声波法炉膛测温技术助力电厂节能减排

高温腐蚀造成的爆管和停机问题能否避免，锅炉效率提高和节煤，以及节能还有多大空间，CO和NOx排放的控制是否有更好手段？在日前举办的2012中国国际电力电工展上，面对这一连串发电企业关注的核心技术问题，帕莫瑞科技有限公司的德国专家Deuster先生和中方技术总监徐宏玮先生做了详尽的解答。
在本届电力展上，帕莫瑞带来了全球唯一的工业燃烧二维温度在线快速监测技术——AGAM声波法炉膛温度场测量系统，这项源自德国的测温技术和相关的工业过程自动化控制技术主要应用于垃圾焚烧、燃煤电厂的燃烧控制与优化，节能改造，SNCR、产品质量控制等过程，除此以外，该系统也已经成功应用于钢铁、化工和水泥等行业中。基于长期成功应用经验，Deuster先生对AGAM的应用和市场充满了信心，他介绍说，AGAM已拥有超过20年不同工业现场的实际应用经验，在全球超过200家知名工业企业中稳定运行。
徐宏玮介绍说，帕莫瑞此次参展不仅旨在为国内客户带来高品质的前沿技术和解决方案，更是要普及一种全新的锅炉温度场测量、诊断及运行优化的理念，“我们根据国内发电企业对减少高温腐蚀、节煤、降低排放等方面的实际需求，为客户量身打造了燃烧过程诊断及优化整体解决方案。我们将携手高瞻远瞩的发电企业，用全新的角度解读‘节能减排’这一热点概念，相信在不久的将来，我们会用富有成效的业绩得到更多用户的认可。
德国品质声波测温技术优于传统测温方法
目前，常用的传统测温方法主要有两种：红外测温仪和热电偶。在煤粉炉和垃圾焚烧炉中，由于热源辐射和炉膛冷壁效应的存在，这两种测温设备的测量误差可能超过100K。Deuster先生对此表示：“这将导致运行人员不能实时准确地掌握炉膛内真实的燃烧情况，而基于不准确的燃烧状况数据去做后期的控制优化，必然难以达到前期设计的调整效果，影响经济效益。”
相较于以上两种传统测温方法，AGAM声波法炉膛温度场测量系统基于直接的物理原理测量，可以快速实时测量气体实际温度，保证了测量不会受到热源辐射或炉膛冷壁效应的影响，测量数据无漂移，设备不存在老化，测量温度范围可达0-2000℃。更为重要的事，AGAM声学测温信号的反应速度非常快。温度测量的反应时间比其它传统的控制信号（例如蒸汽量或O2浓度等），快5到6分钟，“换句话说，这就意味着温度信号可以更快的、以实时传送至DCS。”徐宏玮介绍说。
在大型发电厂锅炉的日常操作中，高温区和低温区的温差通常可达200-300K，自动或者手动调整这种温度不均现象，是AGAM在锅炉控制领域中最主要的应用之一。“令人遗憾的事，锅炉内燃烧不平衡现象通常未被运营人员发现或重视。”徐宏玮介绍说，在大型发电厂锅炉中，即使平均氧浓度足够高时，也会有高浓度的一氧化碳生成，这种现象与温度分布不均匀有很大关系。这种情况下，局部高温会与局部缺氧同时发生。此外，严重的结焦结渣和高温腐蚀现象，以及由于更换煤种所导致的燃烧不稳定等常见现象，都与炉膛内部燃烧不稳定，燃烧温度分布不平衡直接相关。
电厂锅炉内部的温度均衡性测量，对于存在腐蚀和结渣问题的锅炉运行优化而言，是一项简单并且重要的技术手段。基于声学气体温度测量技术的炉膛内部温度均匀性调整方法和过程自动化控制优化过程，在欧洲已经是一项成熟技术。
AGAM可用于优化SNCR工艺过程
徐宏玮侧重AGAM的技术优势做了详细介绍，他说：“凭借对炉膛内高温燃烧气体的高精度、 高稳定性、高分辨率的二维温度分布测量，AGAM可以实现各种负荷条件下的平衡燃烧，降低煤耗，避免高温腐蚀和结焦，减少非计划性停机。”他表示，目前国内发电企业很看重节能效益，帕莫瑞有信心为客户递交满意的数据报告。
Deuster先生说，AGAM早在1991年就被用于德国Herne发电厂的脱销（SNCR）控制。如今，AGAM已经成为SNCR应用领域的先进工艺方法。“我们在荷兰一家大型垃圾焚烧厂改造后的数据显示，在仅使用SNCR的情况下，结合AGAM对SNCR效率进行优化后，在NOx的原始浓度为300-400mg/m3的情况下，最终NOx排放值可以稳定的降至60mg/m3（日均值）以下，氨水消耗量降低了29%。”徐宏玮补充说。
帕莫瑞为发电企业节能减排出谋划策
AGAM可以帮助发电企业，降低煤耗，提高锅炉平均负荷，降低设备腐蚀速度，并减少污染排放，它是如何做到的呢?
