt{\frac{t_{1M}+273}{t_{2M}+273}\·\frac{t_{20}+273}{t_{10}+273}(1+k\mathrm{\μ})}$

三二次风速比值：

$\frac{w_{3M}}{w_{2M}}=\frac{w_{30}}{w_{20}}\sqrt{\frac{t_{3M}+273}{t_{2M}+273}\·\frac{t_{20}+273}{t_{30}+273}}$

(3)调整“田”字步道2高度，将喷口测速装置6上的测量仪器5定位于最下层二次风喷口下沿，并以此为基准零点位置，再根据燃烧器和喷口的数据，确定各喷口的高度，最后将这些数据输入到“田”字步道升降控制模块9中的调整指令中。

(4)维持炉膛负压为-50Pa，调整送引风机出口，改变喷口风速，利用“田”字步道升降控制模块9调整喷口测速仪器5位置，测量各喷口风速(参考步骤5)，当确定达到自模化风速后，随即开展炉内空气动力场试验。

(5)利用“田”字步道升降控制模块9自动调整“田”字步道2的高度，使测量仪器支架Ⅰ3和测量仪器支架Ⅱ4上的测量仪器5位于第一层一次风喷口中间高度位置。测量模块10利用测量仪器5获得炉内各点的风速和风向信号，并由电缆线送入炉外的数据采集模块11。数据采集模块11利用数据采集板IMP将风速和风向信号进行集中采集，并送入通讯模块12。通讯模块12利用数据采集仪EIC将IMP数据采集板采集的数据，经过处理按照一定的通讯协议，传输给数据处理模块13。数据处理模块13利用工业PC机安装的专业软件进行数据处理，获取炉内切圆和贴壁风的大小、方向，并形成炉内切圆分布图。

(6)依据第(5)步所述方法，依次测量其余各层一次风喷口对应的切圆和贴壁风的大小、方向，并形成炉内切圆分布图。

本申请可以实现无需试验人员进入炉内即可实时、准确的测量炉内切圆和贴壁风速的大小、方向和分布；并且可通过布置的喷口风速测量装置，保证炉内流场自模化的试验要求。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，包括：搭设于炉内的“田”字步道，“田”字步道的中间“十”字上安装有测量仪器支架Ⅰ，“田”字步道的“口”字线上安装有测量仪器支架Ⅱ，“田”字步道“口”字拐角架杆处分别设置有喷口风速测量装置，喷口风速测量装置包括“T”型支架，“T”型支架上设置有测量仪器支架Ⅲ，测量仪器支架Ⅰ、测量仪器支架Ⅱ及测量仪器支架Ⅲ上均设置有测量仪器。

2.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，利用测量仪器传感器获得炉内各点的风速和风向信号，并由电缆线送入数据采集模块，数据采集模块进一步的通过通讯模块传送至数据处理模块。

3.如权利要求1或2所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述测量仪器由风速和风向测量传感器组成，实现风速和风向的同时测量，测量仪器在测量仪器支架Ⅰ和测量仪器支架Ⅱ上的安装高度相同。

4.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述“田”字步道为搭设于炉内、水平安装、四周紧挨锅炉水冷壁的“田”字形脚手架，由架杆和架板组成，其四角吊挂钢丝绳，与升降机连接，升降机由“田”字步道升降控制模块进行远程控制调节。

5.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述测量仪器支架Ⅰ安装于“田”字步道的中间“十”字上，材质为塑钢材料，其由多个长方体拼接组成，每个长方体上均布四个测量仪器安装口，测量仪器安装于测量仪器安装口，用于测量“十”字线上各点的风速大小和方向。

6.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述测量仪器支架Ⅱ安装于“田”字步道的“口”字线上，材质为塑钢材料，其由多个长方体拼接组成，每个长方体上均布两个测量仪器安装口，将测量仪器安装于测量仪器安装口，用于测量贴壁风速的大小和方向。

7.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述“T”型支架由槽钢焊接而成的；

所述“T”型支架的竖杆与“田”字步道拐角架杆连接固定，且正对一次风喷口宽度中间位置。

8.如权利要求1或7所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述“T”型支架的横杆与测量仪器支架Ⅲ连接，且两者长度均等于一次风喷口宽度尺寸。

9.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述测量仪器支架Ⅲ为塑钢材质的长方体，并均匀布置三个测量仪器安装口，将三台测量仪器分别安装于测量仪器安装口，用于测量喷口风速的大小和方向。

10.如权利要求1所述的一种适用于四角切圆燃烧锅炉的冷态空气动力场试验装置，其特征是，所述喷口风速测量装置中的测量仪器比测量仪器支架Ⅰ上的测量仪器低，其高度差为一次风喷口高度的一半。