牛百芳，陳文鑫，董功利

（1.中國華電集團公司安徽分公司，安徽 合肥 230022；2.安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234000）

爐膛高溫區(qū)欠缺必須的溫度測點，運行監(jiān)盤人員只能依靠別的運行參數(shù)間接性細致觀察掌握爐膛溫度。因為間接性體現(xiàn)參數(shù)不形象化，爐膛溫度無法準確體現(xiàn)，運行監(jiān)盤人員無法有效了解鍋爐爐膛內(nèi)部燃燒情況。

傳統(tǒng)的鍋爐運行是按照設計的假定和鍋內(nèi)參數(shù)的反映控制進行的，正常情況下，運行人員按運行手冊的指導控制鍋爐的運行。當鍋爐反映參數(shù)（如汽壓和汽溫等）出現(xiàn)異常，運行人員才會根據(jù)參數(shù)的異常情況進行相應的調(diào)整。由于鍋內(nèi)參數(shù)反應遲緩，造成運行人員的調(diào)整滯后。這種調(diào)整模式，對鍋爐的燃燒經(jīng)濟性、受熱面超溫、設備可靠性產(chǎn)生不利影響。此外，鍋爐系統(tǒng)的設計中涉及到煙氣側和蒸汽側的能量平衡，溫度參數(shù)是表征能量交換情況的重要參數(shù)和判斷依據(jù)。在鍋爐能量交換的關鍵點設置溫度測點，是非常必要的。

1 爐膛溫度場測量的關鍵性

火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化是熱電廠安全性、環(huán)保節(jié)能、節(jié)能減排的關鍵所在。一直以來，并沒有精確測量爐膛溫度(場)的方法，對鍋爐爐膛內(nèi)部燃燒的監(jiān)控沒有之間可靠的辨別依據(jù)。而爐膛溫度(場)精確測量的必要性如下所述。

（1）爐膛內(nèi)部溫度場的檢測。①避免爐膛出口溫度太高造成受熱面結焦或者超溫的風險。②防止鍋爐啟動初期爐膛出口溫升較快對再熱器造成損傷。③檢測爐膛出口溫度綜合衡量爐膛內(nèi)部吸熱情況。④針對不同負荷段科學合理地控制爐膛出口溫度，合理控制輻射熱和對流換熱占比，降低過熱器和再熱器減溫水流量，提高機組的安全性防止水沖擊。

（2）優(yōu)化燃燒調(diào)整。①針對爐膛出口煙溫通過優(yōu)化調(diào)整燃燒方式平衡鍋爐兩側煙溫偏差。②避免鍋爐兩側煙溫偏差較大燒壞受熱面以及爐膛水冷壁結焦情況。③避免燃燒偏斜引起的重大安全事故。

（3）改善燃燒效率。①優(yōu)化風煤比，將過量空氣系數(shù)降到有效范圍內(nèi)。②合理調(diào)整爐膛每個角燃燒器的風煤分配。③實時爐膛內(nèi)火焰中心位置，確保原煤在爐膛內(nèi)充足燃燼，確保有效發(fā)熱量分派。④為優(yōu)化燃燒自動控制系統(tǒng)提供更加直接的評判標準，提升優(yōu)化全面的可執(zhí)行性。

（4）減少NOX的生成及排放。①避免爐膛內(nèi)火焰中心位置過高，減少NOX形成(當部分爐膛內(nèi)火焰中心位置過高出現(xiàn)火焰溫度超過1500℃以上時，NOX形成呈對數(shù)函數(shù)提升)。②加裝脫硝SCR/SNCR 系統(tǒng)，尾部煙道煙氣中NOX排放量的減少，能夠大幅度減少脫硝裝置的使用成本。

2 技術現(xiàn)狀

目前，鍋爐煙氣溫度的測量方式主要采用熱電偶、煙溫探針和傳統(tǒng)紅外測溫儀，但其都存在種種缺陷。

（1）熱電偶的惰性使儀表的指示值要落后于被測溫度變化，由于存在滯后，熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較煙溫波動的振幅小，其靈敏度低于實際煙氣溫度變化；由于熱電偶使用環(huán)境和結構的限制,在磨損等諸多因素影響下，造成使用壽命短、維護麻煩等缺點。

