电站锅炉火焰检测及燃烧诊断技术

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:李晋涛
[导读] 【摘要】:电站锅炉燃烧实时诊断应用技术对我国工业化生产环境有一定的影响。
        身份证号码:14020219700314XXXX  国电电力大同第二发电厂
        【摘要】:电站锅炉燃烧实时诊断应用技术对我国工业化生产环境有一定的影响。从现在的电站锅炉的实时运行环境来看,常用的技术包括了燃烧火焰诊断技术、压力脉动诊断技术等,本文针对我国现在的电站锅炉燃烧实时诊断应用技术进行分析,现将相关内容总结如下。
        【关键词】:电站锅炉;火焰检测;燃烧诊断技术
        燃烧的稳定性是决定电站锅炉运行效果的关键,通过探测燃烧火焰的稳定情况可以分析锅炉的运行效果,对于维护电站的运行质量有重要意义。为了加强电站锅炉的运行效果,相关技术人员需要针对其火焰、燃烧效果进行分析,采用科学的诊断技术来提升产量和效率,科学维护系统的稳定性。
        1.简述电站锅炉火焰燃烧诊断技术的价值和意义
        作为我国重要的一项能源,我国目前大多的工业化生产电站都是燃煤锅炉,随着我国动力用煤以及锅炉的生产要求,很多工厂不断调整负荷峰值导致锅炉的燃烧稳定性受损,在生产中出现了含碳物、含氮物大量排放以及锅炉产物结焦问题严重,火焰熄火问题频发现象,一些生产单位也因为管理技术不足,导致了锅炉爆炸等恶性事故。
        从电锅炉燃烧的基本要求来看,电锅炉燃烧需要有稳定、均匀的火焰来保证燃烧质量,若锅炉内部没有保证稳定的燃烧效率就会产生一定的杂质、污染、噪声,若操作人员没有严谨工作,工作中出现操作不当就可加大锅炉炉膛灭火的风险,如出现燃烧不充分排除一氧化碳等有害气体,也会降低生产效果,影响生产供能。随着我国现代工业生产发展,燃烧火焰的性能特点相关的技术也得到了提升,如基于火焰燃烧的火焰理论和检测技术等。值得注意的是,加强锅炉燃烧诊断技术可以及时分析锅炉火焰的运行情况,实时诊断其中可能存在的问题和风险,进而做好异常情况控制和分析,以此来保护锅炉的运行效果。针对此,很多单位都采用了科学的管控方法来改善现有的火检装置运行情况,减少火焰误报问题。针对我国现有的电站锅炉燃烧预报以及压力脉动实时诊断技术进行综合研究,相关内容如下。
        2.燃烧火焰检测诊断技术简述
        燃烧火焰诊断技术是一项科学的锅炉燃烧实时诊断技术,传统的火焰检查方式较多,按照检测原理不同可以分为电离、电阻、温度、光学几种类型,多用于炉膛火焰分析以及燃烧的稳定性研究;分析燃烧检测诊断技术的运用原理,其是利用火焰在不同的温度、光照、辐射、电阻影响下,其光电检测元件和双色温度计检测结果有所差异,并且呈现一定的数理关系,如火焰燃烧时候会辐射出大量的光能如紫外线、红外线、可见光、声波和热能等,通过特殊的检测技术来检测这些能量的变化,就可以分析燃烧得充分与否。
        2.1火焰检测方法
        传统的火焰检测方法有炉膛灭火、主燃烧火焰检测方法、点火器检测方法。这些方法主要针对温度、压力、声波的变化来分析锅炉中的火焰燃烧情况;基于单色光的火焰燃烧可针对燃烧辐射的单色光进行检验,并针对单一的可见光的颜、脉动频率进行数据分析,判断燃烧情况;后期也可以可采用辐射强光、火焰脉动频率以及多种组合探头的方式检验;基于数学的相关函数和矩阵理论为基础的双探头检验方式,可调整火检探讨判断燃烧效果,结合火焰的相关系数和变化规律来确定火焰燃烧情况,但是这种传统的检测方式主要是分析光谱特征,实用性不强,容易出现镜面污染、探头缺陷等问题。
