聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用案例

1、應(yīng)用案例分析聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)在電力行業(yè)已經(jīng)使用了超過(guò)20年，從2001年開(kāi)始在石油煉化行業(yè)應(yīng)用。系統(tǒng)在美洲、歐洲和亞洲的印度、韓國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，下面介紹在保障加熱爐安全啟動(dòng)、優(yōu)化燃燒器調(diào)整、提高工業(yè)爐運(yùn)行的安全性、減少NOx過(guò)量排放和智能吹灰?guī)讉€(gè)方面代表性的案例：案例一：鍋爐啟動(dòng)控制數(shù)據(jù)由2006年安裝運(yùn)行的墨西哥薩拉曼卡電廠提供。根據(jù)2006年該電廠提供的數(shù)據(jù)，安裝本系統(tǒng)后燃料消耗減少了2.8%。 墨西哥薩拉曼卡電廠 4號(hào)機(jī)組安裝測(cè)量平面位置燃燒器具體分布 l 前爐墻第3級(jí)： 4燃燒器 第2級(jí)： 4燃燒器第1級(jí)： 4燃燒器l 后爐墻第2級(jí)： 4燃燒器第1級(jí)： 4燃燒器時(shí)間：11:00

2、 平均溫度：418 ºC 負(fù)荷：0MW 時(shí)間：12:30 平均溫度：527 ºC負(fù)荷：30 MW時(shí)間：14:00 平均溫度：639 ºC 負(fù)荷：70 MW 結(jié)論：鍋爐啟動(dòng)階段，系統(tǒng)可以測(cè)量11927范圍內(nèi)的溫度變化，防止啟動(dòng)溫度過(guò)高或過(guò)低造成的燃燒故障，使鍋爐處于平衡燃燒狀態(tài)，保持燃燒穩(wěn)定，縮短啟動(dòng)時(shí)間，保證設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。案例二：鍋爐燃燒監(jiān)控與實(shí)時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)由2006年安裝在墨西哥薩拉曼卡電廠鍋爐的聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)提供。在整個(gè)調(diào)整過(guò)程中中，18#燃燒器始終

3、未開(kāi)啟。燃燒器分布溫度場(chǎng)與CO以及氧含量的關(guān)系從上圖可以看到A側(cè)氧量的百分比比B側(cè)的大。然而，B側(cè)由于燃燒狀況很差一氧化碳生成量很大，超過(guò)了A側(cè)。時(shí)間：11:20 開(kāi)始關(guān)閉燃燒器2#與3# 時(shí)間：11：40 調(diào)整中時(shí)間：11:55 趨于平衡 在燃燒器2#與3#關(guān)閉的情況下，可以看出，當(dāng)減少燃燒器數(shù)量時(shí)，區(qū)塊A1, A2, A5及A6的溫度升高，其余區(qū)塊溫度降低，爐膛溫度開(kāi)始區(qū)域均衡。溫度場(chǎng)與CO以及氧含量的關(guān)系火焰中心的位置是與氧量，一氧化碳量以及氮氧化合物量的測(cè)得數(shù)據(jù)保持一致。經(jīng)過(guò)調(diào)整，B側(cè)燃燒狀況逐漸變好，一氧化碳量大幅減少，氧量也上升了，爐膛溫度分布趨于平衡。結(jié)論：通

4、過(guò)聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的觀測(cè)到火焰中心在爐內(nèi)的移動(dòng)，通過(guò)控制調(diào)節(jié)燃燒器，迅速改變爐膛燃燒不平衡狀態(tài)，避免了由于火焰中心的偏斜和貼邊對(duì)爐體以及工件造成的損壞。案例三：檢測(cè)爐內(nèi)泄露情況數(shù)據(jù)由2009年安裝在墨西哥薩拉曼卡電廠鍋爐的聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)提供。3號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行，沒(méi)有泄露發(fā)生；4號(hào)機(jī)組的水蒸汽泄漏35到54立方米，分別對(duì)兩個(gè)機(jī)組的爐內(nèi)泄露圖進(jìn)行觀察。未發(fā)生泄漏的3號(hào)機(jī)組如上圖所示，背景噪聲曲線平緩，3號(hào)機(jī)組沒(méi)有泄漏發(fā)生。發(fā)生泄漏的4號(hào)機(jī)組如上圖所示， 背景噪聲曲線波動(dòng)很大，可以確定4號(hào)機(jī)組爐內(nèi)有泄露發(fā)生。結(jié)論：通過(guò)對(duì)爐內(nèi)背景噪聲的檢測(cè)分析，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地提供爐內(nèi)泄露