“简单来说，AGAM可实现对锅炉或焚烧炉内高温燃烧气体的全自动测量，电厂运行人员根据其提供的真实的实时的二维温度场信息，基于系统给出的优化控制策略，通过对燃烧器在设计工作范围内进行微调，既可以方便的实现燃烧优化和温度场平衡控制；根据AGAM的温度信息，也可对垃圾焚烧炉的一次风和二次风量进行调整，从而实现炉膛内的燃烧优化以及温度场平衡控制。”徐宏玮介绍说。Deuster先生对这一全新概念做了形象的比喻：“AGAM就像发电企业运行时的一对眼睛，它能帮助运行人员清晰地看到炉膛里的燃烧状况，而这个正是运行人员所需要了解的核心信息。”
AGAM与电厂现有的控制手段如何结合？针对这个运行人员普遍关心的问题，徐宏玮介绍说，帕莫瑞不仅提供AGAM的核心设备，还为国内客户提供全方位的优化、咨询和工程服务。“我们的燃烧过程诊断及优化整体解决方案，可以帮助客户，第一，完成炉内温度测量、燃烧状况诊断；第二，对测量信息进行归档、处理和分析，给出优化控制策略；第三，将优化控制策略整合到DCS控制系统中。” 徐宏玮还补充说，帕莫瑞可以与运行人员一起讨论和制定炉膛温度平衡计划，参与现场运行测试，为电厂最终确认燃烧控制手段提供有力的支持。
垃圾焚烧发电亟待准确快速的测温技术
自今年4月发改委颁布并执行全国统一垃圾发电标杆电价为每千瓦时0.65元的新政以来，垃圾焚烧发电成了行业新宠，各地方垃圾发电“十二五规划”相继出炉。在垃圾焚烧炉中，温度的变化速度很快，准确快速的温度信息就显得尤为重要。帕莫瑞公司预测，声波法炉膛温度场测量系统在这一热点领域将大有作为。
针对垃圾焚烧行业，AGAM已经有超过70个典型应用案例，其功能体现在：第一，调节焚烧炉内的不平衡燃烧，使其达到平衡状态，避免结焦结渣和过热器的高温腐蚀爆管问题，延长焚烧炉设备的维护周期并降低维护费用；第二，避免炉膛内温度的波动，从而避免气体蒸发量和负荷的波动，提高垃圾处理量，并降低吨垃圾处理成本；第三，在SNCR工艺过程中，依据AGAM提供的准确二维温度场分布信息，对每个喷枪做独立控制，从而达到更高的效率，低NOX排放，低氨逃逸（< 10 mg/m3），低CO排放，低试剂消耗量等。
据Deuster先生介绍，目前欧洲国家垃圾焚烧发电厂的氮氧化物的排放限制非常低，对还原剂类似于尿素或者氨水的消耗量，以及氨逃逸的量要求也很严格。在欧洲，SNCR结合AGAM在对于NOX排放小于80 mg/m3的应用中，已经成为SNCR的标准配置。徐宏玮预测，在不久的将来，这两项技术的结合案例将在国内垃圾焚烧电厂得到广泛应用。