炉膛温度场声学智慧可视化技术

炉内温度场的分布是反映燃烧过程的重要参数，直接影响到锅炉的安全性和经济性。炉膛温度作为反应炉膛内部燃烧情况最直接、最及时、最重要的参数，是燃煤锅炉安全高效环保运行最主要的控制参数，是垃圾焚烧炉二噁英排放最主要的控制手段，是 SNCR优化最直接的运行依据，是钢铁、冶炼等工艺环节提高成品率最关键的控制参数。

由于炉膛处于高温、高尘、超大空间、湍流等复杂恶劣的测量环境，接触式测量技术不断出现结焦、温度漂移、短时间内烧毁等问题，更换频繁、维护工作量大。常规接触式测量技术难以在炉膛高温测量上持久应用，以致炉膛温度测量难以实现连续准确实时监测，燃烧调整赖以依靠的炉膛温度参数处于“缺失”状态，炉膛燃烧成为了运行调整的“黑匣子”。

现有的垃圾焚烧炉脱硝普遍采用 SNCR 脱硝工艺，没有精确的温度窗口检测手段，喷氨调节无温度场分布数据依据，脱硝效率低，氨逃逸量高。温度场声学可视化技术作为一种非接触式测量方法，对测量环境要求不苛刻，能直观、及时反映炉内温度场分布，实现炉内高温、多尘、湍流等恶劣环境下的实时在线测量，也可以为喷氨调整提供最直接的温度窗数据，提高脱硝效率，减少氨逃逸量。基于声学的炉膛温度场智慧可视化技术，使得炉膛的温度场可视化，实时监测火焰偏斜，防止火焰偏烧引起的爆管，对推动燃烧智慧化、提高锅炉效率、降低污染物排放具有重要意义。

创新点

本系统综合了锅炉、机械、声学、电子、计算机、数字信号处理、成像技术等多门学科。该系统为独立系统，不影响机组任何设备的运行，声波测点单元将在水冷壁开孔。系统分为中央处理单元、炉膛测点单元、声波发生单元、声波接收单元、图像输出单元。炉膛测点单元需一体化成套设备；带自动吹扫功能，防止堵塞；运输方便，安装方便，抗环境噪声干扰，使用寿命长。系统机柜中的中央处理单元采用完整的人机交互界面，强大的温度场重建功能，“模块化”编程。声波发生单元具有大功率脉冲声波发生装置，声波频率范围可调的特点。声波接收单元具有增强型声波传感器，灵敏度高、使用寿命长，抗环境噪声干扰的特色。

系统的参数要求：

1、火电行业

安全：直观判断并调节火焰中心位置，防止火焰中心偏离，防止炉膛结焦，防止水冷壁和过热器爆管。

节能：直观判断并调节局部低温区域燃烧情况，使燃烧充分，降低煤耗。

环保：直观判断并调节局部高温区域燃烧情况，降低 NOx浓度。

深度调峰：直观判断并调节低负荷燃烧情况，减少低负荷炉膛灭火，增强机组深度调峰能力。

替代烟温探针：单路径非接触式测温，替代烟温探针，实现从点火到满负荷的全周期炉膛出口烟温在线测量。

智慧电厂：炉膛温度场实现可视化、数字化，打开炉膛“黑匣子”，为智慧电厂建设提供最直接、最及时、最重要的炉膛温度变量。

2、垃圾焚烧行业

脱硝优化：直观判断并调节炉膛内温度分布，调节喷氨使之处于最佳反应温度区间（900-950℃），提高脱硝效率，节约喷氨量。

燃烧优化：直观判断并调节局部高温区域燃烧情况，防止燃烧不均匀，减缓炉膛结焦，降低 NOx浓度。

二噁英控制：准确稳定的反应炉内温度分布，避免二噁英排放法律责任。替代热电偶：单路径非接触式测温，替代热电偶，从点测量升级为线测量，避免了同层热电偶测量数据偏差大的问题，大幅减小了更换热电偶的维护工作量。

3、钢铁、冶炼行业应用方向

成品率控制：直观判断并调节炉膛内温度分布，使工艺环节处于最佳温度区间，提高成品率。

节能：直观判断并调节局部低温区域燃烧情况，使燃烧充分，降低煤耗。

环保：直观判断并调节局部高温区域燃烧情况，降低 NOx浓度。

替代热电偶：单路径非接触式测温，替代热电偶，从点测量升级为线测量，避免了同层热电偶测量数据偏差大的问题，大幅减小了更换热电偶的维护工作量。

声波测温系统在锅炉上安装运行后，每年至少可以取得 200 万元的经济效益，具体

如以下几个方面：

1、燃烧优化，降低煤耗，节省燃料成本燃烧的效率可提高 0.3%——1%。锅炉长期优化运行下，机组供电煤耗至少可降低1g/kWh。

2、防止水冷壁和过热器过热，延长使用寿命

3、避免爆管损失电量 15000MWh（60 万元）由于安装声学测温系统，避免水冷壁过热，无水冷壁爆管事故。

4、氮减排：燃烧更加充分和均匀，炉膛的温度分布更加合理减少烟气中 NOx的含量，通过氮氧化物排放监测，有助于提高环保的指标。

5、提高 SNCR 脱硝效率：根据温度场实时调整 SNCR 喷枪（是否投入使用及流量控制），控制 SNCR 反应发生在最佳反应温度区间，提高 SNCR 反应效率至 75%以上，降低氨耗。