遥感式炉膛测温系统.ppt

遥感式炉膛测温系统,Boiler-Temp II,问题的提出,大型电站锅炉运行会遇到很多问题和困扰，例如: 炉膛上部产生结焦、结渣；水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器处产生积灰； 过热器和再热器等受热面的腐蚀加快；缩短重要部件的使用寿命，； 过、再热器超温，引发过热器、再热器管的超温爆管或金属蠕变、失效； 过热蒸汽或再热蒸汽温度偏差过大，造成汽温偏低或增加减温水投用，影响发电系统经济性； 排烟温度低，造成水平烟道腐蚀； 排烟温度升高，排烟损失增大，热效率降低。 炉膛燃烧温度偏低，造成飞灰可燃物偏高； 炉膛温度偏高，氮氧化物排放量增加； ,产生原因由于炉膛高温区缺少必要的温度测点，运行人员只能借助其它运行参数间接观察和了解炉膛温度。由于间接反映参数不直观，故炉膛温度无法得到准确的反映，运行人员无法有效控制锅炉的燃烧状态。 传统的锅炉运行是按照设计的假定和锅内参数的反映控制进行的，正常情况下，运行人员按运行手册的指导控制锅炉的运行。当锅炉反映参数（如汽压和汽温等）出现异常，运行人员才会根据参数的异常情况进行相应的调整。由于锅内参数反应迟缓，造成运行人员的调整滞后。这种调整模式，对锅炉的燃烧经济性、受热面超温、设备可靠性产生不利影响。此外，锅炉系统的设计中涉及到烟气侧和蒸汽侧的能量平衡，温度参数是表征能量交换情况的重要参数和判断依据。在锅炉能量交换的关键点设置温度测点，是非常必要的。,问题产生原因及对策,对策依据 典型的火力发电厂的控制系统中包含着大量的蒸汽参数的监测仪表，而烟气侧的监测参数却寥寥无几。由于烟气侧是锅炉系统重要的能量交换系统，因此控制烟气的参数对确保锅炉的可靠和经济运行非常重要。炉膛出口是辐射换热和对流换热区的分界点，该点温度是设计人员考虑能量平衡时的一个重要技术参数。由于锅炉早期设计时缺乏高温测量仪器和相应的技术手段，炉膛高温区没有设置温度监测点。无法连续在线监测该点的温度，只能依靠间接的办法对这点的温度进行推算。推算出的结果失去了准确性和时效性.，无法满足实时控制的需要。根据多年的试验验证，控制好炉膛出口温度，可以解决或改善目前锅炉运行存在的大部分问题。,电站锅炉炉膛内烟温的测量中具有重要意义的就是“监测炉膛出口烟温” 。因为这个位置是对流区与辐射区的交界点，炉膛出口（见下页图示）烟温对锅炉运行控制有着非常重要的意义，这个位置的温度变化能及时地反映出炉膛内能量的变化和锅炉运行状态的变化。 风烟系统参与系统的能量交换和燃烧过程，对锅炉系统的经济性、可靠性和安全性影响很大。控制烟气的参数对确保锅炉的可靠运行非常重要，然而由于历史原因，烟气参数的监测和控制系统很不完善，大多数锅炉上都缺少这样的控制参数。,监测炉膛出口烟温的意义,关键中间参数 炉膛出口烟温（ FEGT）,解决锅炉运行问题的有效方案加装炉膛测温系统，在线实时监测和控制炉膛出口烟气温度（英文简FEGT）， 控制好FEGT有着很重要的实际意义：炉膛出口是对流区和辐射区的分界点，是两个能量交换区域间重要的边界参数。有效控制FEGT（炉膛出口温度），对锅炉的运行的安全性、可靠性、经济性以及降低污染物排放，延长锅炉使用寿命有着重要的作用和影响。 炉膛出口温度低于灰熔融温度可以有效解决炉膛上部结焦问题； 炉膛出口温度控制在设计值以内解决过热器再热器超温。 ,解决方案,根据我们对国内多家电厂的调查，目前用于锅炉启动升温速度监测的是可伸缩式的高温热电偶制做的烟温探头，这类探测器只能在锅炉启动升温期间短时工作。锅炉运行时必须将其收回，以免被烧毁，不能实现在线连续监测烟气温度，故对于炉膛内的燃烧状态和各部分能量交换的情况不能实时监测。所以对于炉膛出口烟温的连续、实时、精确、可靠测量需要寻求达到如下技术要求的温度测量仪器。,相关产品调研,炉膛测温仪技术要求 1）仪器需要能够准确测量烟气温度 2）要在线长期实时测量 3） 能适应恶劣的工作环境 4） 符合DCS系统的通讯要求 电站锅炉工作环境极为恶劣，除环境温度高低变化幅度很大外，飞灰和时有出现的炉膛正压会给仪器工作造成严重干扰。