锅炉炉膛温度测量技术的重大突破
锅炉炉膛温度测量技术的重大突破
发布: | 作者:－－ | 来源: －－ | 查看:415次 | 用户关注：
一、锅炉炉膛温度(场)测量的重要性
　　火电厂锅炉燃烧优化是火电厂安全、节能和减排的关键所在。长期来没有一种可靠和准确的测量炉膛温度(场)的手段，使优化燃烧失去直接监控和判别的依据。炉膛温度(场)测量的重要性表现为：
　　1)监控炉膛出口温度
　　◆ 防止出口温度过高导致过热器结焦和管壁超温
　　◆ 防止启动时出口温度升高太快和烧坏处于无蒸汽流过的再热器管(干烧)
　　◆ 监控出口温度判别水冷壁吸
　　　　一、锅炉炉膛温度(场)测量的重要性
　　火电厂锅炉燃烧优化是火电厂安全、节能和减排的关键所在。长期来没有一种可靠和准确的测量炉膛温度(场)的手段，使优化燃烧失去直接监控和判别的依据。炉膛温度(场)测量的重要性表现为：
　　1)监控炉膛出口温度
　　◆ 防止出口温度过高导致过热器结焦和管壁超温
　　◆ 防止启动时出口温度升高太快和烧坏处于无蒸汽流过的再热器管(干烧)
　　◆ 监控出口温度判别水冷壁吸热情况优化吹灰控制
　　◆ 控制不同负荷下的合理炉膛出口温度，合理分配辐射热和对流热的比例，减少过热器和再热器的喷水量，提高回热效率(例如：对于300MW机组，再热器喷水每减少10t/h，煤耗降低约1.91g/kwh)。
　　2)矫正燃烧不均衡
　　◆ 及时发现和矫正两侧烟温、汽温的偏差
　　◆ 防止烟气偏向一侧导致该侧水冷壁磨损、结焦
　　◆ 防止燃烧偏斜导致汽包水位两侧严重偏差，发生重大事故(据调查，燃烧偏斜有时可导致汽包水位左右侧实际偏差达100-200mm)
　　◆ 防止局部过热而流渣
　　3)提高燃烧效率
　　◆ 优化风煤比，将过量空气系数降低至合理范围内
　　◆ 均衡各侧(角)燃烧器的风量分配
　　◆ 控制火焰中心高度，使煤粉在炉膛内充分燃尽，又确保合理的热量分配
　　◆ 为优化燃烧控制系统提供更直接判据，使优化系统更具可操作性
　　4)降低污染物排放
　　◆ 防止出现局部火焰过热，降低NOX生成(当局部火焰温度达到1482℃时，NOX生成将成指数级增加)
　　◆ 对于配置有脱硝装置的锅炉，由于烟气中NOX含量降低，可大大降低脱硝装置运行费用
　　二、传统炉膛温度测量技术的现状和缺点
　　正因为炉膛温度测量如此重要，长期以来人们进行了大量研究，开发出了各种不同原理的测量装置，但由于其固有的缺点，应用情况一直不佳，甚至大部分锅炉上至今仍是一个空白，使锅炉燃烧监控失去了一个重要依据。
　　传统炉膛温度测量装置主要有接触式(伸缩式温度计)和非接触式两类，而非接触式常见有辐射式温度计和光谱图象检测系统，这些技术存在的缺点是：
　　1)接触式(伸缩式温度计)
　　目前300MW及以上机组的锅炉均配供有价格昂贵的测量炉膛出口烟气温度的伸缩式温度计，但由于探针深入炉膛很长，笨重、易变形卡涩，故障率高，因此，许多电厂实际上已停用。此外，探针受耐温限制，一般仅在锅炉启动时伸入炉膛测量出口烟气温度，当烟温达到一定值时，必须马上退出炉膛，因此，其允许使用温度范围和作用也有限。
　　2)辐射式温度计
　　众所周知炉膛烟气辐射大多不在可见光范围内，因此，目前常见的辐射式温度计主要是红外式温度计，它测量表面或区域的红外光强度。由于炉膛烟气是气态发光，温度分布不均匀，成分不固定，再加上飞灰颗粒辐射的存在，因此，组成的光谱波长和穿透力等不确定，从而导致被测区域不确定，测量误差大。由于上述缺点影响了辐射式温度计在锅炉炉膛烟气温度测量领域的应用。
