声波气体温度场测量系统应用案例

1应用案例分析声波气体温度场测量系统在电力行业已经使用了超过 20 年，从 2001 年开始在石油炼化行业应用。系统在美洲、欧洲和亚洲的印度、韩国得到广泛的应用，下面介绍在保障加热炉安全启动、优化燃烧器调整、提高工业炉运行的安全性、减少 NOx 过量排放和智能吹灰几个方面代表性的案例：案例一：锅炉启动控制数据由 2006 年安装运行的墨西哥萨拉曼卡电厂提供。根据 2006 年该电厂提供的数据，安装本系统后燃料消耗减少了 2.8%。墨西哥萨拉曼卡电厂 4 号机组安装测量平面位置燃烧器具体分布 前炉墙第 3 级： 4 燃烧器 第 2 级： 4 燃烧器第 1 级： 4 燃烧器 后炉墙第 2 级： 4 燃烧器第 1 级： 4 燃烧器2时间：11:00 平均温度：418 C 负荷：0MW 时间：12:30 平均温度：527 C负荷：30 MW时间：14:00 平均温度：639 C 负荷：70 MW 结论：锅炉启动阶段，系统可以测量 11927范围内的温度变化，防止启动温度过高或过低造成的燃烧故障，使锅炉处于平衡燃烧状态，保持燃烧稳定，缩短启动时间，保证设备安全经济地运行。3案例二：锅炉燃烧监控与实时调整数据由 2006 年安装在墨西哥萨拉曼卡电厂锅炉的声波气体温度场测量系统提供。在整个调整过程中中，18#燃烧器始终未开启。燃烧器分布温度场与 CO 以及氧含量的关系从上图可以看到 A 侧氧量的百分比比 B 侧的大。然而， B 侧由于燃烧状况很差一氧化碳生成量很大，超过了 A 侧。4时间： 11:20 开始关闭燃烧器2# 与3# 时间：11：40 调整中时间：11:55 趋于平衡 在燃烧器 2#与 3#关闭的情况下，可以看出，当减少燃烧器数量时，区块A1, A2, A5 及 A6 的温度升高，其余区块温度降低，炉膛温度开始区域均衡。5温度场与 CO 以及氧含量的关系火焰中心的位置是与氧量，一氧化碳量以及氮氧化合物量的测得数据保持一致。经过调整，B 侧燃烧状况逐渐变好，一氧化碳量大幅减少，氧量也上升了，炉膛温度分布趋于平衡。结论：通过声波气体温度场测量系统，可以实时准确的观测到火焰中心在炉内的移动，通过控制调节燃烧器，迅速改变炉膛燃烧不平衡状态，避免了由于火焰中心的偏斜和贴边对炉体以及工件造成的损坏。6案例三：检测炉内泄露情况数据由 2009 年安装在墨西哥萨拉曼卡电厂锅炉的声波气体温度场测量系统提供。3 号机组正常运行，没有泄露发生；4 号机组的水蒸汽泄漏 35 到 54 立方米，分别对两个机组的炉内泄露图进行观察。未发生泄漏的 3 号机组如上图所示，背景噪声曲线平缓，3 号机组没有泄漏发生。发生泄漏的 4 号机组如上图所示， 背景噪声曲线波动很大，可以确定 4 号机组炉内有泄露发生。7结论：通过对炉内背景噪声的检测分析，系统可以实时准确地提供炉内泄露状况，及时发现泄露状况，防止了由于炉管泄露引起的重大事故。8案例四：德国 80 万千瓦褐煤燃烧锅炉德国一家 80 万千瓦褐煤燃烧锅炉，检测声波气体温度场测量系统的灵敏度以及准确性。1、监视燃烧器运行状况上图为满负载时锅炉出口的温度分布图，除 1 号燃烧器（右下角） ，其余燃烧器均正常工作。气体温度最高点（过热点）是从不工作的燃烧器起按顺时针排列。图中平均温度为 980，气体温度最高达 1117，比平均值高出约 140。8 个燃烧器中 3 号，5 号，7 号不工作，其余 5 个正常工作。最高温度从满负载时的 1176C 降低到 966C，相差了高于 200C。在平面上，最高温度值移9到了左上方。声波气体温度场测量系统对炉内温度实时变化有很高的灵敏度，可以实时准确地反映炉内燃烧状况。2、监视过氧量是否增加上图中，红色线表示锅炉出口的平均温度，绿色线表示炉内温度分布图。蓝色线代表空气加热器上游方向的氧含量。从 0：00 到大约 6：30，机组满负载运行，炉膛出口温度大体相同，下午13.00 到大约 14.00 炉内温度和出口温度差值增大，过剩氧量增加，通过调整燃烧器，很快的恢复正常。因此根据炉膛出口温度与炉内空间温度的差别可以判断过剩氧量是否增加。3、监视氧含量变化上图分别绘制了空气预热器附近由传感器测出的氧含量（蓝色曲线）以及10温度变化（红色曲线） 。