炉膛红外测温仪的制作方法

本实用新型涉及测量火电厂的锅炉炉膛的火焰温度的技术领域，特别涉及一种炉膛红外测温仪。

背景技术：

对于火电厂而言,通过对燃烧过程中的锅炉炉膛内的火焰的温度及其变化进行实时地检测,可以准确地掌握炉膛内的燃烧状态,在此基础上可以实现锅炉燃烧的优化，对锅炉燃烧的优化是火电厂安全、节能和减排的关键所在。而目前用于检测锅炉启动过程中火焰的升温速度的是可伸缩式的高温热电偶制作的烟温探头，而这类烟温探头只能在锅炉启动升温期间短时工作，在锅炉运行期间，必须将其收回，以免被烧毁，因此采用该形式的烟温探头不能实现对火焰温度的实时、连续地检测，也就是说，通过目前的烟温探头不能完整地检测到炉膛内的燃烧以及能量交换的实时状态。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，通过对炉膛红外测温仪的结构进行改进，使得红外测温计在锅炉运行期间能够连续、实时地检测炉膛内的火焰温度。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种炉膛红外测温仪。该炉膛红外测温仪包括：

套单元，包括壳体、冷却件和镜头套件；

其中，所述冷却件与所述壳体相连接，其中，所述镜头套件套设于所述壳体的外侧，且所述镜头套件包括镜头内套以及套设于所述镜头内套外侧的镜头外套；以及

红外测温计，置于所述套单元的腔体内，用于检测炉膛内的火焰温度。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述镜头外套的内侧沿周向设有环形凹槽，所述环形凹槽与所述镜头内套的外侧形成有密闭空间。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述镜头内套的外侧设有至少三个清扫斜孔，沿所述镜头内套的径向观察，所述清扫斜孔的孔径所围设的范围均落入所述密闭空间。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述清扫斜孔的轴线在竖直面上的投影与所述炉膛红外测温仪的中心轴线之间的夹角为30°～60°。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述镜头内套和所述镜头外套通过螺纹的方式相连接。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，该炉膛红外测温仪还包括压缩空气提供单元，所述压缩空气提供单元与所述冷却件和所述密闭空间分别连通，用于提供向冷却件和所述密闭空间提供压缩的空气源。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述套单元还包括固定件，所述固定件的第一端固定于炉膛的观火口处的密封钢板，所述固定件的第二端连接至所述冷却件。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述固定件和所述冷却件的连接处设有隔热垫。

对于上述炉膛红外测温仪，在一种可能的实施方式中，所述红外测温计测得的火焰温度信号通过电缆上传至显示记录终端。

有益效果

通过将保护红外测温计的镜头的壳体设置为双层结构，当高速气流通过气管接头到达密闭空间由清扫斜孔吹出时，在红外测温计的镜头外表面位置处产生的吸力可以很好地清扫镜头。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出本实用新型一个实施例的炉膛红外测温仪的结构示意图；

图2示出图1中局部A(镜头外套)的结构示意图；以及

图3示出图2的剖视示意图(B-B方向)。

附图标记列表

101、第一端法兰；102、第二端法兰；2、法兰连接管；3、隔热垫；4、法兰；5、冷却件；601、第一气管接头；602、第二气管接头；7、第一镜筒；8、清扫气管接头；9、镜头外套；10、第二镜筒；11、安装块；12、空气过滤器；13、第一保护盖；14、电缆；15、第二保护盖；16、镜头内套；17、清扫斜孔；18、环形凹槽；19、红外测温计。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出本实用新型一个实施例的炉膛红外测温仪的结构示意图。图2示出炉膛红外测温仪的局部结构(镜头外套)的示意图。图3示出镜头外套的剖视示意图。

如图1和图2所示的一种炉膛红外测温仪，主要用于实时、连续地测量锅炉炉膛内的火焰温度。该炉膛红外测温仪主要包括：

套单元，优选为钢制的保护套，主要用于实现红外测温计19在炉膛内的固定，以及保证红外测温计19在测温期间不被损坏等；

红外测温计19，其置于保护套内，属于锅炉炉膛专用的、用于测温的核心功能件，通过炉膛内的火焰的颜色来获得炉膛内的火焰温度(即火焰温度)；

冷却单元，主要完成对于红外测温计19以及套单元的冷却；以及

电缆14，其用于将红外测温计19获得的炉膛内的火焰温度信号接入DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)的4～20mA信号回路直接显示或者通过选配的数显表直读，也可以将火焰温度信号送入模拟信号的记录装置。一种可能的实施方式中，红外测温计19的电源线和信号线为四芯带屏蔽电缆。以接入DCS为例，电缆14的信号线连接到DCS系统，而电缆14的电源线和屏蔽线则连接到供电电源。