　　3)飞灰颗粒辐射光谱测量
　　这类温度测量系统是利用图像检测炉膛烟气中主要是飞灰颗粒辐射的可见光(包栝一定波长红外光，以提高温度测量上限)，经计算机进行极其复杂的图象处理，从而得到炉膛内烟气的温度分布。由于受飞灰颗粒成分浓度和分布的影响，镜头污染以及复杂图象处理算法等影响，测量误差大;被测量区域也存在很大的不确定性。加上采光系统复杂，结焦或积灰使镜头保养困难，可靠性差，价格昂贵。从而使这类系统在炉膛烟温测量的工程实际应用中受到限制。
　　三、当代最新炉膛测温技术&&声波测温系统
　　1)声波测温技术的基本原理
　　早在上世纪八十年代末，美国和日本专家就声波测量炉膛烟气温度进行了研究。声波测量的原理是基于声音的传播速度直接随介质温度而变化。
　　根据通用气体有下列关系式：
　　p=&RT------------------------------(1)
　　p&&压力
　　&&&密度
　　R&&通用气体常数
　　T&&绝对温度
　　而声速与压力、密度和定压定容下的比热有下列关系式：
　　C2=rp/&------------------------------(2)
　　C&&声速
　　R&&定压定容状态下的比热
　　从以上两个关系式可以导出声波测温系统的下列基本关系式：　　
　　式中：
　　△t&&声波传播时间
　　△l&&声波传播距离　　
　　从(4)式可知，声波测温系统的误差主要来自三个方面：
　　a)声波测温系数()的影响
　　众所周知，烟气成份、含尘量以及流速均对测温系数有影响。对于石化系统的焦化加热炉，由于该系数变化而导致测温误差有时可超过1%。但是，对于电站锅炉，测温系数对测温的相对影响不大。
　　b)声波传播距离的测量误差
　　声波从发生器到接受器间的距离，必须精确测量以防止产生误差。此外，由于锅炉热态膨胀会改变声波传播距离，从而导致附加误差，因此，当差异较大时也必须进行修正。
　　c)声波传播时间的测量误差
　　大型锅炉炉膛内声波从发生器到接受器的传播时间在10-30ms间，为了减少传播时间测量误差必须要求发生器发出的声波前沿陡峭，在50us以内，并且计算机应能快速采集到。
　　2)声波测温技术的优点
　　声波测温技术与传统炉膛测温技术相比有下列明显优点：
　　◆ 精确度高，不受辐射等不确定因素的影响，其精确度可以达到&1%。
　　◆ 测量温度范围广，在锅炉全负荷范围内均可使用
　　◆ 测量空间不受限，不仅可以测量平均温度，还可以确定炉膛温度场分布
　　◆ 测量灵敏度高，实时性好
　　◆ 可维护性好
　　3)声波测温技术工程应用的重大突破
　　声波测温技术进入锅炉上成功应用需要克服一系列技术上的挑战，这大约经历了二十多年的努力。目前，美国Enertechnix公司开发的核心技术成功解决了工程应用方面的一系列难点，推出的PyroMetrix声波测温系统已经广泛应用在美国、欧洲和亚洲多个国家的电厂。　　
　　PyroMetrix声波测温系统主要有下列核心技术：
　　a)高强度、前沿刚劲的声波发生器(ASG)
　　Enertechnix公司开发的气动声波发生器能发出高强度(&170dB)的声波,测量距离达30米,声波前沿刚劲陡峭(&50us)， 温度测量范围广(-18~1926℃)，测量准确度达到&1%。
　　b)精密小型接收器(ASR)
　　接收器只需在水冷壁管间的鳍片上开￠12.7mm小孔就可以监听发生器发来的声波，安装方便。
　　c)多接收器处理技术
