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華北電力大學
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鍋爐爐膛溫度場聲學可視化技術

2023-07-13 10:36:14
云上高博會 http://www.gxf2npi.xyz
所屬領域:
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項目成果/簡介:

成果介紹

成果名稱:鍋爐爐膛溫度場聲學可視化技術

成果參與單位:華北電力大學

成果完成人:沈國清

爐內溫度場的分布是反映燃燒過程的重要參數,直接影響到鍋爐的安全性和經濟性。爐膛溫度作為反應爐膛內部燃燒情況最直接、最及時、最重要的參數,是燃煤鍋爐安全高效環保運行最主要的控制參數,是垃圾焚燒爐二噁英排放最主要的控制手段,是SNCR優化最直接的運行依據,是鋼鐵、冶煉等工藝環節提高成品率最關鍵的控制參數。

由于爐膛處于高溫、高塵、超大空間、湍流等復雜惡劣的測量環境,接觸式測量技術不斷出現結焦、溫度漂移、短時間內燒毀等問題,更換頻繁、維護工作量大。常規接觸式測量技術難以在爐膛高溫測量上持久應用,以致爐膛溫度測量難以實現連續準確實時監測,燃燒調整賴以依靠的爐膛溫度參數處于“缺失”狀態,爐膛燃燒成為了運行調整的“黑匣子”?,F有的垃圾焚燒爐脫硝普遍采用SNCR脫硝工藝,沒有精確的溫度窗口檢測手段,噴氨調節無溫度場分布數據依據,脫硝效率低,氨逃逸量高。

溫度場聲學可視化技術作為一種非接觸式測量方法,對測量環境要求不苛刻,能直觀、及時的反應爐內溫度場分布,實現爐內高溫、多塵、湍流等惡劣環境下的實時在線測量,也可以為噴氨調整提供最直接的溫度窗數據,提高脫硝效率,減少氨逃逸量。

創新點

能夠給出實時的二維溫度場信息,包括區域溫度圖、等溫線圖和三維溫度立體圖,運行穩定可靠。便于運行人員及時判斷溫度分布和火焰中心是否偏移,防止水冷壁局部過熱超溫。通過使用該技術,為機組的燃燒優化調整提供了參考,降低煤耗,節省燃料成本;延長面命,節省換管費用;減少鍋爐NOx排放,節省脫硝成本

市場前景

自主研發的聲學測溫系統性能價格比優于國外同類系統。系統價格僅為國外同類產品的一半,系統的測量精度、溫度場分辨率、穩定性等性能指標均優于采用國外產品和技術。在系統軟硬件升級、備品備件供應、售后服務與人員培訓等方面具有明顯的優勢與市場競爭力。

應用案例

獲獎情況

應用范圍:

1、火電行業

安全:直觀判斷并調節火焰中心位置,防止火焰中心偏離,防止爐膛結焦,防止水冷壁和過熱器爆管。

節能:直觀判斷并調節局部低溫區域燃燒情況,使燃燒充分,降低煤耗。

環保:直觀判斷并調節局部高溫區域燃燒情況,降低NOx濃度。

深度調峰:直觀判斷并調節低負荷燃燒情況,減少低負荷爐膛滅火,增強機組深度調峰能力。

替代煙溫探針:單路徑非接觸式測溫,替代煙溫探針,實現從點火到滿負荷的全周期爐膛出口煙溫在線測量。

智慧電廠:爐膛溫度場實現可視化、數字化,打開爐膛“黑匣子”,為智慧電廠建設提供最直接、最及時、最重要的爐膛溫度變量。

2、垃圾焚燒行業

脫硝優化:直觀判斷并調節爐膛內溫度分布,調節噴氨使之處于最佳反應溫度區間(900℃~950℃),提高脫硝效率,節約噴氨量。

燃燒優化:直觀判斷并調節局部高溫區域燃燒情況,防止燃燒不均勻,減緩爐膛結焦,降低NOx濃度。

二噁英控制:準確穩定的反應爐內溫度分布,避免二噁英排放法律責任。

替代熱電偶:單路徑非接觸式測溫,替代熱電偶,從點測量升級為線測量,避免了同層熱電偶測量數據偏差大的問題,大幅減小了更換熱電偶的維護工作量。

3、鋼鐵、冶煉行業

成品率控制:直觀判斷并調節爐膛內溫度分布,使工藝環節處于最佳溫度區間,提高成品率。

節能:直觀判斷并調節局部低溫區域燃燒情況,使燃燒充分,降低煤耗。

環保:直觀判斷并調節局部高溫區域燃燒情況,降低NOx濃度。

替代熱電偶:單路徑非接觸式測溫,替代熱電偶,從點測量升級為線測量,避免了同層熱電偶測量數據偏差大的問題,大幅減小了更換熱電偶的維護工作量。

效益分析:

聲波測溫系統在鍋爐上安裝運行后,每年至少可以取得200萬元的經濟效益,具體如以下幾個方面:

1、燃燒優化、降低煤耗、節省燃料成本

燃燒優化的第一個基本原則就是保持爐膛平均溫度的穩定性。國內外大多數燃燒優化的軟件都是從DCS數據庫采集氧量、蒸汽流量等來計算過量空氣系數,從而實現鍋爐燃燒效率計算。然而,通過聲學測溫系統直接獲得爐膛平均溫度,按照鍋爐效率是爐溫單一函數的原則實現燃燒優化,調節風煤比,達到最佳燃耗狀況,簡單有效,燃燒的效率可提高0.3%~1%。

鍋爐長期優化運行下,機組供電煤耗至少可降低1g/kWh。

2、防止水冷壁和過熱器過熱,延長使用壽命

由于受熱不均和磨損等原因,幾乎每臺鍋爐的大小修都要更換部分水冷壁和過熱器,費用高且維護量大。安裝聲學測溫系統,調整火焰中心偏移,保守預算每年可節省換管費用30萬元。

3、避免爆管損失電量15000MWh(60萬元)

由于安裝聲學測溫系統,避免水冷壁過熱,無水冷壁爆管事故。

4、氮減排

燃燒更加充分和均勻,爐膛的溫度分布更加合理減少煙氣中NOx的含量,通過氮氧化物排放監測,有助于提高環保的指標。

5、提高SNCR脫硝效率

據溫度場實時調整SNCR噴槍(是否投入使用及流量控制),控制SNCR反應發生在最佳反應溫度區間,提高SNCR反應效率至75%以上,降低氨耗。

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