电站锅炉火焰检测与熄火保护应用简介

文章叙述了炉膛爆燃产生的条件和不同燃烧方式的火焰特性，并简要介绍防止炉膛爆燃所采用的火焰检测器形式、布置和应用及控制要求。     

炉膛火焰检测器(33)

炉膛火焰检测器,也有人叫火焰探测器,英文叫做Scanner Flame。它是电站锅炉安全保护系统(简称FSSS)中的关键部件之一。 火焰检测器的功能是探测由喷燃器喷入炉膛内的燃料是否正常燃烧。现代大型电站锅炉的燃烧区域至少需要安装十几套,最多     

电站锅炉火焰检测及燃烧诊断技术

电站锅炉的安全运行主要决定于燃烧的稳定性，实时探测燃烧火焰是否稳定，及时作出判断，对电站锅炉安全运行有着重要的实际意义。本文分析了炉膛火焰特征与火焰检测和燃烧诊断的关系，论述了火焰检测的基本原理和方法以及燃烧诊断理论和技术，并对目前火电厂燃煤锅炉应用的各种火焰检测器和燃烧诊断系统进行了分析比较，最后讨论了火焰检测及燃烧诊断技术的进一步研究方向。     

锅炉炉膛燃烧火焰的检测

从燃料燃烧所发生的物理、化学现象出发,总结出几种实炉常用的锅炉炉膛燃烧火焰的检测方法,并介绍几种检测元件的原理、特性及火焰检测器的安装、使用和保养。     

锅炉微油点火系统火焰检测装置改造简析

辽宁东方发电有限公司2号炉微油点火系统火焰检测装置运行中出现火焰信号显示不完全准确,不能安全、稳定地投入微油点火系统的问题,经过分析、研究,将原热电阻DHJ型火焰检测器及其控制单元改为CS-03火焰检测系统,改造后,能准确地显示炉膛内的火焰情况,在锅炉启停和燃烧状况差时及时投入微油点火系统,希望能为相关单位提供一些借鉴。     

W型火焰锅炉的热态试验研究

针对东方锅炉厂引进FW公司300MW的W型火焰锅炉，设计搭建了1MW的W型火焰热态试验台，依据组织冷态空气动力场的试验结果组织了W型锅炉贫煤燃烧试验，研究了正常燃烧工况时炉膛中心温度分布规律及炉膛出口温度分布特性，得出炉膛中心截面温度分布和炉膛出口温度分布，分析了炉膛结渣的原因。     

基于相空间重构的锅炉炉膛火焰信号分析

采用混沌和分形理论对实测锅炉炉膛火焰信号进行了定性分析和定量计算,通过相空间重构得到了稳定燃烧和不稳定燃烧两种工况下燃烧火焰时间序列的相平面图和关联维。分析计算结果表明:在稳定燃烧状态下,火焰信号的二维相平面图比较宽,关联维在6.5855～6.8415之间;在非稳定燃烧状态下,火焰信号的二维相平面图比较窄,关联维在5.8843～6.0907之间。两种工况下,火焰时间序列的相平面图和关联维有明显的差异,稳定燃烧时的关联维总比不稳定燃烧时的关联维大得多,因此,采用关联维作为火焰燃烧状态识别的特征参数。文中所提出的燃烧诊断方法为发展新型光学式火焰检测器提供了一种行之有效的解决方案。     

数字式火焰电视监测系统研制及应用

本文介绍了东方锅炉研制的基于双波长理论、采用内窥式成像传感器获取锅炉燃烧火焰图像、通过计算机处理得到炉膛火焰温度场的数字式火焰电视监测系统的结构特点、系统功能和实际使用效果。数字式火焰电视系统与常规炉膛火焰电视和光电高温计的相比，同时具有看火和测温功能，优点明显，是常规炉膛火焰电视系统或光电高温计的替代升级产品。     

