煙氣含氧量測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù):4005 更新時(shí)間:2011-07-29
一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電,因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差(氧濃度差)有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知(如空氣中氧氣含量為20.8%,是一常數(shù)),則另一側(cè)氧氣含量(如煙氣中氧氣含量)就可用氧濃差電勢(shì)表示,測(cè)出氧濃差電勢(shì),便可知道煙氣中氧氣含量。當(dāng)溫度改變時(shí),即使煙氣中氧氣含量不變,輸出的氧濃差電勢(shì)也要改變。所以,現(xiàn)在使用的氧化鋯氧量計(jì)均裝有恒溫裝置,使氧化鋯氧量計(jì)工作在恒定溫度下,以保證測(cè)量準(zhǔn)確度。
3應(yīng)用
火電廠對(duì)鍋爐煙氣含氧量的監(jiān)測(cè)和控制,都要求氧量計(jì)具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、響應(yīng)迅速和經(jīng)久耐用等基本性能。
熱磁式氧量計(jì)雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),但由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺陷,使熱磁式氧量計(jì)在火電廠的應(yīng)用日趨減少,逐漸被氧化鋯氧量計(jì)所取代。
某電廠在氧化鋯氧量計(jì)投入正常使用后,對(duì)機(jī)組(2臺(tái)200MW)有關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了一次測(cè)定。結(jié)果是:飛灰可燃物降低了4%;爐渣損失降低了5%;排煙溫度降低了3℃;煤耗降低了75g;鍋爐效率提高了0.5%—1%。2臺(tái)鍋爐每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤900-1200t,合計(jì)人民幣約12萬元。由此可見,氧量計(jì)能否正常投入使用對(duì)火電廠火力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著很大影響。
雖然氧化鋯氧量計(jì)與熱磁式氧量計(jì)相比具有優(yōu)勢(shì),但在應(yīng)用中仍存在下列問題:
a.投資大,壽命短(目前約為1—3a)。
b.測(cè)量滯后仍較大。直插式為1~5s;爐壁式為3—los;旁路式為幾十秒。這不利于過程的在線監(jiān)視和提供在線閉環(huán)控制所需的反饋信號(hào),影響送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入。
c.在加熱爐上,其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)雖然小巧、功耗低,但爐絲經(jīng)常燒斷,維護(hù)工作量增大。
d.氧化鋯探頭雖然設(shè)計(jì)為可更換結(jié)構(gòu),但在長(zhǎng)期運(yùn)行后,探頭的四個(gè)螺栓出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象,在現(xiàn)場(chǎng)無法更換。
e.氧化鋯本底電勢(shì)(兩側(cè)氧濃度相等時(shí),應(yīng)無輸出電勢(shì),但實(shí)際上仍有一定電勢(shì))離散性大,經(jīng)常需要調(diào)整。
f.氧化鋯材料在高溫下膨脹,易出現(xiàn)裂紋或使鉑電極脫落。
g.在氧化鋯表面有塵粒等污染時(shí)往往會(huì)造成較大的測(cè)量誤差,在使用過程中需要經(jīng)常清理。
4煙氣含氧量軟測(cè)量
近年來,對(duì)軟儀表的研究十分活躍。軟儀表也可稱為虛擬儀表,一般認(rèn)為它是儀表技術(shù)發(fā)展的第5個(gè)階段。這5個(gè)階段是模擬儀表、電子儀表、數(shù)字儀表、智能儀表、虛擬儀表。軟儀表指在測(cè)量中,不存在直接的物理傳感器實(shí)體,而是利用其他由直接物理傳感器實(shí)體得到的信息,通過數(shù)字模型計(jì)算手段得到所需檢測(cè)信息的一種功能實(shí)體。這足以可見,軟件部分是軟儀表技術(shù)的核心部分。軟儀表不僅可以解決工程上某些變量難以檢測(cè)的問題,而且也可以為用硬件方法能檢測(cè)到的變量提供校正參考,可靠的軟儀表可以避免昂貴的硬件設(shè)備費(fèi)用。
在火電廠鍋爐煙氣含氧量軟測(cè)量模型中,可選擇與煙氣含氧量有直接或隱含關(guān)系的變量作為實(shí)時(shí)檢測(cè)的變量。如可選擇主蒸;氣流量、給水流量、燃料量、排煙溫度、送風(fēng)量、送風(fēng)機(jī)電流、引風(fēng)量、引風(fēng)機(jī)電流等工藝參數(shù)作為軟測(cè)量模型的輸入,由這些輸入通過模型來估算出煙氣含氧量,以供監(jiān)視和控制之用。
軟測(cè)量技術(shù)為火電廠鍋爐煙氣含氧量測(cè)量提供了新的手段,這不但對(duì)實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)的閉環(huán)控制和優(yōu)化調(diào)整具有重要意義,而且也可對(duì)現(xiàn)有的氧量計(jì)提供校正參考,從而提高煙氣含氧量測(cè)量的準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)
[1]任海燕.氧化鋯測(cè)氧技術(shù)的應(yīng)用。東北電力技術(shù),1996,12.