5、狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄露狀況，防止了由于爐管泄露引起的重大事故。案例四：德國(guó)80萬(wàn)千瓦褐煤燃燒鍋爐德國(guó)一家80萬(wàn)千瓦褐煤燃燒鍋爐，檢測(cè)聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度以及準(zhǔn)確性。1、監(jiān)視燃燒器運(yùn)行狀況上圖為滿負(fù)載時(shí)鍋爐出口的溫度分布圖，除1號(hào)燃燒器（右下角），其余燃燒器均正常工作。氣體溫度最高點(diǎn)（過(guò)熱點(diǎn)）是從不工作的燃燒器起按順時(shí)針排列。圖中平均溫度為980，氣體溫度最高達(dá)1117，比平均值高出約140。8個(gè)燃燒器中3號(hào)，5號(hào)，7號(hào)不工作，其余5個(gè)正常工作。最高溫度從滿負(fù)載時(shí)的1176°C降低到966°C，相差了高于200°C。在平面上，最高溫度值移到了左上方。聲波氣體溫

6、度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)爐內(nèi)溫度實(shí)時(shí)變化有很高的靈敏度，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映爐內(nèi)燃燒狀況。2、監(jiān)視過(guò)氧量是否增加上圖中，紅色線表示鍋爐出口的平均溫度，綠色線表示爐內(nèi)溫度分布圖。藍(lán)色線代表空氣加熱器上游方向的氧含量。從0：00到大約6：30，機(jī)組滿負(fù)載運(yùn)行，爐膛出口溫度大體相同，下午13.00到大約14.00爐內(nèi)溫度和出口溫度差值增大，過(guò)剩氧量增加，通過(guò)調(diào)整燃燒器，很快的恢復(fù)正常。因此根據(jù)爐膛出口溫度與爐內(nèi)空間溫度的差別可以判斷過(guò)剩氧量是否增加。3、監(jiān)視氧含量變化上圖分別繪制了空氣預(yù)熱器附近由傳感器測(cè)出的氧含量（藍(lán)色曲線）以及溫度變化（紅色曲線）。可以看出，氧含量與溫度變化之間有很大的關(guān)系，幾近線性關(guān)系，驗(yàn)

7、證了聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。結(jié)論：聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)的燃燒狀況變化很敏感，如過(guò)剩氧量以及氧含量的變化，各個(gè)參數(shù)變量的變化引起的現(xiàn)象和系統(tǒng)的響應(yīng)是一致的，說(shuō)明系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映出爐膛燃燒狀況，為運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整提供了可靠的依據(jù)。 案例五：預(yù)防爐內(nèi)溫度大幅波動(dòng)數(shù)據(jù)由安裝在德國(guó)GMVA Oberhausen市政垃圾處理廠的聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)提供。1、使用聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)前后蒸汽流量、CO和O2波動(dòng)的效果對(duì)比蒸汽流量波動(dòng)對(duì)比（上），CO和O2波動(dòng)對(duì)比（下）上圖顯示的是使用聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)前蒸汽流量波動(dòng)情況和CO和O2關(guān)系，可以看出使用聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)后蒸汽流

8、量波動(dòng)趨于平穩(wěn)，CO生成量明顯減少，燃料充分燃燒，消除了結(jié)焦的條件。2、使用聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)前后爐內(nèi)溫度波動(dòng)對(duì)比沒(méi)有使用聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)（上），使用聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)（下）上圖顯示的是使用聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)前后1通道和6通道溫度波動(dòng)情況，從上下兩圖的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)使用聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)以后，溫度波動(dòng)顯著減少，避免了爐內(nèi)溫度大幅波動(dòng)，使?fàn)t內(nèi)燃燒趨于平衡，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。結(jié)論：用聲波氣體溫度測(cè)量系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)急劇升高的溫度區(qū)域，通過(guò)控制調(diào)節(jié)，可以避免了爐內(nèi)溫度大幅波動(dòng)，使?fàn)t內(nèi)燃燒趨于平衡，預(yù)防了由于不平衡燃燒造成的局部高溫引起的結(jié)焦，管道泄露、彎曲、爆裂故障，保

