一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统的制作方法

本实用新型属于火力发电机组主设备技术领域，尤其涉及一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统。

背景技术：

截止2018年底我国燃煤火电装机容量达到10.1亿kw，电站锅炉年消耗煤炭高达15亿吨，给生态环境带来巨大压力。在锅炉的各项热损失中，锅炉排烟热损失占锅炉全部热损失60％以上，排烟温度每升高10℃，排烟热损失增加0.5％～0.8％，供电煤耗增加2～3g/kw.h。排烟温度测点是锅炉经济运行最重要监测点之一，一方面可以监控排烟温度的变化，当发现排烟温度超标时，及时进行燃烧优化调整或采取加强对锅炉受热面吹灰等措施，提高锅炉运行经济性；另一方面，机组能耗在线监控系统进行锅炉热效率计算时，也需实时采集排烟温度来计算锅炉排烟损失。

受锅炉燃烧偏差、受热面积灰、烟气流旋转、烟道形状变化及两侧风机出力偏差等因素影响，锅炉烟道中同一横截面上各点烟气温度、速度的均匀性较差；此外，随着火电机组单机容量的不断增大，锅炉烟道横截面的宽度也随之增加，锅炉烟道中部与两侧烟气温度、速度的偏差也进一步增加。为提高排烟损失计算的精度，进行锅炉验收试验或性能考核试验中，要求采用多点进行排烟温度测量，测量点位置及数量按照网格法等截面划分原则来确定。

锅炉排烟温度监测点装设在空气预热器后的烟道中，受排烟温度测量装置的初投资、运行维护成本及现场空间位置等因素限制，锅炉排烟温度监测点一般为4个，锅炉排烟温度测点根本达不到网格法等截面划分原则的要求。如果将烟道截面等分成4份，受烟道同一横截面烟气流速偏差的影响，每个区域的烟气流量也存在偏差，简单采用4个测点排烟温度的算术平均值来计算锅炉排烟损失，没有考虑到各排烟温度测点所代表区域的烟气流量偏差，显然采用这种方法来计算锅炉排烟损失存在较大的误差。因此，在进行排烟温度在线计算时，有必要考虑各排烟温度监测点的烟气流速，减少锅炉排烟损失计算的误差，以提高机组能耗在线监控系统计算机组能耗的精度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统，具体技术方案如下：

一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统，包括空气预热器、空气预热器后烟道、排烟温度测量装置、烟气速度测量装置；

所述空气预热器设置在锅炉尾部烟道的烟气进口处，所述排烟温度测量装置、烟气速度测量装置并排靠近设置在空气预热器后烟道的直管段上，

所述空气预热器用于对进入空气预热器的烟气、一次冷风、二次冷风进行预热处理，所述排烟温度测量装置用于测量经过空气预热器预热后的烟气温度，所述烟气速度测量装置用于测量经过空气预热器预热后烟气的速度。

进一步地，所述排烟温度测量装置包括热电偶、补偿导线、温度检测仪表，所述热电偶的测量端插入空气预热器后烟道中，用于测量经过空气预热器预热后的烟气温度，所述补偿导线用于对热电偶的冷端与温度检测仪表之间的温度差进行补偿，所述温度检测仪表用于对热电偶传输过来的温度信号进行显示；所述热电偶的冷端通过补偿导线与温度检测仪表连接，并将测量得到的经过空气预热器预热后的烟气温度传输到温度检测仪表。

进一步地，所述热电偶采用k型热电偶，所述k型热电偶的测量端采用缩径式测量端，所述k型热电偶安装位置及k型热电偶的测量端插入烟道的深度，按照网格法等面积划分原则的代表点来确定。

