爐膛溫度場測量和可視優(yōu)化燃燒在我國推廣應(yīng)用的意義(已修改)
2025-07-04 23:08 本頁面
【正文】 爐膛溫度場測量與可視優(yōu)化燃燒在我國推廣應(yīng)用的意義 華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司楊永書 爐膛溫度場測量與可視優(yōu)化燃燒在我國推廣應(yīng)用的意義華能陜西秦嶺發(fā)電有限公司 楊永書 陜西渭南 714206摘 要： 本文介紹了當(dāng)前世界上最先進的一種鍋爐爐膛溫度場的測量方法，即聲學(xué)高溫測量法包括其原理及應(yīng)用，通過具體案例分析國內(nèi)外推廣先進爐膛溫度場測量，實現(xiàn)可視自動優(yōu)化燃燒，提高鍋爐使用壽命，降低發(fā)電煤耗，有效控制氮氧化合物在燃燒過程中的生成，就提高企業(yè)效益和保護環(huán)境方面的必要性闡述了在我國推廣應(yīng)用的意義。關(guān)鍵詞： 燃燒 降耗 減排○、前言眾所周知，我國是世界煤炭消耗大國，特別是火電廠消耗煤炭資源最多，節(jié)能減排任務(wù)十分艱巨。對如何提高煤電轉(zhuǎn)換效率，有效利用有限資源，減少有害物質(zhì)對大氣排放。各發(fā)電集團都在積極地采取措施，一方面投入大量資金建造大容量高參數(shù)機組、紛紛關(guān)停高能耗小容量機組，來降低單位發(fā)電煤耗。另一方面在新建電廠時同步安裝了脫硫、脫硝裝置，以降低二氧化硫和氮氧化物排放。本文論述的是采用世界先進準(zhǔn)確的測量爐內(nèi)燃燒技術(shù)，對爐內(nèi)燃燒狀態(tài)可視監(jiān)控，實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)化燃燒，最大限度的降低能耗、控制氮氧化物生成，進一步減少有害物質(zhì)對大氣排放。鍋爐燃燒的基本要求在于建立和保持穩(wěn)定平衡的燃燒火焰，在典型的四角切圓燃燒鍋爐中，燃燒工況組織不合理造成的四角燃燒不均勻、火焰中心偏斜、火焰刷墻等是導(dǎo)致爐膛結(jié)焦、爐管爆破、爐膛滅火、爐膛爆炸等運行事故的重要原因。因此，電廠燃煤鍋爐燃燒監(jiān)控具有著十分重要的現(xiàn)實意義。但由于我國電廠燃煤煤質(zhì)和煤種經(jīng)常變動，加之工業(yè)燃燒過程自身具有瞬態(tài)變化、隨機湍流、設(shè)備尺寸龐大、環(huán)境惡劣等特征，給各種熱物理量場參數(shù)的在線測量帶來了困難，難以獲得描述實際燃燒過程的熱物理量場參數(shù)，尤其是溫度分布的測量十分困難，爐內(nèi)燃燒火焰形態(tài)無法可視。這樣導(dǎo)致燃燒調(diào)整得不到可靠的依據(jù)，燃燒優(yōu)化運行無法實現(xiàn)。目前這已成為我國提高大型火力發(fā)電機組鍋爐安全性、經(jīng)濟性以及進一步提高環(huán)境保護指標(biāo)的瓶頸。因此，在生產(chǎn)工程應(yīng)用方面，尋求一種先進、準(zhǔn)確、簡便、快捷的方法進行溫度場的測量顯得尤為重要。過去用傳統(tǒng)熱電偶或水冷式抽氣熱電偶伸入式測量僅限于爐內(nèi)燃燒周邊區(qū)域短時的試驗應(yīng)用，且費時費力，無法獲得爐內(nèi)燃燒溫度場數(shù)據(jù)。近年來國內(nèi)外在高溫火焰溫度測量方面研究較多的是激光CT技術(shù)、全息技術(shù)，但由于大型燃燒設(shè)備中的含塵火焰大光學(xué)厚度特征，以及這類技術(shù)所需的裝置昂貴、安裝精度高、操作困難等原因，目前國內(nèi)外尚未見其實際用于工業(yè)性煤粉火焰的多相流測量中。本文介紹了當(dāng)前世界上最先進的一種鍋爐爐膛溫度場的測量方法，即聲學(xué)高溫測量法包括其原理及應(yīng)用，并進行分析在我國推廣應(yīng)用的意義。一、工作原理聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)的基本物理原理是氣體中的聲速是與該氣體溫度成比例的。聲波在混合氣體中的傳播速度是氣體溫度的第一函數(shù)，在較小的成分上也是氣體組分的函數(shù)。在大多數(shù)應(yīng)用條件下，氣體組分和它們的相對含量已知且在很小范圍內(nèi)變化。因此，沿聲波從發(fā)射器到接收器的直線上的氣體平均溫度可以先測量聲波的“傳播時間”(即聲波從發(fā)射器到接收器所需的時間)，然后根據(jù)已知的兩點之間的距離，可以計算出對應(yīng)的溫度。從爐膛一側(cè)發(fā)射器以壓縮空氣為動力發(fā)出一個寬頻帶聲波信號，該信號被位于對面的一個接收傳感器所檢測到，從發(fā)聲到接收器接收到信號所經(jīng)歷的時間即聲波的“飛行時間”，它被用來計算該兩點之間的氣體平均溫度。聲波氣體溫度場測量系統(tǒng)的基本原理是聲速在氣體中是按照溫度的函數(shù)變化的，并受沿著聲波傳播路徑空間的氣體成分的影響。這些關(guān)系可用下面公式來描述：式中 c——在某種氣體中的聲速，m/s；d——聲波傳播距離，m。t——聲波飛行時間，s。r——特定氣體在定壓定容下的系數(shù)；R——氣體常數(shù)， J/()；T——絕對溫度，K；M——氣體分子量，kg/mol。由此可以得出氣體溫度對距離、飛行時間和氣體組分的函數(shù)為：Tc=(d/Bτ)
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