炉膛温度测量技术的重大突破

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1、-.锅炉炉膛温度测量技术的重大突破侯子良(过程自动化技术中心100011)[摘要]本文阐述了锅炉炉膛温度(场)测量的重要性，分析了传统炉膛温度测量技术的缺点，以及由此导致目前炉膛温度测量根本上还处于空白的现状。作者与有关专家一起，经过一年多的调查研究，包括实地考察，在文中向读者详细介绍了国际上最新推向市场的先进炉膛声波测温系统，作者认为，这是火电厂极其重要而有难度很大的一种热工测量技术的重大突破，它的推广应用必将对我国电站锅炉平安、节能和减排产生重大影响。[关键词]炉膛声波测温系统高强度声波发生器多接收器技术炉管泄漏检测1、锅炉炉膛温度〔场〕测量的重要性火电厂锅炉燃烧优化是火

2、电厂平安、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害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〕。-.word.zl.-.2〕矫正燃烧不均衡◇及时发现和矫正两侧

3、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围◇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〔当局部火焰温度到达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

4、大大降低脱硝装置运行费用2、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，长期来人们进展了大量研究，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，甚至大局部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：-.word.zl.-.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

5、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，当烟温到达一定值时，必须马上退出炉膛，因此，其允许使用温度围和作用也有限。2〕辐射式温度计众所周知炉膛烟气辐射大多不在可见光围，因此，目前常见的辐射式温度计主要是红外式温度计，它测量外表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

6、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〕，经计算机进展极其复杂的图象处理，从而得到炉膛烟气的温度分布。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。3、当代最新炉膛测温技术----声波测温系统1〕声波测温技术的根本原理-.word.zl.-.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展了研究。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

7、体方程有以下关系式：p=ρRT------------------------------(1)p---压力ρ---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以下关系式：C2=rp/ρ------------------------------(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以下根本关系式：T=()C2----------------------------(3)T=()()2-------------------