        2.2现代主流的火焰检测方法
        目前,随着现代科学技术的发展,一些单位研发了可摄像的火焰燃烧诊断技术,该技术可结合摄像机和计算机融合,通过科学的火焰图像分析和处理来分析燃烧的结果,这种图像化的方式可以直接看见燃烧状态以及燃烧产物图片,是一种极具发展潜力的应用技术。

如全炉膛火焰技术结合光纤和数字图像成像技术实现了火焰检测,可实现图像辅助监视和CCD摄影,直接将火焰的信号输入到计算机中,采用最新的数字图像技术获得火焰信号,实现诊断;此外,基于微波技术的火焰检测方法根据火焰内电离区对天线发射微波的吸收原理检测火焰是否存在,但由于主要工艺原因(如微波发射天线的冷却和防火等)未得到推广应用。
        3.压力脉动燃烧诊断技术
        压力脉动燃烧诊断技术是针对燃烧中的压力变化所得检测技术,该技术可借助压力脉动信号分析锅炉实际燃烧效果。日本科学家太古启一通过压力脉动信号诊断检查技术得到了含氮物和含碳物以及粉尘排放的数理关系,他实体通过燃烧微压波动分析装置如探测器、增幅器以及信号处理机等,整个装置通过压力波动以及含碳量、含氮量分析获得了一个可用的压力波动值。该方式可以精准测定锅炉中的含碳物和含氮物,通过推算其中不完全燃烧的一氧化碳的含量和粉尘的数量,将其作为调整燃烧工况的具体分析值。我国工程师高翔研究了燃烧压力脉动信号,并将其作为稳定燃烧的分析依据,通过可行的压力脉动信号偏离水平轴线的情况以及频谱分析的结果就可对燃烧状态进行精准的研究分析和判断。其研究表示,一旦偏离程度K的绝对值增大的时候,整个燃烧系统就会趋于不稳定,K的绝对值大于某一个临界值后,整个燃烧状态就会发生激烈变化,系统会反馈出点火失败或者是锅炉熄火的问题,这对于不稳定燃烧控制以及压力脉动信号分析有一定的影响。因此可以通过锅炉炉壁压力分析,让采集线路将传感器的信息传给显示器和信息分析处理系统,进而得出一个燃烧诊断结果。
        3.对于锅炉燃烧实时诊断技术的可靠性研究分析
        如仅仅分析火焰图像和燃烧压力脉动信号,锅炉的实施诊断技术具有一定的可靠性,且是全面提升大型电站运行效果的关键。如对大型电站锅炉可采用应用业绩的方式进行汇总,可结合现有的多组诊断单元信息进行再次分析研究。这种方式可以提升实时诊断技术的运用效果和可靠性,但是也可能导致误判发生的可能性。
        目前,我国工业化建设中提出了组织神经原理技术,该技术可以提升燃烧诊断的可靠性和针对性,并通过不同的燃烧方式来获工况,进而全面分析燃烧的状态和运行效果。在运行中,技术人员通过编程设计组织神经网络系统,并将稳定燃烧和非稳定燃烧的火焰信号频谱作为输入信号数据值,将其导入到计算机进行数字化模拟,进而成功地将燃烧状态界定为稳定燃烧、不完全燃烧、燃烧不充分、不稳定几个区域;值得注意的是,组织神经网络系统还能够全面提升燃烧的综合性能,如提升燃烧过程的温度、色度以及压力信号,保证诊断效果。
        4.结语
        综上所述,电站锅炉燃烧状况受到多方面的因素影响,采用科学有效的实时诊断技术是提升锅炉运行安全性,保证其清洁效果和稳定性的重要途径和方法。目前,我国针对锅炉的工业化生产中的燃烧检测诊断技术展开了技术研究和技术创新,且我国多集中在火焰探测诊断和火焰压力脉动信号诊断两个方面,且取得了明显的运用效果,目前大量的技术已经投入到具体的工业化生产中。相信随着大量的生产技术的提升,可靠性研究的进步,我国的锅炉燃烧检测诊断技术会有进一步发展,全面带动我国工业化生产建设效益。
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