产品编号： 112710423416

产品名称： 红外测温系统

规　　格：

产品备注：

产品类别： 温度测量装置

产品说明

炉膛出口红外线温度计应用目的

随着煤价日益上涨，火力发电厂的发电成本越来越高，节能减排的压力越来越大。对锅炉燃烧方面的关注也引起了大家的重视。为保持锅炉在设计工况下运行。烟气侧和蒸汽侧这间的能量平衡是锅炉设计考虑的因素之一。在一个燃煤电厂的控制系统中，蒸汽侧安装的仪器比烟气侧多很多。然而烟气侧提供了输入蒸汽侧的热能，而且对于保证锅炉安全，烟气侧的参数是非常重要的，但目前普遍缺乏对锅炉烟气侧的监控。烟温探针是目前火力发电厂用于测量烟气温度***常用的测量工具，采用接触式测温，但由于测量方式与测量范围的局限，仅能在锅炉启动时短时使用，还极易发生各种故障。用红外线炉膛温度计测量炉膛出口温度，可以有效地解决烟气温度测量中的这些问题。

1.1炉膛出口红外线温度计测量原理

红外线炉膛温度计是非接触式测温，传感器通过检测热的CO₂气体来测温，可检测250 ^。F(121℃)到3000^。F（1650℃）的锅炉烟气温度。当煤炭、天然气、油、褐煤等化石燃料在锅炉内燃烧时，其燃烧过程中会产生大量CO₂气体，当炉膛温度升高时，CO₂气体在红外光谱段的激励也相应增加，通过红外遥感技术使监测处于分子级受激态的热CO₂气体成为可能。传感器的红外光谱响应应预设为特定检测CO₂气体光谱，当在视场内的CO₂气体被加热到特定的温度量程时，传感器可以直接测量出CO₂气体的平均温度，******或******温度，并通过4~20mA电流信号发送到任何一个测量或控制系统中。

红外线炉膛温度计特定的响应光谱是预先设定的CO₂气体发射的红外光谱，这使其他波长的红外能量都能被滤除。现代红外测量技术***显著的发展是在输入红外信号时的“有选择性过滤”。由于存在大气干扰和吸收，为正确测量气体或其他物质的温度，期望某频带的红外能量穿过视场是透明的，所以选择窄带光谱响应是必须的。

观测到的红外光谱是由气体分子受激而发射出来的。由于气体受到热激或电激励而发射出来的。由于气体受到热激励或电激励而发生能量转换，导致在红外区域产生光发射。气体发射与固体发射性质不同，前者是不连续的带状离散光谱线，而发者表现为一个能量连续分布的宽带光谱。例如气体CO和CO₂展现出强而窄的红外光谱线，这些谱线能量可用带有特制滤光器的敏感红外传感器检测出来。

CO₂气体是燃料燃烧的副产品，选用其特有的光谱响应使红外线炉膛温度计适用于所有锅炉而无需考虑所用的具体燃料。视场中CO₂气体的气体的浓度需达到一定的水平（10%~12%），这是传感器能直接测量温度平均值和峰会的******阈值。由于传感器“视”炉内CO₂气体是半透明或透明的介质，在圆锥型的视场区域中（30：1）离传感器越远气体分子所占的体积越大，越热的气体产生的光谱能量越容易穿过选择性滤光器，而温度低的气体位于位于传感器附近，在视场中构成的体积很小。所以红外线炉膛温度计能够感觉锅炉内热烟气的温度，并产生一个可代表整个锅炉环境的读数。其次是快的相应时间（100ms）,通常10s(100个测量数据)可得一个与时间相关联的表征热烟气流的平均温度值。

红外红炉膛温度计不仅能用来测量锅炉的烟气流温度，当瞄准火球时，由于在火球中心处产生浓度极高的CO₂气体，所以也能测量火球的火焰温度。平均温度值特别适用于过热器、再热器和对流烟道，因为就温度而言锅炉烟道中的烟气是垂直分层的，其结果是温度读数代表视场内烟道垂直截面上全部烟气的平均温度值，相对于炉膛温度探针测量只能得到一个给定深度点的温度值来说，点温度当然不能代表锅炉中面的温度情况，所以平均温度读数是一个更有用的数据。峰值温度读数***适用于锅炉启动阶段的控制。

1.2炉膛出口红外线温度计的应用

（1）启动温度

     在锅炉启动阶段监视烟气温度，从121℃~538℃（250^。F到1000^。F），以预防因烟温过热造成管子损坏或因烟温过低形成湿蒸汽对汽轮机造成潜在危险。

   （2）运行温度

可监测121℃到1650℃（250^。F到3000^。F）范围的炉膛或锅炉烟气温度，满足锅炉运行全过程监测的需要。

（3）炉膛出口温度（FEGT）高报警

     监视******温度，保证******负荷情况下***有效率的运行，并防止出现过热器、再热器和水冷壁管超温损坏。

（4）火球中心

 对于切圆燃烧锅炉，为控制燃烧器角阀，在锅炉同侧炉墙上安装两台红外炉膛温度计，可确定火球中心位置。

（5）减少结渣和熔灰

     监视过热器和再热器区域的允许******温度-熔灰报警点温度，防止产生熔灰和结渣。

（6）取代可伸缩的温度探针

 由于红外炉膛温度计是非接触式无活动部件的，所以维护费用低，完全可取代高维护量的机械式链条驱动的烟温探针。

（7）吹灰器控制

     比照吹灰时间与温度的历史记录曲线，改进锅炉性能、吹灰器运行的控制和吹扫时间。在吹扫期间通过监视锅炉热变化，确定******结渣和炉管热交换改善情况。监视锅炉出口温度，对比蒸汽出口温度变化，判定吹灰器工作效果。

