炉膛声波测温系统在宁海电厂1000MW超超临界锅炉上应用

　　一、项目的提出

　　火电厂锅炉燃烧优化是火电厂安全、节能和减排的关键所在。传统随锅炉配置的烟温探针(左右各一套)，由于只能在启动投粉初期1小时内、烟温<539℃ 情况下工作，且长达8～9米的烟温探针进出高温炉膛极易损坏(目前大多巳损坏)。长期以来由于没有一种可靠、准确、并能从启动开始全负荷范围内监控炉膛出口烟温的系统，以致造成锅炉频频出现事故。例如，炉膛出口烟气温度高(>DT-50℃)导致严重结焦、掉渣事故;火焰偏斜导致水冷壁一侧磨损、结焦，以及过热蒸汽左右偏差大、管壁超温事故等。同时，也使锅炉优化燃烧失去直接除神和判别依据。

　　2009年5月，神华浙江国华浙能发电公司会同国华电力研究院技术研究中心经过调查研究，考虑到PyroMetrix声波测温系统在国外已有不少成功的应用，最终决定在宁海电厂6号锅炉 (1O00MW)上试安装炉膛烟气声波测温系统。

　　二、声波测温系统原理

　　声波测量温度是基于测量声波发射和接收间的时间差，在知道两点距离的情况下，确定声音速度，从而按下列公式计算出温度。

　　基本公式：T=1/rRC2

　　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

　　三、声波测温系统的组成

　　3.1 高强度、前沿刚劲的声波发生器(ASG)

　　Enertechnix公司开发的气动声波发生器能发出高强度(>170dB)的声波，测量距离达30米，声波前沿刚劲陡峭 (<50μs) ，温度测量范围广(-18℃～1926℃)，测量准确度达到士1%。

　　3.2 精密小型接收器(ASR)

　　接收器只需在水冷壁管间的鳍片上开直径12mm小孔就可以监听发生器发来的声波，安装方便。

　　3.3 多接收器处理技术

　　一个声波发生器发出的声波可以有多个接收器同时监听，一个控制平台可采用多达16个发生器和接收器，比起一个发生器对一个接收器的系统来说，不仅简化了系统，更重要的是大大减少了锅炉上安装发生器必须在水冷壁弯管开孔带来的麻烦。

　　3.4 通过特殊算法计算炉膛温度场

　　图2为典型的2个声波发生器ASG，6个声波发生器(ASG)，锅炉炉膛温度测量系统配置图。

　　测温系统声波发生器(ASG)、声波接收器(ASR)、信号处理控制器(SPC)配置及DCS画面示意图分别如图3所示。通过测量得到8个通道上烟气的平均温度，再经计算机特殊算法处理得到炉膛温度场分布，并在DCS显示器上呈现出来，指导运行人员调整优化燃烧。个声波接收器ASR，锅炉炉膛温度测量系统配置图。