正常情况下炉膛负压应保持在-50-100Pa左右，由于各种运行因素，炉膛压力波动很大，经常会有炙热的烟灰从炉膛观测口喷出。对此，必须为现场安装的仪器提供可靠的防护系统，防止仪器被烟灰堵塞或被辐射热烤坏。,针对上述问题，引进美国FGS公司的电站锅炉专用遥感探测式锅炉炉膛专用测温仪器 Boiler-Temp II 炉膛测温仪,BOILERTEMP II测温仪概述,美国FGS公司的电站锅炉专用设备Boiler-Temp II炉膛测温仪是一种遥感式炉膛专用测温仪器。具有安装简便，使用可靠等特点。遥感式红外测温仪传感器和红外薄膜电路集成组装在牢固的钢制冷却套内，符合IP65防护标准，可以在露天环境下安装并长期运行。该产品在高温环境下能够在线连续工作，只需要在现场提供一个压缩空气源或空气冷却系统，对本仪器进行冷却和吹扫。仪器配有空气过滤系统和超温保护系统（选配件），对恶劣的现场环境的适应性很强。,炉膛测温仪的专利技术和工作原理,任何物体在绝对零度以上都会辐射出红外线，不同物质辐射出的红外线的波长是不一样的，而物质辐射出红外线的能量与物质的温度成正比，因此可以根据物质辐射出红外线的能量得出物质的温度。炉膛测温仪是一种遥感式气体远红外温度测量仪器，特有的专利技术可以测量炉膛烟气中所含的二氧化碳辐射出的红外线的能量得到烟气温度，在电站锅炉和民用锅炉的燃烧产物中发现典型的10-12的CO2气体浓度，这一浓度可以满足远红外线辐射测温仪检测温度的界限值要求；温度测量误差为1%。,测温仪工作原理；Boiler-Temp II采用具有专利技术的红外滤波器和信号处理技术，过滤并处理自炉膛中固体和气体辐射出广谱的杂乱红外线信号，只允许代表烟气温度的二氧化碳气体辐射出的红外线温度信号通过。炉膛测温仪将测得的二氧化碳气体辐射出红外线的能量转换成标准的4-20毫安直流信号输出。通用型的炉膛测温仪为两线制测量仪表，输出信号符合HART通讯协议的规定。标准型测量仪表的测量范围120 1650 ，对于有特殊需求的客户，可以提供测量范围为815 -2500的高温型仪器。通过选用不同的测温仪器，可以满足炉膛和烟道各区域的不同测温需求。,产品功能特点,远红外炉膛测温仪是远距离非接触式装置，专门设计用于电站锅炉系统的温度在线监测。本仪器具有压缩空气冷却和吹扫功能，对于炉膛高温辐射和偶尔发生的微正压情况，具有很好的防护功能，可以对炉膛出口烟温进行在线连续监测并提供高准确性的温度值。 仪器具有信号处理/在线编程功能，同时还具有信号峰值保持功能、可编程报警设置点，可以选择摄氏温度或者华氏温度；传感器内部环境温度监测和保护系统可以保证传感器不致过热或损坏；通过专用软件可以显示全过程的温度/时间图象或曲线。,本仪器的通用型测量范围为120 1650，已能满足电力系统用户的一般使用要求。对于特殊的用户，可以选用测量范围8152500的高温型仪器。通过不同的选用方案，满足锅炉炉膛各温度区域的测温需求。 信号处理/在线编程功能： 信号峰值保持功能：在视距比内测量最高温度并在0-10分钟内保持。 平均值方式：在视距比内测量平均温度，在0-55秒钟之间更新读数显示（稳定的快速信号输出功能）,可编程报警设置点：可以从120 到1650（标准型）。 可选择的温度范围：120到1650；或：8152500（高温型）。 摄氏温度或者华氏温度选择（常规：250 / 120 到3000 / 1650 ）。 传感器内部环境温度监测和保护系统，可以保证传感器不致过热或损坏。 防水数显控制仪单元，采用微处理器进行控制运算，性能稳定可靠。标准信号万能输入，输入类型、量程等编程设定，适用范围广泛。配置触摸式按键；仪表参数可就地调整、修改。 测温仪具有信号处理和记录等智能仪表功能（见下页附图）。 产品性价比高：同类产品中拥有绝对的性能和价格优势。,实时采集温度值与时间的关系曲线,测温仪重要作用,监测升温速度：监测锅炉从启动到汽轮机带负荷期间的烟气温度上升速率，从而实施在线监测炉膛出口烟气温度不超过540，保护再热器，取代传统的伸缩式测温探头。 