火电厂烟气含氧量测量技术

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火电厂烟气含氧量测量技术 [复制链接]

测量烟气中含氧量的仪表称为氧量计，火电厂中使用的氧量计主要有热磁式氧量计和氧化锆氧量计两种。热磁式氧量计利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。工作原理是氧流经一个有加热元件的气室，并且位于磁场中。当加热元件附近的氧被加热时，氧气的顺磁性变小，使较冷的氧被强烈地吸入磁场中，将热氧置换出来，形成连续的气流，称“磁风”。在一定的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。火电厂对锅炉烟气含氧量的监测和控制，都要求氧量计具有准确、稳定、响应迅速和经久耐用等基本性能。热磁式氧量计虽然具有结构简单、便于制造和调整等优点，但由于其反应速度慢、测量误差大、容易发生测量环室堵塞和热敏元件腐蚀严重等缺点，使热磁式氧量计在火电厂的应用日渐减少，逐渐被氧化锆氧量计所取代。氧化锆氧量计的基本原理是：以氧化锆作固体电解质，高温下的电解质两侧氧浓度不同时形成浓差电池，浓差电池产生的电势与两侧氧浓度有关，如一侧氧浓度固定，即可通过测量输出电势来测量另一侧的氧含量。氧化锆氧量计具有结构简单、安装方便、不受其他气体干扰等优点。目前用氧化锆式氧量计来测量炉烟含氧量的测量系统形式很多，大致可分为抽出式和直插式两类。抽出式带有抽气和净化系统，能除去杂质和SO2等有害气体，对保护氧化锆管有利。氧化锆管处于800 ℃的定温电炉中工作，准确性较高，但系统复杂，并失去了反应快的特点。直插式是将氧化锆管直接插入烟道高温部分，直插式的特点是反应迅速，响应时间约为1 s左右，加装过滤器后大约在3 s左右。迟延小、反应快的内置式氧化锆氧量计是电厂中普遍采用的氧量仪表。目前，氧化锆材料存在的问题是，在高温下膨胀而易出现裂纹或使铂电极脱落；另外，在氧化锆管表面有尘粒等污染时往往会造成较大的测量误差，甚至使铂电极中毒，所以使用过程中要经常清理。近年来，对软仪表的研究十分活跃。软仪表也称为虚拟仪表，一般认为它是仪表技术发展的第5个阶段。这5个阶段是模拟仪表、电子仪表、数字仪表、智能仪表、虚拟仪表。软仪表是指在测量中，不存在直接的物理传感器实体，而是利用其他由直接物理传感器实体得到的信息，通过数学模型计算手段得到所需检测信息的一种功能实体。智能软仪表模型包括模糊模型和人工神经网络模型等多种形式，其优点在于可以较好地逼近非线性特性，尤其适应于复杂、难以精确描述的系统，其中人工神经元网络模型具有较强的自学习能力。目前科研人员正研究和推广一种基于神经网络的火电厂烟气含氧量软测量技术，软测量模型中二次测量变量（即软测量模型的输入）选择与烟气含氧量有直接或隐含关系的变量作为实时检测的变量。该模型选择主蒸汽流量、给水流量、燃料量、排烟温度、送风量、送风机电流、引风量、引风机电流等工艺参数作为软测量模型的输入，计算烟气含氧量以供监视和控制之用。软测量技术为火电厂锅炉烟气含氧量测量提供了新的手段，这不但对实现锅炉燃烧系统的闭环控制和优化调整具有重要意义，而且也可对现有的氧量计提供校正参考，从而提高氧量计测量的准确性。可靠的软仪表可以避免昂贵的硬件设备费用。本帖地址：http://www.shequ.shejis.com/dispbbs.asp?ID=396593