9、證機(jī)組的安全運(yùn)行。案例六： 2001年韓國(guó)東南電力公司Yosu 熱力電廠安裝聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)前后NOx的排放情況（1）在更換LNA 前測(cè)試，小于160 兆瓦的發(fā)電機(jī)組，氧化氮排放低于250ppm。但是當(dāng)機(jī)組功率超過(guò)160 兆瓦，氧化氮的排放量增加接近兩倍（遠(yuǎn)超過(guò)機(jī)組在300 兆瓦時(shí)的最大值550ppm）。（2）更換LNA 后，機(jī)組功率增加到300 兆瓦，氧化氮大約在220ppm。達(dá)到了規(guī)定的要求（280 兆瓦機(jī)組氧化氮排放低于240ppm）。（3）沒(méi)有一氧化碳的排放限制，但是降低了氧化氮的，一氧化氮的排放會(huì)有很大幅度的增加。這個(gè)測(cè)試是在電廠內(nèi)部規(guī)定的氧化氮濃度在100ppm以下的條件下進(jìn)行的。

10、（4）總的來(lái)說(shuō)，在更換氧化氮霧化器和通過(guò)聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)化后，氧化氮濃度（280 兆瓦的機(jī)組，在相同負(fù)載下為530ppm）成功地降低到206ppm（降低61%）。結(jié)論：在接近平衡燃燒狀況下，NOx排放減少約8%。聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)消除過(guò)度溫度條件和減少氧氣的波動(dòng)，從而減少NOx的生成。案例七：基于聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能吹灰溫度數(shù)據(jù)由安裝在丹麥Asnæs 電站五號(hào)機(jī)組上的聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得，其余參數(shù)由ABB 的DCS系統(tǒng)提供，日期為2007年9月2日至5日。09-02溫度負(fù)荷吹灰器09-03 溫度負(fù)荷吹灰器09-04 溫度負(fù)荷吹灰器09-0

11、5 溫度負(fù)荷吹灰器黑色線條鍋爐熱負(fù)荷；粉色線條爐膛溫度；藍(lán)色線條吹灰強(qiáng)度與時(shí)間通過(guò)分析以上9月2日至5日四天的數(shù)據(jù)，可以看出吹灰器根據(jù)聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需吹灰，使得吹灰智能化。結(jié)論：安裝聲波氣體溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)以后，可提供爐內(nèi)所有的發(fā)熱和對(duì)流區(qū)精確的溫度梯度，提供吹灰器控制（設(shè)定點(diǎn)）信號(hào)，實(shí)現(xiàn)智能吹灰，及時(shí)地消除積灰，避免了過(guò)度積灰引起的局部結(jié)焦，以及由于傳統(tǒng)吹灰過(guò)多的吹掃浪費(fèi)能量和吹灰腐蝕問(wèn)題。案例八：荷蘭AZN Moerdijk公司燃燒器優(yōu)化控制數(shù)據(jù)由2004年4月23日荷蘭AZN Moerdijk公司垃圾發(fā)電廠提供。TMS-2000能夠計(jì)算用戶自定義區(qū)域的平均溫度，在平面范圍內(nèi)最高可設(shè)定24個(gè)溫度區(qū)塊。荷蘭AZN Moerdijk公司垃圾發(fā)電廠將分布有燃燒器的四個(gè)區(qū)域的溫度信號(hào)送入PID控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒器的優(yōu)化控制，從而改善爐內(nèi)燃燒狀態(tài)，使燃燒趨于平衡。平均溫度=919最高溫度=1017最低溫度=837標(biāo)準(zhǔn)差=60K優(yōu)化前平均溫度=941最高溫度=954最低溫度=929標(biāo)準(zhǔn)差=8K優(yōu)化后經(jīng)過(guò)優(yōu)化，爐膛最高溫度降低了63，最低溫度升高了92，盡管平均溫度升高了22，但是顯而易見(jiàn)優(yōu)化后爐膛溫度區(qū)域更加均勻。2004年4月目標(biāo)完成情況 預(yù)期目標(biāo) 實(shí)際情況 運(yùn)行能