一种在线监测超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布的新方法
【专利摘要】本发明涉及一种在线测量超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布的新方法，是在超临界锅炉螺旋水冷壁面特征管关键点背火侧点焊热电偶，将温度信号经过常规的方法实时采集传入计算机后，就可以用同根管子相邻测点间工质焓增乘以平均工质流量除以辐射面积求出两点间平均热负荷。光滑连接实时获得的水冷壁各管上吸热热负荷数值，就在线得到水冷壁壁面沿炉膛高度的吸热热负荷分布曲面图，它可以实时反映出水冷壁沿炉高吸热热负荷的变化情况。
【专利说明】一种在线监测超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布的新方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线监测超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布的新方法。本方法应用于超临界螺旋水冷壁管圈布置的锅炉，涉及能源动力等领域。
【背景技术】
[0002]超临界锅炉大部分采用螺旋水冷壁管圈的设计，目的是使各水冷壁管受热均匀，减小螺旋水冷壁出口温度偏差。超临界锅炉燃烧方式一般采用煤粉的悬浮燃烧，经过磨制的煤粉颗粒喷入炉膛，在炉膛内进行剧烈的化学反应，释放出热量，被炉膛四周的水冷壁吸收。燃烧中心的温度可以达到1400°C以上，如果燃烧中心位置不合适或热负荷分布偏差过大，会发生高温腐蚀、结渣、熄火等危害设备及危及安全运行的隐患。所以，水冷壁的热负荷分布情况对于燃烧调整具有重要的参考意义。一般锅炉的燃烧调整试验中采用热流计伸入炉膛中对这一点的热负荷进行测量，但是，这样进行测量的位置非常有限，并且也只能由专业人员在试验阶段进行测量，有很大的局限性。而在线监测可以采用在水冷壁管的向火侧与背火侧加装温度测点通过计算获得，但是采用这种方法向火侧的测点经不起长时间的考验。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有测量方法和方式的不足，提供新的一套可以在线测量水冷壁吸热热负荷的新方法，可以实时监测水冷壁沿炉膛高度的吸热热负荷分布情况，对燃烧调整、水冷壁吹灰优化等具有实用的价值。
[0004]由于在锅炉在超临界参数条件下，水的焓值与温度是--对应的，而水冷壁管的背火侧管外温度与工质温度基本上是一致的。所以为实现在线监测热负荷的目的，本发明根据上述超临界锅炉的特点和传热的基本原理及背火侧测点安装方便的原则，在螺旋水冷壁管圈上有针对性地选择若干根特征管子，在其管外背火侧安装温度测点，根据这些测点的温度数据按一定的计算模型计算出两测点间的平均吸热热负荷数值，实时显示水冷壁沿高度的吸热的动态热负荷分布情况。
[0005]本发明的核心技术是根据超临界锅炉水冷壁的特点及结构，在不同水冷壁管子关键点的背火侧安装热电偶测点，由测点温度及工质压力在线计算管内工质焓值，根据工质的焓增及锅炉出力情况计算出相邻测点间的水冷壁吸热量，由受热面的面积即可得出该管段的平均热负荷大小。于是，每个面的水冷壁墙上有5?10根不同标高管子的平均热负荷数值，就可以获得该面墙沿高度上的热负荷分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的一种在线监测超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布新方法中，关于水冷壁测点背火侧安装方法的断面图。
[0007]图1中，I为锅炉水冷壁管，2为锅炉水冷壁管连接的鳍片，3为安装于水冷壁管背火侧中点的热电偶，4为水冷壁的保温层。
[0008]图2为在线测量超临界锅炉水冷壁烟气热负荷分布新方法中水冷壁测点布置的示意图，可以根据实际情况选择5?10根水冷壁管，在每根管的弯头附近的背火侧中心点安装热电偶，遍布整个螺旋管圈。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
[0010]本发明的一种在线监测超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布新方法，如图1所示，主要包括在水冷壁管I的背火侧中心点点焊热电偶3，将热电偶3严密包裹于水冷壁保温层4中并固定。
[0011]由超临界锅炉水冷壁的传热特性可以知道，背火侧的管壁温度与工质温度基本上接近相等，根据上述热电偶3测得的值以及与工质的压力可以得出到工质的焓；选择5?10根距相同的管子，每根管子在水冷壁墙角弯头附近的背火侧安装热电偶，用同一根管子相邻两点的焓差乘以工质的平均流量即为这两点间工质的吸热量，除以这两点间的辐射受热面的面积就可以得到这两点间的平均热负荷。每个面的水冷壁墙上都有5?10根可以计算出平均热负荷的管子。这样就可以用5?10个平均热负荷数据表示该面水冷壁墙沿高度的热负荷分布的特性。
[0012]在水冷壁上按照图1的方法在这些特征管关键点的背火侧安装温度测点，这样就可以在线获得这些水冷壁节点上吸热的热负荷，这些值随着炉膛热负荷、水冷壁积灰等影响而显示出不同的水冷壁吸热负荷的大小，将这些点的吸热热负荷值在沿炉膛高度方向进行数学方法处理，就可以应用计算图形技术描绘出一张水冷壁面吸热热负荷分布曲面图，反映出水冷壁吸热的变化情况。对于燃烧调整及水冷壁面上的高温腐蚀、积灰、结渣等情况提供重要的数据支持。
【权利要求】
1.一种在线测量超临界锅炉螺旋水冷壁烟气热负荷分布的新方法，其特征在于在超临界锅炉螺旋水冷壁特征管的关键点背火侧有的放矢地布置温度测点——水冷壁管(I)背火侧中心点点焊热电偶(3)。
2.将各根水冷壁管各关键点热电偶(3)温度信号通过数据采集与传输至专用的计算机，由定制的计算软件就可以根据相邻点工质的焓差与平均工质流量乘积除以辐射受热面积得到相邻点间管子的平均热负荷。
3.在线实时监测获得的水冷壁节点上吸热热负荷数值，经数学方法处理得到水冷壁壁面沿高度的吸热热负荷分布曲面图，可以实时反映出水冷壁吸热负荷的变化情况。
【文档编号】F22B37/38GK104235823SQ201410541464
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】陆方, 邹堃, 胡震, 邬蓉, 许振锋, 屠志球, 王衡 申请人:上海望特能源科技有限公司, 上海上电漕泾发电有限公司