Infra-view.doc

Infra-view红外线炉膛温度计在百万机组塔式炉安装应用的专题方案 关于Infra-view红外线炉膛温度计 Infra-View红外线炉膛温度计是美国JNT公司专利产品，它是一个带有压缩空气冷却及保护系统的专用于测量CO2气体温度的红外线远程测温装置，可以通过法兰连接安装在锅炉炉墙门孔连续在线监测锅炉烟气温度，也可以选择便携式产品用于临时现场测试。如图1：图1Infra-view红外线炉膛温度计测温原理： 自然界里任何物体在其温度大于绝对零度(即-273)时，都会辐射红外线。然而气体辐射与固体辐射性质不同，前者是不连续的带状离散光谱，而后者表现为一个能量连续分布的宽带光谱。煤、石油、天然气等化石燃料在锅炉内燃烧后，所产生的烟气的成分主要包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、水蒸汽（H2O）、二氧化硫（SO2）、氮气（N2）、氮氧化物（NOX）、粉尘等等。成分复杂加之存在大气干扰和吸收，为了能准确测量烟气的温度，选择窄带红外光谱成为必然。CO2气体是化石燃料燃烧后的共有产物，Infra-View红外线炉膛温度计采用带有特殊设计的红外滤色镜的薄膜热电堆，经预先调整后，除CO2气体特殊红外光谱外，其他波长的红外能量都被滤除。 Infra-View红外线炉膛温度计测量30：1（即离传感器30米处目标直径大小为1米）的圆锥体视场范围内的CO2气体温度。传感器“视”视场范围内的CO2气体为透明介质，红外遥感处于分子级受激态的热的CO2气体，当炉膛温度升高时，CO2气体在红外光谱段的激励也随之增加，输出到带有数字显示表或4-20mA电流回路后，温度读数也相应上升。由于温度越高的气体产生的光谱越容易穿过选择性滤光器，并且远离炉墙附近低温区域的高温CO2气体在视场中构成的体积占了绝对多数，所以Infra-View视场区域内的温度读数，能代表锅炉当前炉膛截面的平均温度。不过，视场范围中CO2气体的浓度必需达到1012%，这是Infra-View传感器能感应温度的最低阈值。 关于百万机组的塔式炉的特点 我国国内的百万机组的塔式炉应用比较成熟的主要是采用阿尔斯通1000MW 超超临界塔式锅炉技术的锅炉，简称塔式锅炉，如图2： 图2 塔式锅炉的过热器和再热器的排列特点如下：三级过热器。第一级过热器由悬吊管和屏式受热面组成。第一级和第二级过热器与烟气逆流，末级过热器与烟气顺流。过热器出口蒸汽温度由二级喷水减温来控制。在第二级和第三级过热器之间有交叉以减小偏差。所有过热器都是光管设计。二级再热器。第一级再热器与烟气逆流，第二级再热器与烟气顺流。受热面都是光管组成。每2组受热面之间有交叉来减小偏差。再热器温度主要是通过摆动燃烧器调节，同时在紧急情况下可以使用事故喷水减温器来控制。再热器出口设置4个安全阀来保护再热器不超压。塔式锅炉的过热器和再热器的排列如图3：SH-1PL ： 一级过热器SH-2 : 二级过热器SH-3 : 三级过热器RH-1 : 一级再热器RH-2 : 二级再热器 图3 Infra-view红外温度计在百万机组塔式炉的安装方案根据红外线温度计的特点以及结合百万机组塔式炉的结构做出以下两种安装方案，如图4，图5: 图4 图4共安装6套Infra-view红外温度计，分别在A,B,C,D,E,F 位置。 在A,B 点安装温度计主要是为了测量炉膛出口烟气温度FEGT（Furnace Exit Gas Temperature）. 炉膛出口烟气温度（FEGT-Furnace Exit Gas Temperature） 为保持锅炉在设计工况下运行.烟气侧和蒸汽侧之间的能量平衡是锅炉设计考虑的因素之一。 在一个典型的化石燃料发电厂的早期控制系统中，蒸汽侧安装的仪器比烟气侧多很多。然而，烟气侧提供了输入蒸汽侧的热能，而且对于保证锅炉安全烟气侧的参数是非常重要的。但目前，普遍缺乏对锅炉烟气侧的监控。在燃烧器中，燃料和空气被混合，在炉膛被点燃燃烧。而最邻近的温度测点是在锅炉尾部烟道出口处，在这之间再没有其它温度测点。如果增加一个额外的控制点-炉膛出口烟气温度(FEGT-Furnace Exit Gas Temperature)，可以很方便使现在的两点控制方式变为三点控制方式，即燃烧器、炉膛出口温度(FEGT)和锅炉尾部烟道出口温度。这个新的控制点(FEGT),对锅炉的性能和可靠性有重要的影响。因为炉膛出口位置是辐射区和对流区的分界处。FEGT是锅炉设计和运行中的最重要的界面参数之一。对于保持锅炉运行和性能，包括热辐射，可靠性和安全性，FEGT控制是很关键的参数。在A,B侧各安装一套infra-view 温度计的原因如下：1. 可以有效的直接的测量炉膛出口烟温即FEGT,从而可以判断出炉膛的燃烧情况。2. 可以减少水冷壁管结焦和积灰增加。锅炉设计的重要考虑之一是根据燃料的特性减少结渣和积灰。结渣是由于燃料中的灰分在炉内辐射区形成的熔灰，烟气携带这熔灰撞击到水冷壁和锅炉管束后，粘附并凝固在上面而形成的。