聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)應用案例

1、應用案例分析聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)在電力行業(yè)已經(jīng)使用了超過20年，從2001年開始在石油煉化行業(yè)應用。系統(tǒng)在美洲、歐洲和亞洲的印度、韓國得到廣泛的應用，下面介紹在保障加熱爐安全啟動、優(yōu)化燃燒器調(diào)整、提高工業(yè)爐運行的安全性、減少NOx過量排放和智能吹灰?guī)讉€方面代表性的案例：案例一：鍋爐啟動控制數(shù)據(jù)由2006年安裝運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號機組安裝測量平面位置燃燒器具體分布 l 前爐墻第3級： 4燃燒器 第2級： 4燃燒器第1級： 4燃燒器l 后爐墻第2級： 4燃燒器第1級： 4燃燒器時間：11:00

2、 平均溫度：418 ºC 負荷：0MW 時間：12:30 平均溫度：527 ºC負荷：30 MW時間：14:00 平均溫度：639 ºC 負荷：70 MW 結論：鍋爐啟動階段，系統(tǒng)可以測量11927范圍內(nèi)的溫度變化，防止啟動溫度過高或過低造成的燃燒故障，使鍋爐處于平衡燃燒狀態(tài)，保持燃燒穩(wěn)定，縮短啟動時間，保證設備安全經(jīng)濟地運行。案例二：鍋爐燃燒監(jiān)控與實時調(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測量系統(tǒng)提供。在整個調(diào)整過程中中，18#燃燒器始終

3、未開啟。燃燒器分布溫度場與CO以及氧含量的關系從上圖可以看到A側氧量的百分比比B側的大。然而，B側由于燃燒狀況很差一氧化碳生成量很大，超過了A側。時間：11:20 開始關閉燃燒器2#與3# 時間：11：40 調(diào)整中時間：11:55 趨于平衡 在燃燒器2#與3#關閉的情況下，可以看出，當減少燃燒器數(shù)量時，區(qū)塊A1, A2, A5及A6的溫度升高，其余區(qū)塊溫度降低，爐膛溫度開始區(qū)域均衡。溫度場與CO以及氧含量的關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得數(shù)據(jù)保持一致。經(jīng)過調(diào)整，B側燃燒狀況逐漸變好，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。結論：通

4、過聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)，可以實時準確的觀測到火焰中心在爐內(nèi)的移動，通過控制調(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爐體以及工件造成的損壞。案例三：檢測爐內(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測量系統(tǒng)提供。3號機組正常運行，沒有泄露發(fā)生；4號機組的水蒸汽泄漏35到54立方米，分別對兩個機組的爐內(nèi)泄露圖進行觀察。未發(fā)生泄漏的3號機組如上圖所示，背景噪聲曲線平緩，3號機組沒有泄漏發(fā)生。發(fā)生泄漏的4號機組如上圖所示， 背景噪聲曲線波動很大，可以確定4號機組爐內(nèi)有泄露發(fā)生。結論：通過對爐內(nèi)背景噪聲的檢測分析，系統(tǒng)可以實時準確地提供爐內(nèi)泄露

5、狀況，及時發(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80萬千瓦褐煤燃燒鍋爐德國一家80萬千瓦褐煤燃燒鍋爐，檢測聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)的靈敏度以及準確性。1、監(jiān)視燃燒器運行狀況上圖為滿負載時鍋爐出口的溫度分布圖，除1號燃燒器（右下角），其余燃燒器均正常工作。氣體溫度最高點（過熱點）是從不工作的燃燒器起按順時針排列。圖中平均溫度為980，氣體溫度最高達1117，比平均值高出約140。8個燃燒器中3號，5號，7號不工作，其余5個正常工作。最高溫度從滿負載時的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、度場測量系統(tǒng)對爐內(nèi)溫度實時變化有很高的靈敏度，可以實時準確地反映爐內(nèi)燃燒狀況。2、監(jiān)視過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，機組滿負載運行，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，過剩氧量增加，通過調(diào)整燃燒器，很快的恢復正常。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熱器附近由傳感器測出的氧含量（藍色曲線）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系，幾近線性關系，驗