　　一个声波发生器发出的声波可以有多个接收器同时监听，一个控制平台可采用多达16个发生器和接受器,比起一个发生器对一个接受器的系统来说，不仅简化了系统，更重要的是大大减少了锅炉上安装发生器必须在水冷壁弯管开孔带来的麻烦。
　　d)通过特殊算法计算炉膛温度场
　　图3为典型的2个ASG，6个ASR，锅炉炉膛温度测量系统配置图。
　　通过测量得到8个通道上烟气的平均温度，再经计算机特殊算法处理得到炉膛温度场分布(图4)，并在DCS显示器上呈现出来，指导运行人员操作。
　　必要时还可以实现三维空间的温度场测量和显示(图5)
　　e)高灵敏度检测泄漏
　　接收器接收炉膛内部各种声波(图6)，通过声波强度与持续时间的对比筛选，可以方便地将炉管泄漏声音和别的噪音(例如吹灰)区别出来，及时发出炉管泄漏报警，使该系统同时还具有检测炉管泄漏的功能。　　
　　四、结束语
　　继锅炉汽包水位测量技术在我国取得重大突破，并成功应用于我国上百台锅炉上后，锅炉炉膛声波测温技术在国际上成功应用是当前国际上火电厂极其重要而有很大难度的热工测量技术的又一个重大突破。作者相信声波测温系统在我国火电厂的成功应用必将对火电厂安全、节能和减排产生重大影响。
本页面信息由华强电子网用户提供，如果涉嫌侵权，请与我们客服联系，我们核实后将及时处理。
应用与方案分类
&&& 目前，处理器性能的主要衡量指标是时钟神明帮助七大电厂对锅炉燃烧器温度场进行测量诊断_上海神明控制工程有限公司
神明帮助七大电厂对锅炉燃烧器温度场进行测量诊断
2015年下半年，神明工程团队使用先进的PTMS-0100 便携式温度场测量装置，先后为上海、江苏、陕西、福建、内蒙古的七家电厂8台机组进行了锅炉燃烧器火焰的温度场测量，测量深得各电厂好评。
电厂一致认为通过温度场测量数据，可以更直观地了解锅炉实际燃烧状况，炉膛内的燃烧温度场变得透明、清晰，为后续优化燃烧奠定数据基础。
我们致力于提供安全燃烧和节能燃烧的产品和解决方案。
从始至今，“安全”一词就是SME名称不可或缺的一部分。而最能体现“安全”精髓的，就是我们在火焰检测领域的产品应用。我们一系列优质的火焰检测产品、系统集成和应用成
Safe-Fire MB-3在保证雾化效果的同时，克服了油枪进/退容易卡涩的难题，并具有高可靠性和使用寿命。
Safe-Fire燃烧器火焰温度场测量系统通过对每个燃烧器火焰温度场的精确测量，优化燃烧器火焰温度场的分布，为用户进行燃烧诊断提供非常关键的数据。
Safe-Fire炉膛燃烧器诊断系统通过对每个燃烧器火焰温度场、氧量和每个燃烧器二次风流量的精确测量， 优化燃烧器火焰温度场的分布和每个燃烧器的配风。 使每个燃
神明帮助七大电厂对锅炉燃烧器温度场进行测量诊断
上海神明控制工程有限公司
地址：中国上海市徐汇区桂平路391号新漕河泾国际商务中心 A楼7层，邮编：200233
电话：+86 21 　
服务热线：400-920-9677
传真：+86 21
Web Design by
| Powered by您的位置： &
声学锅炉二维温度分布测量方法及仿真分析
优质期刊推荐最新公告：目前，本站已经取得了出版物经营许可证 、音像制品许可证，协助杂志社进行初步审稿、征稿工作。咨询:400-675-1600
您现在的位置：&&>>&&>>&&>>&&>>&正文
电站锅炉炉膛温度测量
定制原创材料,由写作老师24小时内创作完成,仅供客户你一人参考学习,无后顾之忧。发表论文
根据客户的需要,将论文发表在指定类别的期刊,只收50%定金,确定发表通过后再付余款。加入会员
申请成为本站会员,可以享受经理回访等更17项优惠服务,更可以固定你喜欢的写作老师。
