红外测温仪在硫磺回收焚烧炉上的应用

    1　红外测温原理

    红外测温的理论根据是普朗克黑体辐射定律,它定量地给出了不同温度的黑体在各个波长的电磁辐射能量(即单色辐射能量)的大小。黑体的表面温度一定,则它发 射出某一波长的电磁辐射的能量就一定,通过检测黑体发射出的电磁辐射能量的大小,就可以知道它的表面温度,见式(1)所示。

    由于黑体发射的电磁辐射主要位于红外线波长范围(近红外0.76~1.5μm,中红外1.5~5.6μm,远红外5.6~1 000μm),因此,把检测黑体发射电磁辐射的测温仪器(检测波长范围一般为0.76~14μm)称为红外测温仪。

    图1是根据普朗克黑体辐射定律绘制出的不同温度的黑体发射不同波长的红外线强度图。从图1中可以清楚看出,任何温度的黑体所发射的给定波长的红外线强度是一定的。

    黑体是一种理想状态的物体,能够完全吸收它所接收到的辐射能量,而不存在透射和反射,它能把吸收的能量完全发射出去。即它发射的能量与吸收的能量完全相等。因此,黑体的发射率为1。

    由于实际物体都存在不同程度的透射和反射作用,因此,实际物体所接收的能量一部分被反射,一部分被透射,另一部分全部吸收并发射出去,因此,实际物体发射的能量都小于它所接收的能量,即,实际物体的发射率都小于1。

    2　红外测温仪的改进

    中国石油锦西石化分公司5 kt/a硫磺回收装置改扩建项目[1~3],通过性能价格综合考虑选用德国艾邦公司技术改进后的SL MR7838 51P红外测温仪。在红外测温仪应用过程中,借鉴其他世界著名公司技术特点,对引进的红外测温仪进行了一些改进。

    a)阀体和阀杆采用316不锈钢,阀座密封面和球体密封面采用司太立合金,阀杆填料采用316金属丝与柔性石磨编织填料,阀盖采用316+柔性石磨缠绕垫片耐温可达800℃。

    b)对于保护窗易被污染问题,增加了特制石英保护窗。由于红外测温仪探头本身带有镜头保护窗,对红外测温探头与被测物体之间光路的透射率的影响较大。红外 测温仪探头默认的发射率设定值为0.95,默认透射率设定值为1.00。物体的发射率除与物体的种类有关外,也与物体的表面状态等因素有关。硫磺回收装置 酸性气反应炉内使用的耐火砖的发射率一般在0.90~0.95。在红外测温仪现场调试时,发射率可以不调,也可在0.90~0.95之间进行微调(与热电 偶进行比较,如果红外温度比热电偶温度低得较多,在现场调试时透射率的调试范围应在0.80~0.90之间,必须调低透射率,直到接近实际温度)。

    c)原红外测温仪只有一路进出夹套保护测温探头的冷却仪表风,从安全(H2S气体)和高温(1 200℃)方面考虑,借鉴美国Mikron公司产品特点增加了二路氮气保护。在全通径球阀下法兰面增加一路球阀关闭时的氮气吹扫,防止单质硫结晶阻碍光 路;在窥视管侧壁增加一路氮气保护,在球阀打开正常测量时防止酸性气进入测温仪,同时降低球阀温度延长球阀寿命。测温仪安装方法如图2所示。