（2）熱電偶布置在爐壁側，受插入深度影響，無法測量煙氣空間溫度，煙溫從中心到邊緣有5%～10%偏差，熱電偶保護管結垢、結焦、鹽渣過多會導致熱電偶電極間與爐壁間絕緣不良，引起熱阻增加，阻礙熱傳導，不僅引起熱電勢損耗而且還有干擾，造成溫度示值比被測溫度真實值低，在高溫下更嚴重，由此引起的誤差有時甚至可達上百度。

（3）煙溫探針只能在鍋爐啟動升溫期間短時工作，當爐膛溫度超過570℃時必須將其收回，以免被燒毀，不能實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測煙氣溫度。

（4）煙溫探針易受使用環(huán)境和結構的限制，在溫度波動大、振動及安裝方式等諸多因素的影響下，造成使用壽命短、測量準確度不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)滯后、機械故障率高、維護麻煩。

（5）傳統(tǒng)紅外測溫儀為了保護爐內(nèi)高溫煙氣對傳感器損壞，在前端安裝一層玻璃，依靠玻璃隔絕煙氣，這會造成紅外波衰減，導致測溫不準確。

（6）傳統(tǒng)紅外測溫儀瞄準孔處結焦堵塞頻繁，導致煙氣無法準確測量，每次清焦需拆卸設備，耗時長，費人工，維護量較大。

3 新型煙氣溫度測量儀

本文中闡述了一種規(guī)格為DVSN-S70-1 的新式爐膛煙溫紅外線測試儀。該測試儀為遙感技術爐膛專用型紅外測溫儀，其設備實體如圖1 所示。該儀器具備安裝操作方便、使用便捷等優(yōu)點。遙感技術紅外線溫度計傳感器和紅外塑料薄膜電路集成在牢固的鋼制制冷套內(nèi)，合乎IP65防護標準，可以從事室外條件下組裝并長期運行，只給予壓縮氣體源或風冷系統(tǒng)，對該紅外線測試儀開展冷卻，該測試儀可以從高溫環(huán)境中連續(xù)運行。此外，該紅外線測試儀配備了空氣過濾系統(tǒng)和溫度保護系統(tǒng)（可選擇），對惡劣的現(xiàn)場環(huán)境的適應性很強。爐膛測溫儀是一種遙感式氣體遠紅外溫度測量儀器，特有的專利技術可以測量爐膛煙氣中所含的二氧化碳輻射出的紅外線的能量得到煙氣溫度，在電站鍋爐和民用鍋爐的燃燒產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)典型的10%～12%的二氧化碳氣體濃度，可以滿足遠紅外線輻射測溫儀檢測溫度的界限值要求，溫度測量誤差為1%。

圖1 DVSN-S70-1 新型爐膛煙氣溫度紅外測量儀

DVSN-S70-1 爐膛煙氣溫度紅外測量儀是一種新型的可以替代傳統(tǒng)熱電偶或煙溫探針精確檢測爐膛煙氣溫度的儀器。具有連續(xù)、實時、精確、可靠、非接觸、響應時間快、使用安全、壽命長、可測空間煙氣溫度等特點。DVSN-S70-1爐膛煙氣溫度紅外測量儀規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 DVSN-S70-1 爐膛煙氣溫度紅外測量儀規(guī)格參數(shù)

如圖2 就地安裝實物圖所示，該測試儀帶有保護冷卻套，可以用法蘭安裝在鍋爐的任何孔、門，設備輕巧，安裝方便；特殊設計的空氣冷卻及吹掃系統(tǒng)，可以保證設備在高溫環(huán)境下可靠穩(wěn)定工作，并有效防止結焦；專門設計的快速清焦系統(tǒng)在需要時可以便捷處理結焦。用戶接入時，只需提供壓縮空氣和兩線制的屏蔽信號電纜。

