一种基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法与流程

技术特征：

1.一种基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，包括以下操作：

1)构建多点立体测量体系：

在锅炉水平烟道设置多列烟温测点：在三级过热器后侧、四级过热器后侧、二级再热器后侧分别设置一列等距分布的烟温测点，每列烟温测点与其前后受热面等距；烟温测点采用铠装热电偶进行温度采集；

2)将烟温测点所采集的温度修正为锅炉炉膛出口烟气温度：

烟气对热电偶的换热系数α，由下式计算：

α＝α_c+α_r (1)

式中：α_c、α_r—分别为对流和辐射换热系数，kW/(m²·K)；

α_c＝Nu·λ/L (2)

N_u＝CR_e^mP_r^0.3 (3)

式中：R_e—烟气的雷诺数，

Nu—烟气的努塞尔数，

P_r—烟气的普朗特数，

λ—烟气的导热系数，kW/(m·K)，

L—特征长度，取热电偶的保护管直径，m；

系数C和m取决于烟气R_e数的大小；当R_e值处于40～10³范围内时，C＝0.51，m＝0.5；当R_e＝10³～2×10⁵时，C＝0.26，m＝0.6；

α r = σ 0 ξ t c + 1 2 ξ f T f 3 1 - ( T t c / T f ) 4 1 - ( T t c / T f ) - - - ( 4 ) ]]>

式中：T_f、T_tc—分别为烟气真实温度和热电偶表面温度，K；

σ₀—波尔兹曼常数，σ₀＝5.67×10^-11kW/(m²·k⁴)；

ξ_tc—热电偶表面黑度；

ξ_f—烟气黑度；

ξ_f＝1-e^-KPS (5)

S＝3.6V/∑F (6)

K＝K_g+K_a (7)

K g = ( 7.8 + 16 r H 2 O 10 pr t S - 1 ) ( 1 - 0.37 × 10 - 3 T f ) r t - - - ( 8 ) ]]>

K a = 10 4 A ( T f ) 2 3 u 1 + 1.2 u S - - - ( 9 ) ]]>

u = A a r α y h 100 G a r - - - ( 10 ) ]]>

G a r = 1 - A a r 100 + 1.306 α g l V 0 H - - - ( 11 ) ]]>

V 0 H = 0.0889 ( C a r + 0.375 S a r ) + 0.265 H a r - 0.0333 O a r - - - ( 12 ) ]]>

式中：K—烟气介质的辐射减弱系数，

p—炉内介质压力，对一般锅炉取P＝0.1MPa，

S—辐射层有效厚度，

V—烟道空间被前后受热面和四面炉墙界限的容积，m³；

∑F—烟道空间界限内壁面总面积，m²；

K_g、K_a—分别为烟气中三原子气体和灰尘的辐射减弱系数，

r_t—三原子气体所占烟气的容积总份额，

—烟气中水蒸汽的容积份额，

u—烟气中灰尘的浓度，kg/kg，

A—系数，参照相关标准选定，

α_yh—烟气携带的燃料灰分的份额，参照相关标准选定，

G_ar—燃烧产物的质量，kg，

α_gl—过量空气系数，

—燃料完全燃烧所需要的理论干空气量，m³/kg,

A_ar、C_ar、S_ar、H_ar、O_ar—收到基的灰分、碳、硫、氢、氧；然后计算炉膛出口的烟气温度，公式如下：

T_f＝ξ_tc×σ₀×(1-ξ_f)(T_tc⁴-T₂⁴)/α+T_tc (13)

式中T₂是冷壁表面计算温度，采用下式得到：

T i = Σ j = 1 n T i , j / n + ΔT i , j + 10 - - - ( 14 ) ]]>

式中：T_i—第i面冷壁表面温度，K，

T_i,_j—组成第i面冷壁第j根炉管管管壁温度，K，

ΔT_i,_j—组成第i面冷壁第j根炉管管壁温度修正温度，K；

n—组成第i面冷壁的炉管根数；

当冷壁截面为烟气时，冷壁温度T_i直接取为烟气温度T_f；计算出每个T_i，i＝1～6后，冷壁表面计算温度按照面积加权平均计算：

T₂＝∑(T_iF_i)/∑F_i (15)

式中：T₂—冷壁表面计算温度，K，

T_i—第i面冷壁表面温度，K，

F_i—第i面冷壁表面积，m²；

按照上述公式迭代计算T_f，直到T_f的计算值和假设值误差<1K时收敛，此时的计算值即为修正后的锅炉炉膛出口烟气温度；

针对每个烟温测点分别计算其各自的修正温度；

将烟温测点的热电偶周围各冷壁以锅炉中心线划分为左右两部分，左侧为A侧热电偶周围冷壁，右侧为B侧热电偶周围冷壁；(10)式中，Ti是第i面冷壁表面温度，i＝1～6，表示热电偶上下左右前后六个平面；上面为顶棚过热器或水平烟道上包墙或烟气；下面和前面为烟气；后面为左右侧水冷壁或者水平烟道左右侧包墙；左右面为过热器或再热器各管屏最外圈炉管组成的受热面，最上面热电偶左右面为过热器或再热器最外圈炉管组成的受热面的上半部分，最下面热电偶左右面为过热器或再热器最外圈炉管组成的受热面的下半部分，中间热电偶左右面为过热器或再热器最外圈炉管组成的受热面的中间一半部分。

2.如权利要求1所述的基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，在机组运行时，分布式控制系统DCS实时采集烟温测点的热电偶测量值，在DCS画面上展示并同步发送数据至电厂的SIS系统，SIS系统接受DCS传来的数据后，在自身实时服务器存储后将数据传至管理信息系统MIS镜像数据服务器储存；在MIS系统上，针对SIS系统的计算服务器实时读取数据服务器中热电偶测量值，并同步修正烟温测量值，消除因热电偶周围存在温度较低的受热面而造成的测量值偏低，给出实际烟气温度。

3.如权利要求2所述的基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，集控中心DCS画面上看到烟温在线实时测量值，同时在SIS页面的生产过程中看到烟温在线实时测量值和修正后的烟温值。

4.如权利要求1所述的基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，所述的烟温测点采用设有套管的镍铬-镍硅铠装热电偶，其进入炉膛深度不低于200mm。

5.如权利要求4所述的基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，套管的一端与锅炉炉管间的鳍片固定连接，另一端通过法兰与铠装热电偶固定连接。

6.如权利要求4所述的基于多点立体测量的锅炉出口烟温实时测量方法，其特征在于，所述的每列测点横向位置与其前后受热面等距，纵向位置沿水平烟道高度方向等距分布。