羅立霄

(廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧 530219)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,工業(yè)鍋爐的檢測(cè)技術(shù)也取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，檢測(cè)的設(shè)備也隨之更新?lián)Q代，為鍋爐和相關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、事故預(yù)防、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、維護(hù)保養(yǎng)提供了詳細(xì)的科學(xué)依據(jù)。為了提高檢測(cè)水平和效率，在不停爐的情況下，紅外熱成像設(shè)備在工業(yè)鍋爐的檢測(cè)中受到廣泛重視，為鍋爐運(yùn)行的安全環(huán)境和能源方面達(dá)到有效的保障。雖然紅外熱成像技術(shù)在工業(yè)鍋爐檢測(cè)中越來(lái)越廣泛，但是多數(shù)是定性檢測(cè)，沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)深加工，達(dá)到定量檢測(cè)的效果。本文通過實(shí)例探討紅外熱成像設(shè)備在某企業(yè)一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐定量檢測(cè)中的應(yīng)用，在檢測(cè)中獲取更加精確的數(shù)據(jù)，為鍋爐的安全和節(jié)能運(yùn)行提供更科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

1 紅外熱成像技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)是通過非接觸式方式收集熱信息的數(shù)據(jù)采集和分析過程，將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。通過查看熱圖像，可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的整體溫度分布狀況，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況。紅外熱成像設(shè)備又稱熱成像儀或紅外線熱成像儀等，是一種對(duì)物體散發(fā)出的紅外線進(jìn)行感光成像的設(shè)備，這種設(shè)備被廣泛運(yùn)用在軍事、消防、工業(yè)生產(chǎn)、化工檢測(cè)等等領(lǐng)域。

鍋爐在運(yùn)行過程中，其特殊的工作原理，會(huì)在燃料燃燒與煙氣的流程、水與蒸汽的流程中會(huì)表現(xiàn)出十分明顯的溫度差別，有利于熱成像設(shè)備在工業(yè)鍋爐檢測(cè)中的應(yīng)用。比如在燃料區(qū)域是否符合設(shè)計(jì)、爐膛的耐火材料是否完好、煙道是否漏風(fēng)、輸水管道保溫是否泄漏、蒸汽管道保溫是否完好等等，這些涉及鍋爐的安全和節(jié)能運(yùn)行，檢測(cè)起來(lái)十分方便。因此熱成像設(shè)備可以幫助識(shí)別鍋爐漏水、蒸汽泄漏、保溫材料脫落、燃燒異常等現(xiàn)象。

2 工業(yè)鍋爐定量檢測(cè)

2.1 溫度異常定量檢測(cè)

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其外表的溫度控制是保證鍋爐高效率運(yùn)行的前提，如果某些區(qū)域溫度偏高，表面保溫材料脫離或者傳熱介質(zhì)泄漏。鍋爐墻體超溫運(yùn)行，容易導(dǎo)致材料老化速度加快，材料持久強(qiáng)度下降，影響大鍋爐本體安全和整體節(jié)能水平。

利用熱成像設(shè)備檢測(cè)爐墻，可以快速判斷超溫區(qū)域的位置、數(shù)量、范圍。如圖1所示是一臺(tái)循環(huán)流化床的返料槽，返料裝置是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部位之一，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)超溫異常，鋼材長(zhǎng)時(shí)間處于燒紅高溫氧化狀態(tài)，最終會(huì)使鋼材穿漏泄露，造成環(huán)境污染；嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成返料故障，甚至造成不返料，影響鍋爐運(yùn)行，如果返料器突然停止工作，將會(huì)造成爐內(nèi)循環(huán)物料量不足，爐床溫度會(huì)急驟上升難以控制，危及鍋爐的負(fù)荷與正常運(yùn)行。如果用傳統(tǒng)的測(cè)溫儀器，只能了解返料槽部分區(qū)域的溫度超高，不能測(cè)量出整個(gè)溫度異常的范圍。通過熱成像設(shè)備定量檢測(cè)可以定量測(cè)出有8處超溫區(qū)域位置、溫度范圍18.5～220.3℃、平均溫度74.4℃。發(fā)現(xiàn)問題后，及時(shí)與生產(chǎn)部門溝通，協(xié)調(diào)生產(chǎn)計(jì)劃，作好維修方案。

圖1 鍋爐溫度異常熱成像定量檢測(cè)

2.2 表面散熱定量檢測(cè)

鍋爐本體及鍋爐范圍內(nèi)的煙風(fēng)道、汽水管道的表面溫度，都高于周圍環(huán)境溫度。因此,熱量將有一部分通過表面散失到大氣中去，散失的熱量稱散熱損失，相關(guān)鍋爐能效檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)鍋爐的表面散熱有一定的要求，在計(jì)算散熱損失時(shí)也提供幾種方法，但是都是很難定量計(jì)算出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

利用熱成像設(shè)備的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，首先采集鍋爐整體的外表面熱成像圖，經(jīng)過圖像數(shù)據(jù)化處理，計(jì)算出鍋爐外表面平均溫度，再與設(shè)計(jì)的表面積計(jì)算，最后可以定量計(jì)算出鍋爐的表面熱損失（或者通過二次積分計(jì)算），這樣比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算值（經(jīng)驗(yàn)值或設(shè)計(jì)值）更準(zhǔn)確，鍋爐的整體的熱效率計(jì)算也就更精確。如圖2，采用熱成像設(shè)備采集數(shù)據(jù)，計(jì)算出鍋爐外表面平均溫度22.5℃，再結(jié)合設(shè)計(jì)外表面積，可以計(jì)算出真實(shí)的散熱損失。

3 結(jié)語(yǔ)

通過熱成像設(shè)備在鍋爐的溫度異常定量檢測(cè)和外表面散熱損失定量檢測(cè)的成功應(yīng)用，有利于推動(dòng)鍋爐從傳統(tǒng)的定性檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槎繖z測(cè)，獲取科學(xué)、精確的數(shù)據(jù)。通過本文的探討，希望能起到拋磚引玉的效果，吸引更多的人對(duì)鍋爐檢測(cè)事業(yè)進(jìn)行關(guān)注與研究，引入更加科學(xué)精確的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)，為特種設(shè)備的安全和節(jié)能事業(yè)發(fā)展奉獻(xiàn)更大的力量。

圖2 鍋爐外表面熱成像定量檢測(cè)