7、證了聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)的準確性。結論：聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)對動態(tài)的燃燒狀況變化很敏感，如過剩氧量以及氧含量的變化，各個參數(shù)變量的變化引起的現(xiàn)象和系統(tǒng)的響應是一致的，說明系統(tǒng)可以實時準確地反映出爐膛燃燒狀況，為運行人員進行燃燒調(diào)整提供了可靠的依據(jù)。 案例五：預防爐內(nèi)溫度大幅波動數(shù)據(jù)由安裝在德國GMVA Oberhausen市政垃圾處理廠的聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)提供。1、使用聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)前后蒸汽流量、CO和O2波動的效果對比蒸汽流量波動對比（上），CO和O2波動對比（下）上圖顯示的是使用聲波溫度測量系統(tǒng)前蒸汽流量波動情況和CO和O2關系，可以看出使用聲波溫度測量系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)后蒸汽流

8、量波動趨于平穩(wěn)，CO生成量明顯減少，燃料充分燃燒，消除了結焦的條件。2、使用聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)前后爐內(nèi)溫度波動對比沒有使用聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)（上），使用聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)（下）上圖顯示的是使用聲波溫度測量系統(tǒng)前后1通道和6通道溫度波動情況，從上下兩圖的對比中可以發(fā)現(xiàn)使用聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)以后，溫度波動顯著減少，避免了爐內(nèi)溫度大幅波動，使爐內(nèi)燃燒趨于平衡，保證了設備的安全運行。結論：用聲波氣體溫度測量系統(tǒng)可以準確的發(fā)現(xiàn)急劇升高的溫度區(qū)域，通過控制調(diào)節(jié)，可以避免了爐內(nèi)溫度大幅波動，使爐內(nèi)燃燒趨于平衡，預防了由于不平衡燃燒造成的局部高溫引起的結焦，管道泄露、彎曲、爆裂故障，保

9、證機組的安全運行。案例六： 2001年韓國東南電力公司Yosu 熱力電廠安裝聲波溫度測量系統(tǒng)前后NOx的排放情況（1）在更換LNA 前測試，小于160 兆瓦的發(fā)電機組，氧化氮排放低于250ppm。但是當機組功率超過160 兆瓦，氧化氮的排放量增加接近兩倍（遠超過機組在300 兆瓦時的最大值550ppm）。（2）更換LNA 后，機組功率增加到300 兆瓦，氧化氮大約在220ppm。達到了規(guī)定的要求（280 兆瓦機組氧化氮排放低于240ppm）。（3）沒有一氧化碳的排放限制，但是降低了氧化氮的，一氧化氮的排放會有很大幅度的增加。這個測試是在電廠內(nèi)部規(guī)定的氧化氮濃度在100ppm以下的條件下進行的。

10、（4）總的來說，在更換氧化氮霧化器和通過聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)優(yōu)化后，氧化氮濃度（280 兆瓦的機組，在相同負載下為530ppm）成功地降低到206ppm（降低61%）。結論：在接近平衡燃燒狀況下，NOx排放減少約8%。聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以通過消除過度溫度條件和減少氧氣的波動，從而減少NOx的生成。案例七：基于聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)實現(xiàn)智能吹灰溫度數(shù)據(jù)由安裝在丹麥Asnæs 電站五號機組上的聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)測得，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溫度負荷吹灰器09-03 溫度負荷吹灰器09-04 溫度負荷吹灰器09-0

11、5 溫度負荷吹灰器黑色線條鍋爐熱負荷；粉色線條爐膛溫度；藍色線條吹灰強度與時間通過分析以上9月2日至5日四天的數(shù)據(jù)，可以看出吹灰器根據(jù)聲波氣體溫度場測量的系統(tǒng)實現(xiàn)了按需吹灰，使得吹灰智能化。結論：安裝聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)以后，可提供爐內(nèi)所有的發(fā)熱和對流區(qū)精確的溫度梯度，提供吹灰器控制（設定點）信號，實現(xiàn)智能吹灰，及時地消除積灰，避免了過度積灰引起的局部結焦，以及由于傳統(tǒng)吹灰過多的吹掃浪費能量和吹灰腐蝕問題。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)最高可設定24個溫度區(qū)塊。荷蘭AZN Moerdijk公司垃圾發(fā)電廠將分布有燃燒器的四個區(qū)域的溫度信號送入PID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對燃燒器的優(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標準差=60K優(yōu)化前平均溫度=941最高溫度=954最低溫度=929標準差=8K優(yōu)化后經(jīng)過優(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，但是顯而易見優(yōu)化后爐膛溫度區(qū)域更加均勻。2004年4月目標完成情況 預期目標 實際情況 運行能