（8）减少启动时的燃料消耗

监控燃料的转换，以温度为基础优于以负荷为基础，因而可缩短启动时间数小时。只这一节省不足以支付红外线炉膛温度计的费用。

（9）低氮氧化物应用

     在选择性非触媒还原法系统中，监测在870℃到1150℃（1600^。F到2100^。F）间的温度“窗口”，以加注尿素或氨水为低氮氧化物增强剂。

     1.3 炉膛烟温探针的测温原理及缺陷

     烟温探针采用接触式测温，是目前火力发电厂用于测量烟气温度***常用的测量工具，是火电厂广泛接受且成熟的测量仪器。一般用在锅炉过热器和再热器进口的关键区域，以防止锅炉启动过程中锅炉管壁金属的过热。由一内含探测元件的枪管构成，枪管借助行走箱伸入或退出炉膛以测量沿锅炉宽度的炉膛烟气温度，热电偶固定在探针头部。

为测量炉膛内所谓各点烟气温度，控制系统的设计能够使烟温控针停留在行程上预定的每个位置，并通过位置显示器显示出热电偶末端在炉膛内的位置。

烟温探针主要部件：大梁，行走箱，测量装置及枪管，炉墙接口箱（负压），支吊。

电气部分：控制柜，就地控制柜箱，热电偶，电位器，限位开关。

烟温探针因受材料和工艺技术的影响，使得常用的烟温探针测量范围比较小，一般是570℃。

烟温探针采用链条式工作，容易出现移动故障或者限位开关失效，导致烟温探针进不到位，退不到位，从而造成无法测量所需测量点温度。

烟温探针因是移动式测温，会出现卡塞故障而停止工作，炉内卡塞，很容易烧坏造成经济损失，同时影响炉膛测温。

受烟温探针测量范围的限制，烟温探针只能在启炉过程中才使用，在锅炉满负荷工作时无法实时为运行人员提供测温数据。

烟温探针机构复杂，给安装，维护，使用带来诸多不便。

2 红外线温度计和烟温探针的比较

2.1 投资成本

红外线炉膛温度计初期投资价格虽然高于机械式烟温探针，但长期成本（也就是平均成本）很低。深圳妈湾电厂红外线炉膛温度计自2006年5月安装至今，无任何故障发生，零故障发生率；烟温探针容易烧坏，腐蚀性损坏，更换频率高。短期看成本低，但长期成本偏高。

2.2 测量范围

红外线炉膛温度计的测温范围在121℃~1650℃,能实时在线测温，使操作人员从定性操作转变为定量操作，大大降低操作人员的“误判”；烟温探针测量范围小，不能实时在线测温。

操作简单，无繁琐的操作程序。

体积小，结构简单，易于安装和维护。

3 红外线温度计应用案例

3.1 典型案例一

大唐耒阳电厂原来冷态启动过程，需要燃油80多吨。在煤粉着火区域安装红外线炉膛温度计后，运行人员从此可以有的放矢，将启动油耗降到40多吨，按6000元/吨计算，一次启动可以节省燃油费用24万元。

3.2 典型案例二

深圳妈湾电厂在2006年#2台锅炉烟温探针被烧毁的情况下，试验性的使用了一套红外线炉膛温度计。初衷本是在启动过程中做监视烟温使用，后来在运行过程中通过红外炉膛温度计发现，为降低炉膛出口温度及排烟温度，厂部原来规定“***上面一层磨煤机（^。F磨）非特殊情况禁止投运”的要求并不科学，运行人员在操作中，为保证汽温，因抬高火嘴角度所造成的炉膛出口温度和排烟温度的升高更胜于投***上层磨煤机。以下数据来源于深圳妈湾电厂#2炉2006年6月~8月生产抄表。

 

表1 深圳妈湾电厂#2炉2006年6~8月生产抄表

负荷	300MW~270MW		260MW~200MW		190MW~180MW		170MW~150MW
磨煤机	A、B、C、D、E	B、C、D、E、F	B、C、D、E	C、D、E、F	B、C、D、E	C、D、E、F	B、C、D、E	C、D、E、F
炉膛出口烟温（均）	1160℃	1145℃	1050℃	1030℃	1100℃	1070℃	1170℃	1130℃
锅炉排烟温度（均）	143℃	140℃	140℃	136℃	138℃	133℃	135℃	132℃