可以看出，氧含量与温度变化之间有很大的关系，几近线性关系，验证了声波气体温度场测量系统的准确性。结论：声波气体温度场测量系统对动态的燃烧状况变化很敏感，如过剩氧量以及氧含量的变化，各个参数变量的变化引起的现象和系统的响应是一致的，说明系统可以实时准确地反映出炉膛燃烧状况，为运行人员进行燃烧调整提供了可靠的依据。11案例五：预防炉内温度大幅波动数据由安装在德国 GMVA Oberhausen 市政垃圾处理厂的声波气体温度场测量系统提供。1、使用声波气体温度场测量系统前后蒸汽流量、CO 和 O2 波动的效果对比蒸汽流量波动对比（上） ，CO 和 O2 波动对比 （下）上图显示的是使用声波温度测量系统前蒸汽流量波动情况和 CO 和 O2 关系，可以看出使用声波温度测量系统进行调节后蒸汽流量波动趋于平稳，CO 生成量明显减少，燃料充分燃烧，消除了结焦的条件。2、使用声波气体温度场测量系统前后炉内温度波动对比12没有使用声波气体温度场测量系统（上） ，使用声波气体温度场测量系统（下）上图显示的是使用声波温度测量系统前后 1 通道和 6 通道温度波动情况，从上下两图的对比中可以发现使用声波气体温度场测量系统控制调节以后，温度波动显著减少，避免了炉内温度大幅波动，使炉内燃烧趋于平衡，保证了设备的安全运行。结论：用声波气体温度测量系统可以准确的发现急剧升高的温度区域，通过控制调节，可以避免了炉内温度大幅波动，使炉内燃烧趋于平衡，预防了由于不平衡燃烧造成的局部高温引起的结焦，管道泄露、弯曲、爆裂故障，保证机组的安全运行。13案例六： 2001年韩国东南电力公司Yosu 热力电厂安装声波温度测量系统前后NOx的排放情况（1）在更换LNA 前测试，小于160 兆瓦的发电机组，氧化氮排放低于250ppm。但是当机组功率超过160 兆瓦，氧化氮的排放量增加接近两倍（远超过机组在300 兆瓦时的最大值550ppm）。（2）更换LNA 后，机组功率增加到300 兆瓦，氧化氮大约在220ppm 。达到了规定的要求（280 兆瓦机组氧化氮排放低于240ppm ）。（3）没有一氧化碳的排放限制，但是降低了氧化氮的，一氧化氮的排放会有很大幅度的增加。这个测试是在电厂内部规定的氧化氮浓度在100ppm 以下的条件下进行的。（4）总的来说，在更换氧化氮雾化器和通过声波气体温度场测量系统优化后，氧化氮浓度（280 兆瓦的机组，在相同负载下为530ppm ）成功地降低到206ppm（降低61%）。结论：在接近平衡燃烧状况下，NOx 排放减少约 8%。声波气体温度场测量系统的优势在于可以通过消除过度温度条件和减少氧气的波动，从而减少NOx 的生成。14案例七：基于声波气体温度场测量系统实现智能吹灰温度数据由安装在丹麦 Asns 电站五号机组上的声波气体温度场测量系统测得，其余参数由 ABB 的 DCS 系统提供，日期为 2007 年 9 月 2 日至 5 日。09-02 温度负荷吹灰器09-03 温度负荷吹灰器1509-04 温度负荷吹灰器09-05 温度负荷吹灰器黑色线条锅炉热负荷；粉色线条炉膛温度；蓝色线条吹灰强度与时间通过分析以上 9 月 2 日至 5 日四天的数据，可以看出吹灰器根据声波气体温度场测量的系统实现了按需吹灰，使得吹灰智能化。16结论：安装声波气体温度场测量系统以后，可提供炉内所有的发热和对流区精确的温度梯度，提供吹灰器控制（设定点）信号，实现智能吹灰，及时地消除积灰，避免了过度积灰引起的局部结焦，以及由于传统吹灰过多的吹扫浪费能量和吹灰腐蚀问题。17案例八：荷兰 AZN Moerdijk 公司燃烧器优化控制数据由 2004 年 4 月 23 日荷兰 AZN Moerdijk 公司垃圾发电厂提供。TMS-2000 能够计算用户自定义区域的平均温度，在平面范围内最高可设定 24 个温度区块。荷兰 AZN Moerdijk 公司垃圾发电厂将分布有燃烧器的四个区域的温度信号送入 PID 控制系统，实现对燃烧器的优化控制，从而改善炉内燃烧状态，使燃烧趋于平衡。优化前优化后平均温度=919最高温度=1017最低温度=837标准差=60K平均温度=941最高温度=954最低温度=929标准差=8K18经过优化，炉膛最高温度降低了 63，最低温度升高了 92，尽管平均温度升高了 22，但是显而易见优化后炉膛温度区域更加均匀。结论：通过声波气体温