W型火焰锅炉炉膛温度场的可视化试验研究

使用火焰辐射图像探测系统探测炉膛空间发射到镜头各像素的辐射能量,然后从能量传递和平衡的角度,由所得图像重建空间的温度场。在300MW机组W型火焰炉进行了炉膛二维断面温度场可视化重建试验。试验在炉膛壁面布置4个CCD火焰探测器,采用计算机图像采集处理技术获取炉膛火焰辐射图像,通过对火焰辐射图像的处理以厦相关算法,重建炉膛断面温度分布、可动态反映火焰断面温度水平、火焰中心的偏穆和火焰刷墙等燃烧异常工况。断面温度场可视化结果刷新一次的时间不超过5S,满足在线监测的要求。     

零碳燃料对燃气锅炉燃烧过程调控作用

利用小型化模拟炉膛开展了零碳燃料氢气对燃气锅炉燃烧过程调控作用实验研究,研究了掺氢比对炉膛内部预混火焰宏观形态、炉膛温度均匀性、炉膛污染物排放规律的影响,并总结了CO及NO_x的排放规律。实验结果表明：随着预混当量比增加,纯甲烷火焰长度逐渐缩短;对于20%掺氢火焰,随着预混程度的提高,火焰长度降低明显;不同火焰条件下,炉膛温度只由燃烧功率控制;改变燃烧条件时,处于壁面附近位置的温度变化较为平稳,而靠近火焰处温度变化较大;天然气中掺入氢气,燃烧时可以有效降低未燃CO排放;在相同预混程度下,全局当量比减小导致未燃空气增加,热量被稀释,火焰温度降低,热力型NO_x的生成降低;随着掺氢比的增加,燃烧时火焰温度升高,导致热力型NO_x排放增加。     

数字图像处理技术在锅炉炉膛火焰检测中的应用

在分析现有锅炉炉膛火焰检测系统的基础上，提出了利用内窥式全炉膛火焰检测和数字图像处理技术提取并存储火焰图像及其参数的方案。该系统已在国产200MW机组锅炉上进行了工业性试验，取得了满意的效果。系统能监视燃烧工况并在危险时自动报警、存储相应火焰图像，因此可以用于全炉膛灭火保护和事故分析。文中对系统软、硬件体系作了详细地说明。     

W型火焰分级燃烧的热态试验研究

针对东方锅炉厂引进的FW公司300MW的W型火焰锅炉，设计搭建了1MW的W型火焰热态试验台，依据冷态空气动力场的试验结果设计了W型锅炉贫煤燃烧试验，研究了分级燃烧时炉膛中心温度分布规律及排放特性．实验结果表明，良好的组织W型火焰，其炉膛最高温度点应在F层中心线下部．合理的分级配风比是降低飞灰含碳量和NOx的关键，分级程度过大会引起不完全燃烧损失大幅增加，并破坏燃烧稳定性．     

W火焰锅炉炉膛动态数学模型

建立了W火焰锅炉炉膛动态数学模型，模型中对碳的反应速度计算式进行了修正。考虑了烟气质量和能量的动态特性及炉膛压力对反应速度的影响。仿真试验表明，模型正确反映了W火焰锅炉的燃烧特点，模型可用于W火焰锅炉的仿真工程分析。     

单片机在电站锅炉炉膛灭火报警中的应用

提出了一种基于视频信号处理来判别炉膛火焰燃烧状况的方法，用于完善火电站现有炉膛火焰监视系统的功能。系统由视频信号处理和微机处理两部分组成，还利用新型语型语音芯片开发出语音报警功能。图６参２     