《中国测试杂志》2014年第三期1锅炉炉膛温度测量方法的发展现状基于物体的某些物理化学性质（几何尺寸、热电性、电阻率、荧光性和光谱特性等）与温度间的关系，形成了众多的温度测量方法。它们在实际应用中都取得了一定的成果，有效地监测了锅炉燃烧时的炉膛温度，为控制锅炉稳定燃烧、提高锅炉燃烧效率、提供保障起到了一定的作用[4]。1.1热电偶测温热电偶是基于塞贝克效应原理进行工作的。在测量炉膛温度时把测量端伸入到炉膛中，当测量端与烟气处于热平衡状态时，测量端的温度就是被测点的温度。热电偶结构简单，测温范围大，互换性好。但是由于受到感温元件耐温性能的限制，只能做短时间的测量。由于热电偶的探针是通过开孔伸入炉膛，比较笨重，易变形卡涩，故障率高且就地操作费时费力。目前，热电偶主要是在锅炉进行热态特性试验时或者处于初始燃烧状态时，指导锅炉送粉与送风，当锅炉正常稳定运行时，一般只选择锅炉个别关键部位进行检测。1.2红外光谱测温利用红外光谱测温法测量炉膛温度，实际上就是测量炉膛中一定波长范围内某一气体的辐射能量，然后根据公式求出烟气的温度，得到炉膛温度场。由于在锅炉燃烧过程中会产生很多气体，成分十分复杂且存在着大气干扰和吸收，为了准确测量烟气的温度，选择窄带红外光谱成为必然。CO2是化石燃料燃烧后的共有产物，并且其红外光谱波长范围比较窄，因此红外光谱测温仪大都是采用带有特殊设计的红外滤色镜的薄膜热电堆，滤除其他波长的红外能量，通过接收高温CO2气体的红外光谱辐射能进行分析[6]，以得到烟气温度。此类产品是基于高温CO2气体的光谱分析，因此对所测环境的CO2浓度有一定要求，浓度过低之处测量误差较大，加之多个测温探头之间数据不能联合处理，目前该类产品一般仅用于替代炉膛烟温探针进行炉膛出口烟气温度的测量。1.3光纤测温光纤测温法是以光纤作为传递温度信息的载体，是随着光纤技术发展起来的一种测温方法。它是通过选择耐温可达2000K的蓝宝石单晶光纤作为基体，在其端部涂覆铱等金属薄膜构成黑体腔，将其伸入高温火焰中，黑体腔会和火焰达成局部热平衡，且通过光纤将辐射能量传送给光电检测系统，利用双色测温方法或者单波长测温法进而可以测量出被测火焰温度[7]。光纤温度计具有测温上限高、精度高、动态响应快等优势。1.4辐射测温电站锅炉炉膛中发生的燃烧过程伴随着强烈的辐射能传递过程,温度测量一般基于普朗克辐射定律。在一个典型的彩色CCD摄像头测温系统中，火焰的图像通过摄像头摄取并且经过像素处理后，以数字的形式存储在计算机内，根据比色法测温原理[8]，就可以进行炉膛中单点的温度计算。随着计算机技术的进步，基于数字图像处理的测温技术得到了迅速发展。如英国格林尼治大学的阎勇教授与中科院工程热物理所合作，采用CCD摄像头基于双色法火焰监测系统能够实时定量测量火焰温度场分布[9]。葡萄牙的Correia等将火焰辐射的吸收度考虑到传统的CT算法中，提高了测量的准确性[10]。清华大学吴占松教授，建立了火焰亮度和火焰温度之间的关系[11]，提出了一种适应非对称火焰三维温度分布测量的重构算法[12]。上海交通大学的徐伟勇教授将图像处理技术和光纤传像技术应用于锅炉火焰检测当中，试制了国内第一台智能型锅炉燃烧器火焰检测装置[13]。东南大学的王式民教授提出了“全炉膛灭火”加“全炉膛火焰图像证实”的共同判别来确认炉内熄火[14]，提出了用于重建火焰三维温度场的光学分层成像的理论方法。华中科技大学的周怀春教授等提出了基于图像处理及辐射传热逆问题求解的二维炉膛温度场重建方法[15]，对“W”型火焰锅炉炉膛温度场的可视化进行了实验研究[16]，模拟研究了温度场重建方法，并开展了利用正则化方法，采用迭代的手段完成炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建、三维温度场在线检测与分析的实验研究[17]。