登录 | 注册

基于光纤测温的炉内温度场构建与低负荷水动力优化技术

46

成果主要完成人

王 颖、张凌灿、王 斌、方久文、潘 铎、孟继洲、马宗田、邹 燕

项目概况

直流锅炉在启动和升降负荷时会存在水动力不稳定问题。天津国能津能滨海热电有限公司(简称津滨热电)#2炉在这一问题上主要表现为深调过程中降负荷时水冷壁引出管金属壁温飞升,此现象表征垂直段水冷壁管屏工质存在超温情况。由于在水冷壁中间集箱至水冷壁上集箱直流管段没有壁温测点,无法判断直流管段哪些管子工质超温以及管间温度偏差,因此运行人员很难在燃烧侧和水侧做出必要的调整。 津滨热电采用了基于光纤温度传感器的受热面温度安全监测系统,该系统利用最新技术的飞秒激光逐点刻写光纤光栅,在原有光纤光栅的制备基础上,运用飞秒激光技术可以在光纤的一个狭小区域注入具有极短脉冲宽度和高峰值功率的激光能量,从而制备出高温下稳定性优良的光纤光栅,这种光纤光栅能够在1000°C的高温环境下长期工作。逐点刻写技术具有精准的位移平台和良好的光学聚焦系统,可以根据定制将几十个测温传感器逐点按不同距离要求刻入光纤光栅中,再经过特殊工艺的Inconel600高温合金毛细管封装技术,将这些定制的光纤光栅传感器制成直径只有1mm而长度可达几十米的单根光纤。该系统在炉膛标高43米水冷壁直流管段加装了240个光纤壁温测点,其中每面墙均60个测点;同时该系统配置了高分辨率的数据解析仪,可快速分辨温度数据变化,生成清晰的壁温ms级温度变化历史曲线,并且该系统还提供了炉膛标高43米水冷壁四面墙管子温度可视化柱状图,直观反映了该位置管壁温度变化情况。该系统具有响应时间快,温度信息分析及可视化功能、测量系统简洁等优点。在机组升降负荷过程中,该系统的温度信息分析及可视化功能可以代替运行人员大量繁琐的分析工作。目前该系统已取得的成果有:发明专利二项、实用新型专利一项、核心期刊论文一篇、省部级期刊论文一篇,同时正在从不同应用角度继续撰写核心论文与发明专利。鉴于系统数据采集速度100个/s的特点,同步开发了壁温计算开发金属热疲劳极限、金属超温持久极限、金属管间温差极限等研究模型。