吹灰优化控制：利用时间、温度历史曲线的记录，对吹灰器的运行时间进行控制。在吹扫时监测锅炉的温度变化（做为判断受热面污染程度的依据），用以改善炉管的传热性能，并防止吹灰不足造成结焦的情况发生。,降低NOX的排放：在选择非催化剂降低排放物中的氮氧化物时，要在锅炉炉膛中喷入尿素或氨，喷射时的烟气温度必须控制在870 - 1150的最佳窗口温度范围内。 降低烟温偏差：出口断面左/右温度偏差较大时，调整送风，降低左/右烟气温度偏差（测温系统采用双测点，左右对称安装方式）。 预防结焦：监测锅炉关键部位的最高温度，使其不超过灰熔融温度，预防锅炉上部结焦结渣。 火球中心校正（ABB-CE）:判明火球中心校正存在问题。锅炉为切向燃烧式时，用燃烧器的边角风门来调整火球位置。,高温报警：监测锅炉最佳运行条件下的烟气最高允许温度，用以防止水冷壁管，再热器与过热器的超温爆管。本系统的输出可作为电厂状态检修系统的输入数据，为计算和判断过热器和再热器管的预期寿命提供数据。 流化床锅炉：在烟气除硫系统中，确定石灰粉喷入最佳温度及一般运行条件的最佳温度，降低飞灰可燃物，提高运行经济性。 炉膛一次风监测（B&W/FW）：监测炉膛中具有分割墙的锅炉中各个分割区内的烟气温度，并保持温度的均匀分布。,空气预热器温度：在线监测空气预热器的温度，在采用具有宽带频率红外技术改进型的Boiler-TempII时，其范围为38 177 。还可以根据FEGT的数据进行流程测试，以帮助控制锅炉的效率及测定露点，防止酸性烟气的凝结。 过热蒸汽温度的控制：对于四角切圆锅炉，通常用燃烧器上下的摆动来控制最终和主蒸汽温度。在中、低负荷情况下，燃烧器上摆，用以得到要求的主汽温度；在高负荷时，燃烧器下摆或水平可以增大燃料在炉内的停留时间，有利于完全燃烧。燃烧器的上摆可能使FEGT升高，从而可能产生结渣和积灰问题。如果最后的主汽温度没有达到要求值，可以通过过剩空气量（过氧量）和燃烧器的摆动相结合来维持FEGT在允许极限值内。,测温仪技术规范,电 源：24V精密直流电源（基本配置）；24V便携电源带充电器（可选件） 冷却要求：流量至少为每分钟0.42立方米/10KPa的标准厂用压缩空气 环境温度：最高不得超过121 视 场 角：视距比为30：1 响应时间：100毫秒（每分钟可有600读数） 数据输出：数字式4-20mA回路 数字精度：读数的1%（最大误差16.67），符合NIST校正标准 测量范围：120 - 1650,红外频谱：CO2气体辐射光谱 滤波器窗口宽度：1纳米 仪器重量：约20公斤（带法兰） 仪器长度：60cm（加阀门） 探 测 器：红外传感器是一种智能型数字设备，具 有两条4-20mA输出导线；电源为两线制标准24VDC，回路最大阻抗为700欧姆；具备远程在线调校功能；本传感器的视距比可以按照用户需求进行设定。传感器系统符合HART工业通讯规定，可用多个传感器组合成一个测量网络，并将测温信号传入分散式热工控制系统（DCS）。对所测得的温度数据，利用Infrared专用软件（任选件）进行计算机处理，为在线运行状态监测和状态检修提供重要的过程参数和依据。,测温仪的安装和使用,远红外炉膛测温仪是远距离非接触式装置，可以安装在选定位置附近的观察口、检修口等炉壁开孔墙面外部。一般我们利用锅炉现有的观火孔，将一段带有连接法兰的钢制短管焊接到炉膛开口上，然后将测温仪前端的法兰与短管上的反法兰用螺丝连接固定。安装过程非常简单，用户可以自行完成。一般情况下，公司派现场工程师负责指导安装和调试。,仪器安装的时候用户需要做的准备很简单，只需要在安装位置提供标准厂用压缩空气气源和两根带有屏蔽的信号线。一般要求使用DCS信号线，在给测温仪提供24V工作电源的同时将测温仪变送出的4-20毫安直流信号传送DCS系统，该温度信号通过DCS在屏幕上显示出炉膛出口实时温度，也可做为智能吹灰或燃烧优化控制程序的参数。新型的炉膛测温仪还可以提供