圖2 DVSN-S70-1 新型爐膛煙氣溫度紅外測量儀就地安裝實物圖

4 應用效果

（1）鍋爐運行狀態(tài)重要的反應參數(shù)?？梢宰鳛殄仩t燃燒狀態(tài)和能量交換的重要反應參數(shù)；可以作為鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化控制的過程參數(shù)，可以作為吹灰局部優(yōu)化的控制參數(shù)。

（2）結焦結渣控制。熔融的煤灰冷卻凝固在水冷壁或管壁上就形成了結焦，可以將爐膛出口煙溫控制在煤灰的熔融、軟化溫度以下，使干燥的煤灰不能黏附在換熱管上，有效地避免結焦結渣現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）降低氮氧化物。通過監(jiān)測爐膛出口煙溫，如果發(fā)現(xiàn)溫度過高，運行人員可以及時地采取措施降低溫度，從而減少氮氧化物的生成。

（4）吹灰和智能吹灰控制。為了確保煙氣的正常的流動性和換熱器的正常運轉，務必吹灰除粉煤灰。運行人員也可以根據(jù)爐膛出口煙溫數(shù)值開展包含吹灰時長、吹灰次序等吹灰器投停等在內(nèi)的自動控制，還可以督促實際操作人員開展手動式吹灰控制。比如，爐膛出口煙溫超出原設計值后，爐膛及頂部煙道積灰比較嚴重，運行人員應對爐膛、煙道及受熱面進行吹灰工作；爐膛出口煙溫小于原設計值后則不需要對爐膛、煙道及受熱面經(jīng)行吹掃。爐膛過多的吹掃工作會浪費較多的蒸汽，同時影響機組的經(jīng)濟性，還會造成再熱器吹灰裝置的浸蝕難題。根據(jù)監(jiān)測爐膛出口的煙溫，就可以知道吹灰裝置的規(guī)范使用。

（5）監(jiān)測升溫速度。監(jiān)測鍋爐從啟動到汽輪機帶負荷期間的煙氣溫度上升速率，從而實現(xiàn)在線監(jiān)測爐膛出口煙氣溫度不超過540℃，保護再熱器，取代傳統(tǒng)的伸縮式測溫探頭。

（6）降低煙溫偏差。出口斷面左/右溫度偏差較大時，調(diào)整送風，降低左/右煙氣溫度偏差（測溫系統(tǒng)采用雙測點，左右對稱安裝方式）。

（7）火球中心校正（ABB-CE）。判明火球中心校正存在問題。鍋爐為切向燃燒式時，用燃燒器的邊角風門來調(diào)整火球位置。

（8）超溫報警。監(jiān)測鍋爐在最佳運行條件下的煙氣最高允許溫度，用以防止水冷壁管、再熱器與過熱器的超溫和由此造成的爆管。

（9）過熱蒸汽溫度的控制。通過控制爐內(nèi)的煙氣參數(shù)改善鍋內(nèi)的蒸汽參數(shù)。

5 結語

文中上述型號規(guī)格為DVSN-S70-1 新型爐膛煙氣溫度遙感紅外線檢測儀，其構成主要是由紅外傳感器、電控通訊系統(tǒng)、冷卻保護系統(tǒng)、吹掃與防結焦系統(tǒng)、快速清焦系統(tǒng)等組成。當煤、天燃氣、油、煤泥等化石能源在工業(yè)鍋爐內(nèi)燃燒，其燃燒時會產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體。傳感器通過檢測熱二氧化碳氣體溫度來測量。傳感器的紅外光譜分析回應預置為特定檢測二氧化碳氣體光譜儀，在溫度場里的二氧化碳氣體被加熱到特殊溫度范疇，傳感器能夠實時測量二氧化碳氣體平均溫度最高或最低溫度。該紅外測量儀技術特點：（1）能夠準確測量煙氣溫度；（2）獨創(chuàng)的冷卻吹掃優(yōu)化特殊設計，節(jié)能并防結焦；（3）能夠適應惡劣的工作環(huán)境；（4）符合DCS 系統(tǒng)通訊與參與自動控制要求；（5）對低濃度下二氧化碳氣體溫度也可以準確測量；（6）創(chuàng)新的快速便捷清焦機構，不拆卸設備，操作簡單高效，配合防結焦設計，性能更可靠。