非接触式锅炉炉膛红外测温系统Boiler-Tgas

一、前言

Boiler-Tgas炉膛测温系统是一种非接触式的锅炉炉膛专用测温系统。监测并控制炉膛温度，全面改善锅炉性能指标。

炉膛出口烟气温度通常随着负荷的增加而提高。正常情况下，某个负荷大体上对应一定的炉膛出口温度。如果燃油锅炉的油枪雾化不良，配风不合理，通常会使燃烧后延，造成炉膛出口烟气温度升高。如果煤粉锅炉的煤粉较粗或配风不合理，同样也会使燃烧后延，造成炉膛出口烟气温度升高。无论是燃油炉还是煤粉炉，当然燃烧器燃烧良好时，由于火焰较短，炉膛火焰中心较低，炉膛吸收火焰的辐射热量较多，使得炉膛出口烟气温度较低。换言之，如果在负荷相同的情况下，炉膛出口烟气温度明显升高，则有可能是油枪雾化不良，煤粉较粗或配风不合理，引起燃烧不良造成的，运行人员应对燃烧情况进行检查和调整，直至炉膛出口烟温恢复正常。

如果炉膛出口烟气温度升高，而燃烧良好，则可能是由于炉膛积灰或结渣，使水冷壁管的传热热阻增大，水冷壁管吸热量减少引起的。只有采取吹灰或清渣措施，才能使炉膛出口烟气温度恢复正常。

当锅炉容量较大，炉膛较宽时，如果燃烧器投入的数量不对称，或配风不合理，则可能是因为燃烧中心偏斜，引起炉膛出口两侧烟温偏差较大，应采取相应的调整措施，使两侧烟温偏差降至允许的范围内。

容量稍大的锅炉均装有监测炉膛出口烟气温度的测温系统，容量在120t/h及以上的锅炉，因为炉膛较宽，可能会引起炉膛出口两侧烟气温度发生较大的偏差，通常装有左、右两个测温系统。

由此可以看出，通过监测炉膛出口烟温，就能掌握锅炉的燃烧工况，水冷壁管的清洁状况以及火焰中心是否偏斜，为运行人员及时进行调整提供帮助。

二、特点

具有安装简便，使用可靠等特点。非接触式红外温度仪安装在牢固的高温保护套内，符合IP65（NEMA4）防护标准。该产品在高温环境下能够长期连续稳定工作，只需要在现场提供一个压缩空气源（或冷却水源），采用涡旋制冷器对本仪器进行冷却。仪器配有空气过滤系统和超温保护系统，对恶劣的现场环境的适应性很强。用户的准备工作非常简单，只需在仪器安装位置提供通常的压缩空气气源(标准厂用压缩空气)和两条带有屏蔽的信号电缆。仪器的测量结果可以通过数显表现场显示，同时根据需要输出信号到任何控制系统（如DCS），或数字式的或者模拟信号的记录装置。Boiler-Tgas的“非接触式红外线”探头具有独特的专利设计，使之屏蔽其它的广谱红外辐射信号，只接收炉膛中的CO2烟气辐射的红外光谱，有效的排除掉其他环境因素的干扰。本仪器具有检测精度水平高，抗干扰能力强等特点。适合测量锅炉系统的高温区域的过程参数。

本仪器的通用型测量范围为120℃ –1650℃ ，已能满足用户的一般使用要求。对于特殊的用户，可以通过不同的设置方案，提供高达3000摄氏度的测量范围。

三、技术参数

  电    源：24V精密直流电源（基本配置）

  冷却要求：流量至少为每分钟15立方英尺的标准厂用压缩空气

  环境温度：最高不得超过 350℃(循环水冷却)

  视 场 角：  视距比为30：1

  响应时间：100毫秒（每分钟可有600读数）

  数据输出：数字式4-20mA回路

  数字精度：读数的±1%（最大误差为±16.67℃），符合NIST校正标准

  测量范围：120℃ - 1650℃

  红外频谱：CO2气体辐射光谱

  仪器重量：9公斤，配安全阀门为12公斤

  仪器长度：26cm（加阀门）

  探 测 器：  红外传感器是一种智能型数字设备，具有两条4-20mA输出导线；电源为标准24VDC，回路最大阻抗为700欧姆；具备远程在线调校功能；本传感器的视距比为30：1，即在30英尺远处有直径为1英尺的视域。传感器系统符合HART工业通讯规定，可用多个传感器组合成一个测量网络，并与分布式控制系统（DCS）相联。对所测得的温度数据，利用DataMutilDrop专用软件进行计算机处理，为在线维修和状态检修提供了可靠的依据。

