声波锅炉温度场在线监测系统

本系统是一种最新的测量系统,能够提供从未测量过的参数——炉膛燃烧时的温度分布,可对锅炉燃烧状态进行定量的、可视化的、实时在线的监测,能及时发现不良的燃烧工况,通过对一、二次风量的配比调节、燃烧器的组合调整等措施,解决由于燃烧调节的不合理造成的不良燃烧状态,实现平衡及优化燃烧,减少燃料量的投放、降低NOX及飞灰等的排放,延长机组使用寿命,达到了节能降耗、减少污染排放,从而提高了锅炉的运行效率及经济性。

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一、系统概述
目前为止锅炉炉膛中燃烧的火焰情况对于运行人员仍然是“黑匣子”一样的存在。当炉膛中的燃料在燃烧过程中出现火焰中心偏斜、火焰刷墙等偏离优化燃烧工况时,依靠现有的监测技术(包括定性监测的火焰监视器、有限的炉膛出口烟温测点、过热器、再热器壁温测点及其它锅炉运行参数等),并不能进行有效的识别,无法采取相应的燃烧调整和控制措施加以克服,易导致水冷壁结焦、爆管,过热器超温、爆管等降低锅炉经济性运行的故障和事故。
本系统是一种最新的测量系统,能够提供从未测量过的参数——炉膛燃烧时的温度分布,可对锅炉燃烧状态进行定量的、可视化的、实时在线的监测,能及时发现不良的燃烧工况,通过对一、二次风量的配比调节、燃烧器的组合调整等措施,解决由于燃烧调节的不合理造成的不良燃烧状态,实现平衡及优化燃烧,减少燃料量的投放、降低NOX及飞灰等的排放,延长机组使用寿命,达到了节能降耗、减少污染排放,从而提高了锅炉的运行效率及经济性。

二、声波测温发展历史及现状

2.1国外声波测温发展现状
声波测温技术起源于国外,以美国科学工程仪器公司(SEI)的声波气体温度测量系统最具代表性,其在美国、印度等多个国家的电站锅炉温度场的检测上,已得到十多年的应用,技术比较成熟。该公司的声波气体温度测量系统于2008年首次在中国石化上海高桥分公司的延迟焦化加热炉上应用,近几年山西塔山电厂、新疆库尔勒电厂也安装了此产品,但由于一些产品之外因素,后期的使用效果并不理想。

2.2国内声波测温的发展现状
近几年,国内相关大学、科研院所等对声波测温系统进行过基础研究,发表过相关学术论文,但基于锅炉炉膛燃烧时内部的高温度、高噪声、高污染等复杂环境,在声波信号的发送/接收和信号采集处理环节,没有取得突破性进展,在温度场重建算法和声学投影及成析成像的处理方面,还存在许多不完善的地方,重建的温度场和炉膛内燃烧时的实际温度场还存在一定的差距,因此国内产品仍处于试验、完善阶段,并没有在燃煤锅炉上取得实际应用效果。

2.3 我公司声波测温的发展历程
二00八年,我公司在辽宁省科技厅的政策扶持下,联合沈阳航空航天大学、大连开发区热电厂等单位合作,对声波锅炉温度场在线监测系统进行了大量的理论研究并在大连开发区热电厂的#2锅炉上进行了大量的试验工作如下:
2.3.1利用压缩空气通过文丘里管发出特定带宽的白噪声,解决了声波在高温度、高噪声、高粉尘环境的炉膛内传输衰减的问题。
2.3.2采用特殊腔体结构及声学振子、特制的压电陶瓷芯片制成的微音传感器解决了上述恶劣环境下的声波接收难题。
2.3.3利用基于高斯函数与正则化法的温度场重建算法,实现了在较少温度投影条件下的温度场重建。
2.3.4我公司经过八年的艰苦工作,在声波锅炉温度场在线监测系统的关键技术上取得了突破性进展,并于2016年12月在大连开发区热电厂#2锅炉投入运行,目前运行状态良好。
至此,我公司完成了具有自主知识产权的,利用声学法对国内大型燃煤锅炉温度场在线监测系统的应用技术已具备。