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美國雷泰Raytek紅外測溫系統


產品編號: 112710423416

產品名稱: 紅外測溫系統

規  格:

產品備注:

產品類別: 溫度測量裝置



產品說明

爐膛出口紅外線溫度計應用目的

隨著煤價日益上漲,火力發電廠的發電成本越來越高,節能減排的壓力越來越大。對鍋爐燃燒方面的關注也引起了大家的重視。為保持鍋爐在設計工況下運行。煙氣側和蒸汽側這間的能量平衡是鍋爐設計考慮的因素之一。在一個燃煤電廠的控制系統中,蒸汽側安裝的儀器比煙氣側多很多。然而煙氣側提供了輸入蒸汽側的熱能,而且對于保證鍋爐安全,煙氣側的參數是非常重要的,但目前普遍缺乏對鍋爐煙氣側的監控。煙溫探針是目前火力發電廠用于測量煙氣溫度***常用的測量工具,采用接觸式測溫,但由于測量方式與測量范圍的局限,僅能在鍋爐啟動時短時使用,還極易發生各種故障。用紅外線爐膛溫度計測量爐膛出口溫度,可以有效地解決煙氣溫度測量中的這些問題。

1.1爐膛出口紅外線溫度計測量原理

紅外線爐膛溫度計是非接觸式測溫,傳感器通過檢測熱的CO2氣體來測溫,可檢測250 F(121℃)3000F(1650℃)的鍋爐煙氣溫度。當煤炭、天然氣、油、褐煤等化石燃料在鍋爐內燃燒時,其燃燒過程中會產生大量CO2氣體,當爐膛溫度升高時,CO2氣體在紅外光譜段的激勵也相應增加,通過紅外遙感技術使監測處于分子級受激態的熱CO2氣體成為可能。傳感器的紅外光譜響應應預設為特定檢測CO2氣體光譜,當在視場內的CO2氣體被加熱到特定的溫度量程時,傳感器可以直接測量出CO2氣體的平均溫度,******或******溫度,并通過4~20mA電流信號發送到任何一個測量或控制系統中。

紅外線爐膛溫度計特定的響應光譜是預先設定的CO2氣體發射的紅外光譜,這使其他波長的紅外能量都能被濾除。現代紅外測量技術***顯著的發展是在輸入紅外信號時的“有選擇性過濾”。由于存在大氣干擾和吸收,為正確測量氣體或其他物質的溫度,期望某頻帶的紅外能量穿過視場是透明的,所以選擇窄帶光譜響應是必須的。

觀測到的紅外光譜是由氣體分子受激而發射出來的。由于氣體受到熱激或電激勵而發射出來的。由于氣體受到熱激勵或電激勵而發生能量轉換,導致在紅外區域產生光發射。氣體發射與固體發射性質不同,前者是不連續的帶狀離散光譜線,而發者表現為一個能量連續分布的寬帶光譜。例如氣體COCO2展現出強而窄的紅外光譜線,這些譜線能量可用帶有特制濾光器的敏感紅外傳感器檢測出來。

CO2氣體是燃料燃燒的副產品,選用其特有的光譜響應使紅外線爐膛溫度計適用于所有鍋爐而無需考慮所用的具體燃料。視場中CO2氣體的氣體的濃度需達到一定的水平(10%~12%),這是傳感器能直接測量溫度平均值和峰會的******閾值。由于傳感器“視”爐內CO2氣體是半透明或透明的介質,在圓錐型的視場區域中(301)離傳感器越遠氣體分子所占的體積越大,越熱的氣體產生的光譜能量越容易穿過選擇性濾光器,而溫度低的氣體位于位于傳感器附近,在視場中構成的體積很小。所以紅外線爐膛溫度計能夠感覺鍋爐內熱煙氣的溫度,并產生一個可代表整個鍋爐環境的讀數。其次是快的相應時間(100ms,通常10s(100個測量數據)可得一個與時間相關聯的表征熱煙氣流的平均溫度值。

紅外紅爐膛溫度計不僅能用來測量鍋爐的煙氣流溫度,當瞄準火球時,由于在火球中心處產生濃度極高的CO2氣體,所以也能測量火球的火焰溫度。平均溫度值特別適用于過熱器、再熱器和對流煙道,因為就溫度而言鍋爐煙道中的煙氣是垂直分層的,其結果是溫度讀數代表視場內煙道垂直截面上全部煙氣的平均溫度值,相對于爐膛溫度探針測量只能得到一個給定深度點的溫度值來說,點溫度當然不能代表鍋爐中面的溫度情況,所以平均溫度讀數是一個更有用的數據。峰值溫度讀數***適用于鍋爐啟動階段的控制。