信号处理/在线编程功能

1.        信号峰值保持功能：在视距比内测量最高温度并在0-10分钟内保持。

2.        平均值方式：在视距比内测量平均温度，在0-55秒钟之间更新读数显示（稳定的快速信号输出功能）

3.        可编程报警设置点：可以从121℃ ---  1650℃

4.        可选择的温度范围：（低端到高端）

5.        摄氏温度或者华氏温度选择（250℉ / 121℃  到3000℉ / 1650℃ ）

6.        传感器内部环境温度监测可以保证红外传感器不致过热或损坏

7.        全过程的温度/时间图象或曲线（如下图所示）

四、工作原理

    在线式辐射高温测温系统在测量过程中，被加热的CO2气体处于原子被激励的状态，其特定的波长通过远红外线遥测的方法能够被准确的感应检测到。随着炉内温度的升高，在远红外光谱的远红外线CO2激励能量也随之增大。不论什么燃料的锅炉燃烧过程都要产生CO2，所以CO2频谱的能量测量适合于所有锅炉。在燃煤电厂锅炉和普通锅炉的燃烧产物中发现典型的10～12％的CO2浓度，这一浓度达到了远红外线测量传感器检测温度的界限值，将炉膛内的CO2作为半透明或不透明的介质来看待，在测温仪的视角锥30：1范围内，当被观测目标离温度感受元件最远时，气体分子的容量最大。由于窄带窗口光谱过滤器具有选择性，在测温仪视角范围内较热气体比较冷气体体积更小、离感受元件距离更近，更易被其感受到。远红外线测量传感器测量炉内受热烟气时，显示出代表整个锅炉环境的温度读数。

五、系统组成及工作示意

六、测温系统可以帮助电厂解决的实际问题

1.锅炉启动过程控制

此系统可以用于监测锅炉启动过程中烟气温度。电站锅炉一般装有可伸缩的测温探头。远红外测温装置灵敏探头可以替代传统的可伸缩测温探头，并可以进行锅炉启动和运行阶段的烟气温度监测，该系统造价小、使用方便、维护简单。

2.吹灰器控制

实时FEGT数据传送到控制室，运行人员可以根据FEGT值进行吹灰器投停的自动控制（包括吹灰时间、吹灰顺序设置）。它也可以用于提醒运行人员进行手动吹灰操作。例如：如果炉膛出口温度FEGT超过了原始设计值，这表明炉膛表面玷污严重，运行人员应该进行炉膛的吹扫；当FEGT低于原始设计值后，应该停止炉膛吹扫。过多的进行炉膛吹扫不仅造成能源的浪费，也可能造成水冷壁处吹灰器的腐蚀问题。通过监测炉膛出口温度FEGT与主蒸汽温度，可以确定吹灰器的投停，并可通过DCS记录炉膛出口烟气温度与相应吹扫时间。

3.结焦/积灰控制与过热器保护

       炉膛出口温度FEGT应该低于煤灰的软化温度以减少结焦和积灰。FEGT超过设计值会造成运行环境的改变和长时间的超温。运行人员可以通过吹灰，改变过剩空气量，改变燃烧器的组合方式和摆角，改变火焰长度和其它的方法进行调整，也可以设计自动控制系统对这些操作方式进行优化组合。

4.低NOX燃烧应用

        通过将该系统的烟气温度设置在指定的温度区间内，根据测得的结果来控制系统喷入尿素或氨来最大限度的减少NOX的生成。

5.在循环硫化床锅炉上的应用

该系统可以用于硫化床锅炉的烟气温度监测，从而决定在合适的温度下将石灰颗粒喷入到烟气中，用于脱硫和常规运行控制。

6.锅炉性能监测

        可以沿烟气的流程安装多个探头，通过软件来实现全锅炉的温度平衡监测，用于锅炉性能的优化和控制。

7.四角切圆锅炉火焰中心的控制

可以在炉膛的四角安装两个或更多的探头来判断炉膛火焰的状况，通过调整改变锅炉偏烧的问题。

8.废物焚烧炉上的应用

该系统可以用来监测烟气温度，使有毒废物在对应的温度进行焚烧，减少污染，远红外光谱能确认符合NIST标准。

9.监测碳黑温度

    余热锅炉的烟气温度对于操作和有效的利用能量非常重要。过高的温度可能产生过多的废气和碳黑粒子，粘污在过热器和再热器处，阻碍了热量的传递。

七、系统清单