在一种可能的实施方式中，套单元主要包括壳体、镜头套件、固定件以及冷却件5。其中：

壳体主要包括沿着远离炉膛的方向依次设置的第一镜筒7、第二镜筒10、第一保护盖13和第二保护盖15，红外测温计19设于第一镜筒7和第二镜筒10之间形成的腔体内，其中红外测温计19的镜头置于第一镜筒7内。与镜头的位置相对应，在第一镜筒7的外侧设有镜头套件，用于对镜头进行清扫。在一种可能的实施方式中，可以在第二镜筒10的外侧设有安装块11，用于安装具有如标记、参数说明等功能的附加件(如名牌)。

第一保护盖13和第二保护盖15的作用是保护外测温计19的尾部和电缆不受一般撞击所伤。

参照图3，镜头套件主要包括镜头内套16以及套设于镜头内套16外侧的镜头外套9，作为一种可能的实施方式，二者通过螺纹匹配连接。其中，镜头内套16的外侧环面上设有若干清扫斜孔17，镜头外套9的内侧沿周向设有环形凹槽18。作为一种优选，清扫斜孔17的轴线在竖直面内的投影与炉膛测温仪的中心轴线以呈30～60°(如60°)夹角的方式布置。环形凹槽18使得装配完成后的镜头外套9和镜头内套16之间可形成一个密闭空间，清扫气管接头8能与密闭空间相通。

进一步参照图1，固定件主要包括通过法兰连接管2连接的第一端法兰101和第二端法兰102，其中第一端法兰101固定(如焊接)至炉膛的观火口处的密封钢板，第二端法兰102与法兰4通过螺栓相连接，作为一种优选，第二端法兰102和法兰4之间设有耐高温的隔热垫3。

冷却单元主要包括冷却件5以及气管接头(601、602、8)，其中的法兰4设于冷却件5靠近炉膛的一端，即通过法兰(102、4)实现了固定件与冷却件5的连接，冷却件主要用于对炉膛红外测温仪整体进行冷却，而炉膛红外测温仪用于防止锅炉运行期间由于锅炉炉膛出口的温度过高导致出现的过热结焦和管壁超温等现象；以及用于防止锅炉启动时由于锅炉炉膛出口温度升高太快而烧坏处于无蒸汽流过的再热器管(即干烧)；以及用于防止由于锅炉炉膛内的火焰偏向某一侧而导致出现的该侧的水冷壁发生磨损和/或结焦等现象；以及用于防止由于锅炉炉膛内的燃烧发生偏斜使得汽包和水位两侧出现严重偏差等现象，进而有效避免了该严重偏差可能导致的重大事故。作为功能介质的高速压缩空气(如可以经压缩机压缩环境空气之后获得)主要分为三个支路：第一支路的压缩空气通过空气过滤器12连接到镜头外套9处的清扫气管接头8，用作对红外测温计19的镜头的清扫。(第二、第三)支路的压缩空气则连接到冷却件5处的气管接头(601、602)，用于对炉膛测温装置的冷却。其中，压缩空气由第一支路经气管接头8到达镜头外套9和镜头内套16之间的密闭空间后，当该部分压缩空气由清扫斜孔17吹出时，高速喷射的压缩空气在清扫斜孔17的出口处形成射流而产生卷吸流动，该卷吸流动使得处于清扫斜孔17的出口处周围的空气不断地被抽吸，该抽吸可以使得密闭空间的腔内压力降至大气压以下，从而形成一定真空度。可以看出，由于对红外测温计19的镜头的外表面位置产生吸力，因此可以达到很好的镜头清扫功能。

本发明的炉膛红外测温仪对红外测温计19的工作环境进行了有效的固定、冷却和清扫，在能够保证红外测温计19能够准确测量炉膛内的火焰温度的前提下，进一步可以保证红外测温计19能够适应在线、长期、实时地测量环境较为恶劣(如高温、粉尘大)的炉膛工作环境内的火焰温度；且本发明的炉膛红外测温仪符合DCS系统的通讯要求；且由于炉膛红外测温仪采用钢制保护外壳，使得炉膛红外测温仪具有抗干扰能力强的优点。

通过将红外测温计19牢固地组装在钢制的冷却件5内，使得装置整体具有IP65的防护等级。在实际应用时，只需要在工作现场提供一个压缩空气源(如前述的通过压缩机对环境空气进行压缩，产生高速压缩空气)，通过对红外测温计19进行有效的冷却(主要是冷却件5与气管接头(601、602)的配合)以及对红外测温计19的镜头进行效果较佳的清扫(主要是镜头套件、清扫气管接头8与清扫斜孔17的配合)，即可实现本发明的红外测温计19在较为恶劣的炉膛环境下的在线连续工作。作为一种优选，红外测温计19的温度测量范围为200～1400℃，能满足火电站的锅炉用户的一般使用要求。此外，本发明的炉膛红外测温仪还具有安装方便、占用空间小、测量精度高等伴随优点。基于红外测温计19得出的火焰温度数据，通过进一步优化风煤比，将过量空气系数降低至合理范围内，可以提高炉膛的燃烧效率，有效防止局部火焰过热现象的出现，降低了NOX等污染物的生成。