1.2爐膛出口紅外線溫度計的應用

(1)啟動溫度

     在鍋爐啟動階段監視煙氣溫度,從121℃~538℃(250F到1000F),以預防因煙溫過熱造成管子損壞或因煙溫過低形成濕蒸汽對汽輪機造成潛在危險。

   (2)運行溫度

可監測121℃到1650℃(250F到3000F)范圍的爐膛或鍋爐煙氣溫度,滿足鍋爐運行全過程監測的需要。

(3)爐膛出口溫度(FEGT)高報警

     監視******溫度,保證******負荷情況下***有效率的運行,并防止出現過熱器、再熱器和水冷壁管超溫損壞。

(4)火球中心

 對于切圓燃燒鍋爐,為控制燃燒器角閥,在鍋爐同側爐墻上安裝兩臺紅外爐膛溫度計,可確定火球中心位置。

(5)減少結渣和熔灰

     監視過熱器和再熱器區域的允許******溫度-熔灰報警點溫度,防止產生熔灰和結渣。

(6)取代可伸縮的溫度探針

 由于紅外爐膛溫度計是非接觸式無活動部件的,所以維護費用低,完全可取代高維護量的機械式鏈條驅動的煙溫探針。

(7)吹灰器控制

     比照吹灰時間與溫度的歷史記錄曲線,改進鍋爐性能、吹灰器運行的控制和吹掃時間。在吹掃期間通過監視鍋爐熱變化,確定清除結渣和爐管熱交換改善情況。監視鍋爐出口溫度,對比蒸汽出口溫度變化,判定吹灰器工作效果。

(8)減少啟動時的燃料消耗

監控燃料的轉換,以溫度為基礎優于以負荷為基礎,因而可縮短啟動時間數小時。只這一節省不足以支付紅外線爐膛溫度計的費用。

(9)低氮氧化物應用

     在選擇性非觸媒還原法系統中,監測在870℃到1150℃(1600F到2100F)間的溫度“窗口”,以加注尿素或氨水為低氮氧化物增強劑。

     1.3 爐膛煙溫探針的測溫原理及缺陷

     煙溫探針采用接觸式測溫,是目前火力發電廠用于測量煙氣溫度***常用的測量工具,是火電廠廣泛接受且成熟的測量儀器。一般用在鍋爐過熱器和再熱器進口的關鍵區域,以防止鍋爐啟動過程中鍋爐管壁金屬的過熱。由一內含探測元件的槍管構成,槍管借助行走箱伸入或退出爐膛以測量沿鍋爐寬度的爐膛煙氣溫度,熱電偶固定在探針頭部。

為測量爐膛內所謂各點煙氣溫度,控制系統的設計能夠使煙溫控針停留在行程上預定的每個位置,并通過位置顯示器顯示出熱電偶末端在爐膛內的位置。

煙溫探針主要部件:大梁,行走箱,測量裝置及槍管,爐墻接口箱(負壓),支吊。

電氣部分:控制柜,就地控制柜箱,熱電偶,電位器,限位開關。

煙溫探針因受材料和工藝技術的影響,使得常用的煙溫探針測量范圍比較小,一般是570℃。

煙溫探針采用鏈條式工作,容易出現移動故障或者限位開關失效,導致煙溫探針進不到位,退不到位,從而造成無法測量所需測量點溫度。

煙溫探針因是移動式測溫,會出現卡塞故障而停止工作,爐內卡塞,很容易燒壞造成經濟損失,同時影響爐膛測溫。

受煙溫探針測量范圍的限制,煙溫探針只能在啟爐過程中才使用,在鍋爐滿負荷工作時無法實時為運行人員提供測溫數據。

煙溫探針機構復雜,給安裝,維護,使用帶來諸多不便。

2 紅外線溫度計和煙溫探針的比較

2.1 投資成本

紅外線爐膛溫度計初期投資價格雖然高于機械式煙溫探針,但長期成本(也就是平均成本)很低。深圳媽灣電廠紅外線爐膛溫度計自2006年5月安裝至今,無任何故障發生,零故障發生率;煙溫探針容易燒壞,腐蝕性損壞,更換頻率高。短期看成本低,但長期成本偏高。

2.2 測量范圍

紅外線爐膛溫度計的測溫范圍在121℃~1650℃,能實時在線測溫,使操作人員從定性操作轉變為定量操作,大大降低操作人員的“誤判”;煙溫探針測量范圍小,不能實時在線測溫。

操作簡單,無繁瑣的操作程序。

體積小,結構簡單,易于安裝和維護。

3 紅外線溫度計應用案例

3.1 典型案例一

大唐耒陽電廠原來冷態啟動過程,需要燃油80多噸。在煤粉著火區域安裝紅外線爐膛溫度計后,運行人員從此可以有的放矢,將啟動油耗降到40多噸,按6000元/噸計算,一次啟動可以節省燃油費用24萬元。

3.2 典型案例二

深圳媽灣電廠在2006年#2臺鍋爐煙溫探針被燒毀的情況下,試驗性的使用了一套紅外線爐膛溫度計。初衷本是在啟動過程中做監視煙溫使用,后來在運行過程中通過紅外爐膛溫度計發現,為降低爐膛出口溫度及排煙溫度,廠部原來規定“***上面一層磨煤機(F磨)非特殊情況禁止投運”的要求并不科學,運行人員在操作中,為保證汽溫,因抬高火嘴角度所造成的爐膛出口溫度和排煙溫度的升高更勝于投***上層磨煤機。以下數據來源于深圳媽灣電廠#2爐2006年6月~8月生產抄表。

 

表1 深圳媽灣電廠#2爐2006年6~8月生產抄表

負荷

300MW~270MW

260MW~200MW

190MW~180MW

170MW~150MW

磨煤機

A、B、C、D、E

B、C、D、E、F

B、C、D、E

C、D、E、F

B、C、D、E

C、D、E、F

B、C、D、E

C、D、E、F

爐膛出口煙溫(均)

1160℃

1145

1050

1030

1100

1070

1170

1130

鍋爐排煙溫度(均)

143

140

140

136

138

133

135

132

 


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