进一步地，所述k型热电偶包括保护套管，用于提高抗烟气冲刷及抗振能力。

进一步地，所述补偿导线选用与热电偶等分度的k型补偿导线。

进一步地，所述温度检测仪表直接利用所监测机组的集散控制系统。

进一步地，所述烟气速度测量装置包括差压测量仪、差压变送器、速度检测仪表，所述差压测量仪的测量端插入空气预热器后烟道中，所述差压测量仪的另一端通过差压变送器与速度检测仪表连接，所述差压测量仪用于测量经过空气预热器预热后的烟气差压，并将测量得到的经过空气预热器预热后的烟气差压传输至差压变送器，所述差压变送器用于接收差压测量仪传输的差压信号转换为电信号，并将转换的电信号传输至速度检测仪表，所述速度检测仪表用于将差压变送器传输的电信号转化为速度的数字量显示。

进一步地，所述差压变送器采用3051cd型差压变送器。

进一步地，所述差压测量仪为s型皮托管，所述s型皮托管包括全压测量孔，所述全压测量孔在安装时正对气流方向，所述s型皮托管的安装位置及s型皮托管的测量端插入烟道的深度，按照网格法等截面划分原则的代表点来确定。

进一步地，所述速度检测仪表直接利用所监测机组的集散控制系统。

本实用新型的有益效果为：

本发明提供的一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统，综合考虑了各排烟温度测点处的烟气速度偏差，用排烟温度的加权平均温度代替原来的排烟温度算术平均值进行锅炉排烟损失计算，提高了在线计算锅炉排烟损失的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统的结构示意图。

图2为本实用新型的烟道截面区域等分的结构示意图。

图3为本实用新型用经纬线将截面分成若干等面积的接近于正方形的矩形的示意图。

其中，1:空气预热器；2：空气预热器后烟道；3:排烟温度测量装置；4:烟气速度测量装置。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

一种考虑烟气速度的锅炉排烟温度监测系统，包括空气预热器1、空气预热器后烟道2、排烟温度测量装置3、烟气速度测量装置4；

空气预热器1设置在锅炉尾部烟道的烟气进口处，排烟温度测量装置3、烟气速度测量装置4并排靠近设置在空气预热器后烟道2的直管段上；

一次冷风、二次冷风用于降低通过空气预热器1的烟气温度；空气预热器1用于对进入空气预热器1的烟气、一次冷风、二次冷风进行预热处理，预热后的一次冷风用于输送煤粉到锅炉燃烧器以及提供煤粉燃烧初期需要的氧量；预热后的二次冷风用于补充煤粉燃烧后期所需的氧量。

排烟温度测量装置3用于测量经过空气预热器1预热后的烟气温度，烟气速度测量装置4用于测量经过空气预热器1预热后烟气的速度。

本实用新型的排烟温度测量装置3包括热电偶、补偿导线、温度检测仪表，热电偶的测量端插入空气预热器后烟道2中，用于测量经过空气预热器1预热后的烟气温度，补偿导线用于对热电偶的冷端与温度检测仪表之间的温度差进行补偿，温度检测仪表用于对热电偶传输过来的温度信号进行显示；热电偶的冷端通过补偿导线与温度检测仪表连接，并将测量得到的经过空气预热器1预热后的烟气温度传输到温度检测仪表。

本实用新型的热电偶包括4支k型热电偶，4支k型热电偶的测量端采用缩径式测量端，用于减小热响应时间，提高测量精度，4支k型热电偶分别安装在空气预热器后烟道2中，每支k型热电偶的安装位置及测量端插入烟道的深度，必须按照网格法等面积划分原则的代表点来确定。