基于粗糙集理论的火焰图像处理与状态识别

针对全炉膛火焰检测的主要问题,提出了一种基于粗糙集理论的火焰状态识别方法。该方法利用粗糙集理论的分类原则,得到火焰燃烧的高温区域,结合其它火焰图像的特征量,用基于粗糙集的知识决策系统建立火焰状态识别规则,构建全炉膛燃烧状态识别的基本模型,判断燃烧状态。由于决策表的简单属性表达,有利于操作人员的理解并为调整锅炉燃烧提供操作指导。现场试验表明,火焰图像的特征量与燃烧的好坏有密切关系。通过属性集的定量分类实现输出量的定性识别,系统状态识别准确可靠。     

基于图像灰度复杂性测度的炉膛燃烧状况评价

基于非线性动力系统的复杂性刻画理论，提出用Kolmogorov复杂性测定定量评价炉膛燃烧的波动程序，弥补了用图像灰度序列序性描述燃烧工况的不足，分析结果表明，Kolmogorov复杂性测度能有效地区分火焰燃烧时的正常工况和波动工况，可作为反映炉膛燃烧工况的定量指标，并能在一定程度上实现燃烧恶化的预警，图7表1参2。     

高温低氧燃烧火焰辐射特性的实验研究

对高温低氧燃烧火焰的辐射特性进行了实验测试，同时利用CFD通用软件对火焰热辐射行性进行了数值计算，得到了在不同预热空气温度、不同预热空气含氧量条件下，火焰形状及火焰热辐射特性的变化规律。结果表明：高温低氧燃烧火焰的体积与长度随着预热空气中含氧量的降低而扩大，而预热空气温度对燃烧火焰体积的影响不大。高温低氧燃烧火焰对炉膛壁面的热辐射能力随着预热空气温度的降低而下降，同时也随着预热空气含氧量的降低而下降。图4参9     

面向燃烧优化的电站锅炉炉膛参数光谱测量与场重建

分析了锅炉炉膛参数对锅炉效率、污染物排放和锅炉寿命的影响,得到这些参数与锅炉燃烧优化运行的相互制约关系.从测量原理和系统构成方面描述了基于激光吸收光谱的炉膛参数检测新技术.以某680MW机组燃煤锅炉为例,进行了基于激光吸收光谱的炉膛参数测量与场重建实验研究.结果表明:应用此方法能够完成炉膛内部多个参数的测量和参数场重建,可以直观有效地指导锅炉燃烧的优化运行;根据测量结果调整锅炉燃烧可使火焰中心处于炉膛中部,火焰均匀地充满炉膛,温度场分布均匀.     

300MW燃煤锅炉O_2_CO_2_烟气再循环燃烧的数值模拟

以一台300 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过ICEM建立炉膛的三维结构框架及网格生成,在TASCFLOW中选择合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型,进行煤粉在氧气体积比为29%时O2/CO2气氛下燃烧过程的数值模拟.研究发现:采用O2/CO2均匀混合送入炉膛时,煤粉的点火和燃烧较空气助燃时的状况有一定的延迟,火焰中心和炉膛内的高温区有明显扩大的趋势,火焰中心更接近炉膛中心,且沿炉膛高度有所上移;采用烟气再循环时,O2直接送入炉膛有利于煤粉的点火和燃烧,大大提高炉膛内的温度水平.     

废液焚烧炉内燃烧过程及污染物排放特性数值模拟

应用FLUENT软件对某炼化企业处理量为10t?h–1的废液焚烧炉燃烧过程进行三维数值模拟，获得了焚烧炉炉膛内流场、温度场、各组分浓度分布、污染物生成及火焰形状等信息，揭示了炉膛内燃烧、流动以及传热与传质的特点。模拟不同过量空气系数下工业有机废液在炉内燃烧情况，结果表明：随着过量空气系数（EA）的增加，炉膛内温度峰值逐渐减小，炉膛温度分布更加均匀，燃烧区域增大，炉膛出口截面平均NOx浓度逐渐升高；在EA=1.25的情况下，炉膛出口排烟温度合理，氮氧化物排放浓度较低；模拟结果与试验数据吻合，验证了模型的可靠性，为优化设计操作工况及污染物的控制提供可靠依据。