[发明专利]炉膛辐射热流量分布测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电厂热能动力工程领域，涉及一种炉膛辐射热流量分布测量方法及系统，特别适用于测量炉膛不同高度多个位置上的辐射热流量，从而得到辐射热流量沿炉膛高度的分布。 

背景技术

由于电站锅炉炉膛容积大，燃料燃烧分布不均匀以及烟气沿流程温度变化剧烈，造成炉膛内某些区域的局部热流量有时会达到平均热流量的数倍以上，这些高热流区的蒸发管是安全运行的薄弱环节。在锅炉炉膛设计时，通常根据辐射热流量的经验分布校核蒸发管最高管壁温度，进行炉膛水循环动力设计，以选择受热管金属材料，保证炉膛水循环安全性。炉膛热流量分布是电站锅炉设计中最基本的经验数据，辐射热流量测量及分布规律研究是改进炉膛设计、提高运行可靠性的基础工作，该项研究在上世纪六十年代曾经得到广泛开展，前苏联在1969年颁布的锅炉热力计算标准中，给出了在当时技术背景下炉膛辐射热流量沿炉膛高度的变化曲线，并一直沿用至今；近年来，随着低氮氧化物燃烧器和超临界压力直流锅炉等先进技术大量投用和发电厂锅炉燃用煤煤质恶化，造成炉膛辐射热流量分布偏离了标准中推荐的曲线,炉膛受热面结焦腐蚀和超温爆管事故增加.因此，对于炉膛辐射热流量测量及分布的研究应进一步开展，为锅炉炉膛设计和超临界压力直流锅炉蒸发受热面节流孔布置提供更可靠的依据。 

目前，研究炉膛辐射热流量分布规律时，需要在炉膛内不同的高度布置大量热流量测点；由于锅炉炉膛容积大，所需的辐射热流计数量有时多达几十块，使用较多的一种辐射热流计通常配有水冷却系统，它通过测量热流流向上的金属温度变化而得到辐射热流量的数值，这一方法的缺点是:热电偶处于高温多灰环境中，系统可靠性差，测量工作量大。中国专利200910085715.0公布了上述这种配有冷却系统的辐射热流计；其它种类的辐射热流计还包括：中国专利98814340.2公布的一种基于材料处于辐射热流的条件下电阻发生变化的检测器；以及中国专利200410091166.5公布的一种适用于民居热流量计量的基于流体温度和流量测量的热扩散式热流量计.进行炉膛辐射热流量分布测量时，无论采用何种类型的热流计，都需要在炉膛不同高度上布置数量众多热流量测量点，测量成本高，且消耗大量人力。 

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种炉膛辐射热流量分布测量方法及系统，满足 炉内辐射热流量的多点测量要求，特别适合研究辐射热流量沿炉膛高度的分布规律。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是， 

一种炉膛辐射热流量分布测量系统，它包括水冷壁管，作为测量感应管，在该水冷壁管底部设有一个三通阀，分别与自省煤器入口的给水管路和水冷壁下联箱的管路连接；同时在该水冷壁管上布置一定数量的热电偶，用于测量管内介质温度，感应管被热电偶分成若干管段，每个管段上的辐射热流量根据该管段介质焓值的变化得到；正常运行状态下，感应测量管中的冷却介质来自水冷壁的下联箱，在测量状态下，冷却介质来自省煤器入口；所述热电偶在水冷壁管上每隔3到5米安装一根。 

一种采用炉膛辐射热流量分布测量系统的测量方法，它的步骤为： 

①以水冷壁管工质入口压力值和出口压力值两者的平均值作为水冷壁管中工质的压力p，根据水冷壁管中工质的压力p和各管段的测温值，计算各个管段两端的焓值， 

②利用各管段两端的焓值E计算各管段上的焓值变化△E； 

③利用各个管段上的焓值变化和管内介质流量计算各管段的吸热量； 

④该管段的吸热量除以它的受热面积，得到该管段的辐射热流量，即利用下式计算各管段上的平均热流量q (kW/m²)： 

q=mΔES]]>

其中，m为测得的管内工质流量，S为计算管段的辐射受热面积； 

⑤利用下式计算热流量系数η在炉膛相对高度x的分布： 

x=h/H    η=q/q₀

其中，x为炉膛相对高度，H为炉膛高度，q₀为平均热流量。 

所述方法中得到的各管段辐射热流量，每个管段上的辐射热流量和该管段在炉膛中的位置一一对应，由此得到辐射热流量沿炉膛高度的分布。