浙江大学岑可法院士领导的课题组，提出了采用双色法从彩色火焰图像中计算火焰温度图像的方法，其后采用基于区域重建的方法，利用CCD摄像头进行了火焰三维温度场和浓度场的同时重建研究[18]，探讨了温度场和浓度场对火焰辐射图像的影响，研究了火焰辐射吸收系数与粒子浓度的关系，给出了温度场和浓度场同时重建的控制方程[19]，完成了在不稳定火焰中排烟温度与体积分布的同时估计[20]。基于数字图像处理的测温技术基本上都是在实验室条件下进行设计和验证的，在不考虑误差的理想情况下可以相当精确地重建出温度场。从目前对炉膛火焰图像处理的研究来看，火焰图像处理技术具有广阔的发展前景，但是在温度场三维重建以及温度场在线测量等方面此技术还有许多需要改进和完善的地方。1.5声波测温随着新型检测技术的发展，声学测温法在近些年得到了很大的发展，利用烟气的物理特性记录可测温度，不受辐射的影响，而且测量是瞬时的，没有温度漂移。基于声波在气体介质中的传播速度是该气体介质绝对温度的单值函数。当煤粉在锅炉炉膛中稳定燃烧时，气体的组分和他们相对量是已知的而且在很小范围内变化，因此通过测出声波在介质中的飞行时间，声波发射端和接收端之间的距离，就可以算出声波在介质中的传播速度，进而可以得出气体介质的温度。在同一时刻，通过声波发射端和接收端进行测量得到不同路径上的数据，经过相应算法处理便可以重建出炉膛在声波路径二维平面上的温度场。国内外对声学测温法在锅炉炉膛燃烧中的应用进行了广泛的研究。国外的学者研究较早[21]，开发了基于该原理的多款测温产品，具有代表性的有美国Enertechnix公司开发的PyroMetrix声波测温系统和美国SEI公司开发的BoilerWatch声波测温系统。对于声学测温来讲，声波飞渡时间的精确测量和炉膛截面温度场的重建是最为关键的技术。国内的研究主要集中在高校等科研机构[22-24]，华北电力大学的安连锁教授[25]通过基于信号互相关分析和基于代数重建的算法有效地解决了声波飞渡时间的测量和炉膛温度场重建的问题。沈阳航空工业学院的田丰等[26]做了优化温度场重建算法的研究工作，并且在燃煤锅炉炉膛现场进行了许多详尽而丰富的相关冷态实验，取得了不错的效果。但是锅炉炉膛温度场声学测量是一个跨学科的研究项目，需要复杂和细致的研究分析，尽管取得了一定的成果，但是还存在不少问题。典型的问题比如：由于计算的时候都是将声波在炉膛中传播路径按照直线进行处理，而实际上由于炉内烟气温度梯度的存在以及烟气的流动，声波在炉内并不是严格按照直线的方向传播，因此必须考虑声波在温度场传播中由于折射导致的弯曲效应问题，找到减小甚至消除折射带来误差的方法。2基于激光光谱的炉膛温度测量基于激光光谱的测温技术是一种较新的温度测量技术，具有测量准确、反应速度快、非接触的特点。激光光谱测温技术其核心是可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS），对于非均匀分布的流场，通过设计多光路测量系统，将TDLAS与图像重建技术相结合来得到被测区域的内部信息，即确切的空间分布情况，可以实现温度二维分布测量[27-28]。基于激光光谱的炉膛参数检测技术只需要待测气体的一条特征谱线[29]，在谱线的选择方面要尽量避免其他气体谱线的干扰。国内外学者对利用TDLAS技术实现气体温度测量做了大量的研究工作，Beer等人介绍了TDLAS技术测量的原理[30]，提出了Beer-Lambert原理。