当结焦发生在炉膛较低炉墙上时，将导致炉膛出口烟温升高，进而结焦面积会扩展到炉墙更高部位，对炉膛性能有极大的影响。正确的锅炉运行操作要求保持熔灰远离炉墙并悬浮在烟气流中，直到熔灰降温成固态后再进入对流烟道。保持炉膛热强度能减少结渣问题。3可以有效地保护过热器和再热器装置，防止锅炉运行过程中过热器和再热器超温。4. 通过A,B两侧Infra-View红外线炉膛温度计测量数据的对比，可以有效调整燃烧，防止偏心燃烧，造成一侧超温结焦。在C,D,E,F点各安装一套infra-view 温度计的原因如下：1 可以直接测量各个过热器和再热器管道之间的温度，进而可以防止超温，如果超温，很可能 引起爆管，进而需要停炉检查，如果停炉检查，那费用损失就比较昂贵。2 过热器和再热器之间有很多吹扫装置，起到吹扫防止落灰结焦。以后现场工作人员可以根据温度作为吹扫的参考，现在因为各个电厂的实际情况不一样，所以没有具体的量化。 A 如果过热器和再热器之间温度过高，有可能是水冷壁或者过热器和再热器管道“脏”了，需要开启吹扫装置。如果过热器和再热器之间温度过低，说明吹扫时间过长或者燃烧不充分，需要调整燃烧或者关闭吹扫装置 B 飞灰控制，将温度限制在比煤灰软化温度最小值低100（38），可大大改善烟道的结渣问题，因为离开炉膛的干灰将不会粘在蒸汽管道上。如果对流烟道中的积灰和沉积物减少，就可减少该区域的煤灰吹扫和风机功率，从而提高热效率，并可降低因吹灰造成的炉管损坏。3 防止腐蚀 。如高温蠕变，高温氧化腐蚀和硫腐蚀，脱碳等。如果可以很好的控制温度，那就可以大大的减少腐蚀，如：在600-780硫腐蚀的最为严重，因为在此温度范围，硫化物处于融化状态，容易和管子发生化学反应。4 在C,D,F,E 每层间隔装一个，可以检测出每个层面的温度，也可以根据温度检测其热交换效率，进而进行调整燃烧。根据电厂的实际情况不同，我们又设计了两种方案供参考，如图5，图6： 图5 图6如下： 图6图5和图6设计的优点是可以进行温度对比，提供更准确的数据，而缺点是不能检测整个受热层的温度。至于G点建议使用传统机械式炉膛烟温探针，因为温度较低，测量精度要求不是那么准确，以节约成本。 Infra-view红外温度计与传统机械式炉膛烟温探针简单对比Infra-View红外炉膛温度计传统机械式炉膛烟温探针量程：121-1650，可以长期在线测量 量程为0-570，只能在启动初期运行测量视角内（30:1）的平均温度或最高（低）温度 测量某一点的温度 免维护，没有活动设备维护复杂体积小，安装方便，包括保护阀仅13KG 体积庞大，安装复杂，重量达上百公斤 故障率低，压缩空气压力低时，保护阀自动关闭保护传感器。 探针很容易由于过热弯曲，导致无法从炉膛中退出。 精度为1%， 取决于热电偶精度 表一详细的对比见附件Infra-view红外温度计与传统机械式炉膛烟温探针的对比PPT Infra-view红外温度计的技术参数技术参数：1. 测温范围：120-16502. 测量距离：7.15m3. 探测时间：连续的在线红外线测量4. 冷却方式：空冷5. 温度显示：4-20mA6. 通 讯：支持标准MODBUS或HART协议7. 精 度：1% 读数8. 重复精度：0.5% 读数，1() 9. 响应时间：100 毫秒10. 环境温度：最高达12111. 失气保护：压缩空气故障时，保护阀自动关闭保护传感器。12. 外 壳：铸铝13. 防护等级： NEMA 4,或IP65。14. 适合环境：IP 65, IEC 529, NEMA 4 15. 额 定：16. 振动：IEC 68-2-6(MIL STD 810D), 3 axis,11. 200Hz, 3 G 17. 冲击：IEC 68-2-27(MIL STD 810D), 3 axis 11 ms, 50 G18. 软 件：软件经串行数据接口（无数据冲突的）可进行在线维护和用户参数设定。软件功能：a) 可选择测量输出模式。b) 在量程范围内可编程设定报警点。c) 为防止过热造成损坏，传感器需带有内部环境温度检测。d) 温度、时间曲线图功能。e) 在线温度数据保存功能，ASCII码数据库。可以Excel or Lotus 1-2-3格式输出。可追忆或标签名查询。 执行标准中国国家和行业标准:DL/T6591998火电厂分散控制系统在线验收测试规程美国电气和电子工程师协会（IEEE）ANSI/IEEE 488可编程仪表的数字接口美国防火协会（NFPA）ANSI/NFPA 70 美国国家防火协会电气规范美国电子工业协会（EIA）EIA RS-232-C数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口EIA RS485 资料终端设备与使用串行二进制数据进行资料交换的数据通讯设备之间的接口美国仪器学会（ISA）ISA RP 55.1数字处理计算机硬件测试美国保险商实验室（UL）UL 44橡胶导线、电缆的安全