本实用新型的网格法等面积划分原则的代表点按照以下方法来确定：

(1)如图2所示，将烟道截面等分为4个区域a1、a2、b1、b2。

(2)如图3所示，用经纬线将a1截面分成若干等面积的接近于正方形的矩形，各小矩形对角线的交点即为烟气温度测点，矩形截面边长l或m与测点排数n的规定见表1：

表1矩形截面边长与测点排数的规定表

(3)对各测点的烟气温度逐点进行测量，计算所有测点的烟气温度平均值，将各测点的烟气温度测量值与烟气温度平均值进行比较，与平均值最为接近的测点即为截面a1代表点。

(4)用同样方法确定a2、b1、b2区域的代表点。

本实用新型的k型热电偶包括保护套管，用于提高抗烟气冲刷及抗振能力。

本实用新型的补偿导线选用与热电偶等分度的k型补偿导线，提高热电偶测量精度。

本实用新型的温度检测仪表直接利用所监测机组的集散控制系统。

本实用新型的烟气速度测量装置4包括差压测量仪、差压变送器、速度检测仪表，差压测量仪的测量端插入空气预热器后烟道2中，差压测量仪的另一端通过差压变送器与速度检测仪表连接，差压测量仪用于测量经过空气预热器1预热后的烟气差压，并将测量得到的经过空气预热器1预热后的烟气差压传输至差压变送器，差压变送器用于接收差压测量仪传输的差压信号转换为电信号，并将转换的电信号传输至速度检测仪表，速度检测仪表用于将差压变送器传输的电信号转化为速度。

本实用新型的差压变送器采用3051cd型差压变送器。

本实用新型的差压测量仪包括4支s型皮托管，每支s型皮托管包括全压测量孔，全压测量孔在安装时正对气流方向，以提高测量精度，4支s型皮托管安装在空气预热器后烟道2中，4支s型皮托管的安装位置及测量端插入烟道的深度，按照网格法等截面划分原则来确定，以提高排烟气速度测点的代表性，减少测量误差。

本实用新型的每支s型皮托管的安装位置及测量端插入烟道的深度，与同区域的k型热电偶一致，k型热电偶、s型皮托管两种测量装置并排安装在空气预热器后烟道2中。

本实用新型的速度检测仪表直接利用所监测机组的集散控制系统。

本实用新型的工作原理如下：

通过排烟温度测量装置3测量得到空气预热器后烟道2的排烟温度tpy；通过烟气速度测量装置4测量得到空气预热器后烟道2的烟气动压δp；将测量得到的排烟温度tpy、烟气动压δp引入到所监测机组的集散控制系统，所监测机组的集散控制系统根据公式计算出烟气速度m/s；其中，δp为空气预热器后烟气速度测量点的烟气动压，单位为pa，ρpy为空气预热器后烟气速度测量点的烟气密度，单位为kg/m³；烟气密度的计算公式为kg/m³，其中，ρ^b为标准状态下烟气密度，取值1.33kg/m³，k为热力学温标，取值273.15k，tpy为空气预热器后烟气温度测量点的热力学温度，单位为k，计算中按照空气预热器后烟气的热力学温度tpy＝273.15+空气预热器后烟气温度测量点的摄氏温度tpy进行换算。

根据公式计算空气预热器后烟气温度的算术平均值：℃；其中，tpy.ss为空气预热器1后烟气温度的算术平均温度，单位为℃；tpyi为从1到n点的空气预热器1后烟气温度，单位为℃；n为空气预热器1后烟气温度测点的具体数量，取n＝4。

最后得到考虑烟气速度的空气预热器后烟气的加权平均温度：℃；其中，tpy,jq为空气预热器1后烟气温度的加权平均温度，单位为℃；tpyi为从1到n点的空气预热器1后烟气温度，单位为℃；vpyi为从1到n点的空气预热器1后烟气速度，单位为m/s；n为空气预热器1后烟气温度、烟气速度两种测点的具体数量，取n＝4。

dg1004/18.5-ⅱ1型四角切圆锅炉及dc-1025/17.4-ⅱ14型“w”火焰锅炉的排烟温度、烟气速度测量结果见表2、表3。

表2dg1004/18.5-ⅱ1型锅炉排烟温度、烟气速度检测情况表

表3dc-1025/17.4-ⅱ14型锅炉排烟温度、烟气速度检测情况表

从表2、表3的计算结果来看，两种不同型号的300mw级锅炉排烟温度的算术平均值均小于考虑烟气速度的加权排烟温度，这是由于前者没有考虑不同测点所处位置烟气速度的不同，因此采用本实用新型的排烟温度监测系统，更精确地检测排烟温度。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。