[2]韓璞等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電廠煙氣含氧量軟測(cè)量.信息與控制,2001,2.
3應(yīng)用
火電廠對(duì)鍋爐煙氣含氧量的監(jiān)測(cè)和控制,都要求氧量計(jì)具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、響應(yīng)迅速和經(jīng)久耐用等基本性能。
熱磁式氧量計(jì)雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),但由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺陷,使熱磁式氧量計(jì)在火電廠的應(yīng)用日趨減少,逐漸被氧化鋯氧量計(jì)所取代。
某電廠在氧化鋯氧量計(jì)投入正常使用后,對(duì)機(jī)組(2臺(tái)200MW)有關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了一次測(cè)定。結(jié)果是:飛灰可燃物降低了4%;爐渣損失降低了5%;排煙溫度降低了3℃;煤耗降低了75g;鍋爐效率提高了0.5%—1%。2臺(tái)鍋爐每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤900-1200t,合計(jì)人民幣約12萬元。由此可見,氧量計(jì)能否正常投入使用對(duì)火電廠火力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著很大影響。
雖然氧化鋯氧量計(jì)與熱磁式氧量計(jì)相比具有優(yōu)勢(shì),但在應(yīng)用中仍存在下列問題:
a.投資大,壽命短(目前約為1—3a)。
b.測(cè)量滯后仍較大。直插式為1~5s;爐壁式為3—los;旁路式為幾十秒。這不利于過程的在線監(jiān)視和提供在線閉環(huán)控制所需的反饋信號(hào),影響送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入。
c.在加熱爐上,其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)雖然小巧、功耗低,但爐絲經(jīng)常燒斷,維護(hù)工作量增大。
d.氧化鋯探頭雖然設(shè)計(jì)為可更換結(jié)構(gòu),但在長(zhǎng)期運(yùn)行后,探頭的四個(gè)螺栓出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象,在現(xiàn)場(chǎng)無法更換。
e.氧化鋯本底電勢(shì)(兩側(cè)氧濃度相等時(shí),應(yīng)無輸出電勢(shì),但實(shí)際上仍有一定電勢(shì))離散性大,經(jīng)常需要調(diào)整。
f.氧化鋯材料在高溫下膨脹,易出現(xiàn)裂紋或使鉑電極脫落。
g.在氧化鋯表面有塵粒等污染時(shí)往往會(huì)造成較大的測(cè)量誤差,在使用過程中需要經(jīng)常清理。
4煙氣含氧量軟測(cè)量
近年來,對(duì)軟儀表的研究十分活躍。軟儀表也可稱為虛擬儀表,一般認(rèn)為它是儀表技術(shù)發(fā)展的第5個(gè)階段。這5個(gè)階段是模擬儀表、電子儀表、數(shù)字儀表、智能儀表、虛擬儀表。軟儀表指在測(cè)量中,不存在直接的物理傳感器實(shí)體,而是利用其他由直接物理傳感器實(shí)體得到的信息,通過數(shù)字模型計(jì)算手段得到所需檢測(cè)信息的一種功能實(shí)體。這足以可見,軟件部分是軟儀表技術(shù)的核心部分。軟儀表不僅可以解決工程上某些變量難以檢測(cè)的問題,而且也可以為用硬件方法能檢測(cè)到的變量提供校正參考,可靠的軟儀表可以避免昂貴的硬件設(shè)備費(fèi)用。
在火電廠鍋爐煙氣含氧量軟測(cè)量模型中,可選擇與煙氣含氧量有直接或隱含關(guān)系的變量作為實(shí)時(shí)檢測(cè)的變量。如可選擇主蒸;氣流量、給水流量、燃料量、排煙溫度、送風(fēng)量、送風(fēng)機(jī)電流、引風(fēng)量、引風(fēng)機(jī)電流等工藝參數(shù)作為軟測(cè)量模型的輸入,由這些輸入通過模型來估算出煙氣含氧量,以供監(jiān)視和控制之用。
軟測(cè)量技術(shù)為火電廠鍋爐煙氣含氧量測(cè)量提供了新的手段,這不但對(duì)實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)的閉環(huán)控制和優(yōu)化調(diào)整具有重要意義,而且也可對(duì)現(xiàn)有的氧量計(jì)提供校正參考,從而提高煙氣含氧量測(cè)量的準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)
[1]任海燕.氧化鋯測(cè)氧技術(shù)的應(yīng)用。東北電力技術(shù),1996,12.
[2]韓璞等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電廠煙氣含氧量軟測(cè)量.信息與控制,2001,2.