Gouldin等人利用反演算法改善了测量区域边界处浓度分布不均的场重建问题[31]。李宁等人在进行气体浓度温度二维分布重建研究时，采用时分复用技术[32]来减少投影光路布置数量，增加气体吸收测量信息，并且结合遗传算法和模拟退火算法，建立了燃烧环境下H2O浓度温度二维分布模型[33]。鲍伟义等人针对气体检测时谐波谱线发送畸变的问题，提出了在波长调制过程中采用同步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变。刘文清等人对激光直接吸收光谱中的吸光度和吸光度积分反演算法进行了研究，运用了分段多项式基线拟合方法来消除激光器光强波动的影响，再利用非线性拟合算法进行线形拟合来获取积分吸光度[34]。宋俊玲等人采用时分复用技术，利用代数迭代算法实现了燃烧温度场和浓度场的二维分布重建[35]。但是多数研究主要局限在试验研究阶段，将基于激光吸收光谱的测温技术运用于电站锅炉炉膛测温中还需要很多研究工作。3基于激光光谱的炉膛温度测量应用实例美国佐炉科技公司与斯坦福大学高温气体动力学实验室联合开发的ZoloBOSS激光测量系统就是基于激光光谱测温原理而研制的。通过在美国、韩国多家电站中的应用，效果显著，能够准确而快速地测量炉膛温度场，从而有效地指导锅炉燃烧优化，提高锅炉燃烧效率。在国内的一台680MW机组燃煤锅炉上进行了激光光谱炉膛温度场测量与重建实验研究。ZoloBOSS激光测量系统由6×6的光栅组成，共有12条光路穿越燃烧区域，将炉膛内测量平面划分为若干个测量区域。在温度场重建的试验过程中，为了更加准确直观地表征炉膛二维温度场信息，首先进行炉膛的基准试验，目的是保证准确的炉膛燃烧区域状态。在锅炉运行过程中，通过系统测量炉膛温度，采用相应的温度场重建算法得到炉膛二维截面处的温度场情况如图1所示，可以看出火焰中心位置偏向左墙。10试验人员根据摸索的控制规则调整二次风门开度，最终使得火焰中心向炉膛右墙偏移的同时稍稍向前墙移动。通过调整之后测量的温度场看出，火焰中心被调整至炉膛中部，火焰均匀地充满炉膛。调整后的温度场重建图像如图2所示。4结束语一种能够准确获取炉膛温度的测量系统，对指导锅炉燃烧具有重要意义。随着对复杂热力系统认知的加深，新型检测技术如声学测温以及激光测温的出现，将会更加准确地测量电站锅炉炉膛的温度，为实施锅炉燃烧优化技术带来机遇，在保护环境的同时，切实提高火力发电企业的经济效益。作者：王东风刘千单位：华北电力大学自动化系中国测试杂志责任编辑：田老师&&&&阅读：人次
上一个文章： 下一个文章：
科技杂志栏目导航
科技杂志相关期刊
?&&&?&?&&&?&?&&&?&?&&&?&?&&&?&?&
科技杂志热门范文
[<font color="#FF]
[<font color="#FF]
[<font color="#FF]
[<font color="#FF]
科技杂志相关文章火力发电厂锅炉炉内温度场在线测量技术研究综述_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
火力发电厂锅炉炉内温度场在线测量技术研究综述
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用0下载券
想免费下载更多文档？
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩2页未读，继续阅读
你可能喜欢