[发明专利]一种炉膛温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电领域，尤其涉及一种炉膛温度测量方法。

背景技术

在火力发电机组中，锅炉分为两大类，一种为煤粉锅炉，另一种为循环流化床锅炉。前者，煤炭被磨煤机磨成粉状后通过送风机送进炉膛燃烧，后者主要是为了环保的需要，对一些含有大量煤矸石的劣质煤炭进行处理而出现的一种非主力发电方式。目前绝大多数的火力发电机组为煤粉燃烧方式。要保证炉膛安全运行，首要任务是保证火焰均匀燃烧，使炉膛各受热面均匀受热，使受热面温度时刻处于安全区间内。要达到这一目标，除了必须根据锅炉设计参数燃烧设计煤种外，运行中的一次风、喷燃器摆动、风向、二次风等都对温度场的分布有直接影响。温度场偏离设计值，轻者造成水冷壁金属管道的疲劳，缩短寿命，严重者直接造成水冷壁爆裂。因此，维持炉膛温度场的均匀燃烧事关发电的安全经济运行。

由于炉膛燃烧时中心温度达1000摄氏度以上，喷燃器出口处的温度也达数百度，无法直接测量，因此，目前还没有一套成熟的技术实现全炉膛在线测温。目前的测温方法有，运行人员定期的观察孔红外测温仪法，在线超声波测温法，在线激光测温法。无论超声波还是激光测温法，都需要在水冷壁上安装专门的发射和接收装置，不仅工程改动大，影响锅炉安全和效率，而且只测量一个截面的温度，实用价值不大，因此，两种方法都未得到大范围推广应用。

火焰检测装置是炉膛安全运行的必备装置。火检探头的前端是光纤透镜，与喷燃器安装在一起，对300MW机组来说，煤粉喷燃器一般布置在炉膛四角，分四层，共16个，包括三层四角的12个油火焰检测器，共有28个。600MW机组喷燃器为前后墙对吹方式，一般可达48个，1000MW机组则达到96个。火检探头可实现全炉膛立体观测。因此，利用火检信号观测温度不需要额外的工程改造，是在现有设备基础上的挖潜改造，具有重要意义和重大的经济社会效益。

从火焰检测原理上看，由于炉膛中红外光约占90％，可见光约10％，紫外光约占2％，因此，目前火检以检测红外光为主。红外光的检测一般采用硫化铅光敏电阻作为传感器。红外辐射越强，光敏电阻的阻值越小，因此，可通过检测光敏电阻的阻值的来检测红外光辐射强度。光电转换器将电阻转换为电压和电流信号，再通过模数转换(A/D)和采样处理后由计算机分析处理。从信号特征上看，燃烧中的火焰信号既有直流成分，也有交流成分。交流成分实际反映了火焰的闪烁特征，直流成分反应的是平均红外辐射成分，因此，采用直流成分便可间接获得炉膛温度。

发明内容

本发明通过对火焰检测器光纤传感器的电信号进行数字滤波，获得红外平均辐射强度，再通过将该强度信号与不同工况下的标准测量值进行多点测量和曲线拟合，最后获得该观测点的温度—辐射强度关系曲线，从而实现了炉膛的在线测温。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种炉膛温度测量方法，包括以下步骤：

1)直流信号检测与分离：通过对火焰检测装置中光电转换器的信号进行实时数字滤波分析，分离出其中代表红外平均辐射强度的直流成分；

2)冷态温度测量：观测点燃烧器投运前，测量该观测点的火检光纤透镜出口处的温度，以此作为该监测点的“初始”温度a₀；

3)热态温度测量：观测点喷燃器点燃后，调整给粉机转速，使得给煤量从最小到最大，分别测量给粉机不同转速时的温度值以及每个转速下火检信号的直流成分大小；

4)用线性回归方法拟合上述测量数据，得到该观测点的温度—辐射强度关系曲线，利用该曲线的函数关系，由实时测量的直流强度推算出其对应的温度；

5)定期修正：由于不同煤种的发热量不同，如果更换了煤种，则需重复进行步骤2)到步骤4)，以获得新的温度曲线。

所述步骤1)中分离出其中代表红外平均辐射强度的直流成分的具体方法为：

将经过数字滤波后的信号u(t)表示为一个基频为ω的傅立叶函数：