关于炉膛烟气温度探针与声波测温系统的思考

关于炉膛烟气温度探针与声波测温系统的思考

作者：侯子良

摘要：上世纪七十年代引进平圩、石横技术后，锅炉一直配供温度探针作为测量烟温手段。当前，PyroMetrix炉膛烟气声波测温系统已在国内取得成功应用经验，启动时可取代温度探针（两者差10-20°C），并可在锅炉全负荷范围内长期工作。

一、锅炉炉膛出口烟气测温的重要性

长期来,火电厂锅炉没有一种可靠、准确，并能从启动开始，全负范围内监控炉膛出口烟温的系统，以致造成炉膛出口结焦和严重掉渣事故；火焰偏斜，水冷壁一侧磨损、结焦，以及左右两侧汽温偏差大、管壁超温等事故；此外，由于长期没有反映燃烧的关键参数-炉膛烟温，使优化燃烧失去直接监控和判别的依据。文献1列出了国内火电厂部分实际事故案例，说明炉膛出口烟温测量的重要性，应引起关注。

二、 PyroMetrix炉膛声波测温系统

美国PyroMetrix炉膛声波测温系统基本原理是基于下列公式：

T=1/rR C2

式中：T -绝对温度

R -气体常数

r -定压定容下比热之比

C -声速

炉膛声波测温系统基本原理图

PyroMetrix炉膛声波测温系统核心专利技术是声波强度高（>170dB）和声波前沿陡峭（<50μs）的声波发生器，它能确保在大型锅炉的大尺寸炉膛上测量精度达到±1%，技术处于世界领先，并因此成为被美国能源部首肯并下达任务用于比发电锅炉更难测量的IGCC二段式加压汽化炉内烟温测量的公司。

PyroMetrix声波测温系统在国际上已有大量应用业绩，国内也已在国华宁海电厂（1000MW）和华能大连电厂（350MW）锅炉上成功应用，其中宁海电厂运行已一年，运行（参见运行曲线）证明：

1）声波测温系统与温度探针间相差10-20°C，但温度探针在投煤粉1小时后烟温达到539°C时被迫退出，失去继续监视炉膛出口烟温的作用。

2）声波测温系统能在启动、停止和负荷变化全过程中投运，继续监视炉膛出口烟温；显示的各层和各区域温度均

随负荷正确变化。

3）同一层五个区域温度偏差随负荷增大而增大。启动前，投油期间以及甩负荷熄火后，五个区域温度趋于一致，符合燃烧实际。

目前已具备利用该声波测温系统对测量出的温度和锅炉其它运行参数间的关系进行研究（特别是当异常发生时）用于指导锅炉安全、优化燃烧调整（文献3）。

宁海电厂6号炉共装设两层声波测温系统，上层（炉膛出口层）系统一年来运行一直正常，下层（51米标高）系统由于初期缺乏经验出现过一些机械安装问题（如脏物进入电磁阀造成漏气），以及接收器安装位置选择不当离吹灰器太近，导致多个耳机震动膜被高温灰粒损坏。这些问题均已及时解决。

一年实践证明系统技术先进、设计合理、可靠性好，可以满足实际运行的需要。

三、炉膛出口烟温测量方案选择

根据工程技术经济考虑，有两个方案可供选择：

方案一(实用方案)：

1.启动时，取代炉膛出口烟温探针（还可省去大面积钢平台）。

2.全过程、全负荷范围监控炉膛出口温度及左右偏差。

3.投资少

方案二(基本方案)：

1.启动时，取代炉膛出口烟温探针（还可省去大面积钢平台）

2.全过程，全负荷范围监控炉膛出口温度及区域温度分布，监控炉膛温度更全面

根据当前最新技术发展现状，建议：

今后锅炉标书中关于炉膛出口烟温测量部分，不宜再采用指定温度探针的习惯做法，而宜由业主、设计院和锅炉厂一起通过对温度探针和PyroMetrix炉膛声波测温系统两种装置进行技术经济比较后确定。

对于暂时不想增加较多投资的电厂建议采用声波测温系统的方案一（实用方案）；如果电厂不满足于监控炉膛出口温度及左右偏差，还希望了解区域温度分布等更多信息，以利于燃烧优化调整，那么可以采用方案二（基本方案）。