电厂锅炉火焰安全监控系统设计.doc

1 绪 论 1.1选题目的和意义 1.1.1选题背景 90年代后，随着计算机图像处理技术的发展，基于工业电荷耦合器件CCD与计算机图像处理相结合的技术是炉膛火焰监测系统中较为热门的研究方向之一。锅炉燃烧的基本要求是在炉膛内建立并维持稳定、均匀的燃烧火焰。燃烧火焰是表征燃烧状态稳定与否最直接的反映。燃烧调整不好或者燃烧不稳定会导致锅炉热效率下降，产生更多的污染物、噪声等，在极端情况下可能引起锅炉炉膛灭火，甚至诱发炉膛爆炸造成事故。为了预防潜在的危险，必须进行切实有效的燃烧诊断和火焰监测。因此，安全、可靠的燃烧诊断技术成为锅炉安全运行的重要条件和基本要求。锅炉的安全运行在很大程度上取决于燃烧的稳定性，煤粉锅炉要求在炉膛内组织稳定、均匀的火焰，保证强烈充分的燃烧，防止引发炉膛爆燃事故。对于煤粉炉，燃料在炉膛内悬浮燃烧，它的工况是极不稳定的脉动燃烧，炉内的温度场分布也不均匀。如果燃烧不稳定，产生脉动和火焰内动易引起炉膛压力不稳，造成炉墙损坏。如果炉内温度场不均匀，造成炉膛温度场的偏移，离火焰中心近的水冷壁过热或结焦，容易引起热应力过高造成爆管，而离火焰中心远的水冷壁管则由于加热不足破坏锅炉水循环平衡，金属热应力增加，锅炉寿命减少。如果炉内温度场不均匀，低温煤粉得不到充分燃烧，效率降低，还影响过热器的工作。因此，迫切需要实时监控燃烧过程，加强对燃烧过程的判断、预测和诊断。Safeguard Supervisory System），其最重要的组成部分是火焰安全监控系统。对大型燃煤锅炉而言，锅炉燃烧工况的组织和监控对电厂运行的可靠性、安全性和经济性有较大的影响。锅炉的安全运行在很大程度上取决于燃烧的稳定性，煤粉锅炉要求在炉膛内组织稳定、均匀的火焰，保证强烈充分的燃烧，防止引发炉膛爆燃事故。对于煤粉炉，燃料在炉膛内悬浮燃烧，它的工况是极不稳定的脉动燃烧，炉内的温度场分布也不均匀。如果燃烧不稳定，产生脉动和火焰内动易引起炉膛压力不稳，造成炉墙损坏。如果炉内温度场不均匀，造成炉膛温度场的偏移，离火焰中心近的水冷壁过热或结焦，容易引起热应力过高造成爆管，而离火焰中心远的水冷壁管则由于加热不足破坏锅炉水循环平衡，金属热应力增加，锅炉寿命减少。如果炉内温度场不均匀，低温煤粉得不到充分燃烧，效率降低，还影响过热器的工作。因此，迫切需要实时监控燃烧过程，加强对燃烧过程的判断、预测和诊断。炉膛火焰SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视设备 图1-1 SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视设备 SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视监控设备主要适用于电厂燃烧炉、垃圾燃烧炉、钢厂动力炉，对燃油，燃煤，燃气炉该设备可将摄像镜头直接伸入炉内，在集控室连续实时地监视炉内火焰的工作状态，可清晰地观察到炉膛四角位置分布的4个燃烧喷火嘴及每个喷头嘴喷火形状，对于炉内油嘴雾化不良，漏油造成喷火不畅，火焰变小以及火嘴配风不好引起火焰过长而出现舔管现象，炉内炉管变形，烧结而爆管的事故都能实时监视并及时处理防止炉内事故发生，确保了锅炉炉膛经济运行的可靠性，还便于实现集中调度及生产过程的自动化。系统采用PLC可编程控制，具有停电、停气、超温自动退出保护功能。 ABB的UVISOR系列火焰检测系统UVISOR多种燃料火焰检测系统，由基于微处理器的智能单元MFD.SA1个或2个UR系列检测器探头MFD.SA参数管理软件三部分组成。??MFD.SA智能单元体是基于微处理器的放大设备，具有同时接收两个检测器探头信号的能力，从每个探头来的信号送入它自己独立的通道，每个通道又有其自己的火焰继电器，各自提供0－10V或4－20mA的模拟输出。，它还有两个最为突出的功能： 参数选择功能?? 针对不同燃烧工况分别选择不同参数组而且可根据当时的背景工况进行火焰跟踪，以实现对火焰检测的一一对应(例如，在平均负荷时是一组参数，在低负荷和高负荷工况时是另外不同参数组)，而且每一组参数的切换是根据锅炉的实际运行状况自动完成，无需手动。还引入了火焰光谱的自动分析，给出适合本火嘴的低频切断和高频切断频率，即低于低频率的火焰信号被滤除，高于高频率的火焰信号也被滤除。由于炉膛内的火焰和热管壁基本属于静态辐射，即使其火焰信号再强，但频率却远远低于低频率切断值，信号被滤除；其它火嘴的火焰由于都是尾部对本火嘴有影响，频率值也较低，同样被滤除；又由于气体和轻油等燃料燃烧的频率较高，基本高于煤粉燃烧时产生的频率，通过高频切断将信号滤除。这样就保证了火焰检测器只采集本火嘴的火焰信号，极大提高了检测准确度。 自动扫描功能及数据库? 它的参数设置，是通过智能单元内的微处理器自动扫描完成的，对于某一种特定工况，处理器只要经过有火和无火扫描后的计算，就能准确给出实现对当前这种工况的火焰检测的频率值、背景值、低频率切断频率、高频率切断频率以及增益值等参