AHLBORN

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紅外測溫機在硫磺回收焚燒爐中的應用

主營產品：

MA26908萬能數據采集機 Almemo萬能接頭 FTA104P溫度傳感器

產品系列：

手持式數據采集機臺式數據采集機數據分析軟件溫度傳感器

MA24501L MA85909 SW5600WC1 FTA104P系列

MA24501 MA56901M SW5600WC2 FTA150L系列

MA24901L MA56901CPU SW5600WC4 FTA15P系列

MA24901 MA56902CPU SW5500WCU FTA3900系列

MA2590 MA57902CPU SW5600HL FTA3903L05

MA26908 MA62907B2 FTAHP2系列

MA28909 FTA109PH系列

溫濕度傳感器風速傳感器氣象參數傳感器紅外溫度傳感器

FHA646R系列 FVA915S120/S140 FMA510/FMA510H MR7838

FHA646E1C系列 FVA915S220/S240 FVA6152 MR7840

FHA6466系列 FVA915SMA1 FVA6916/FVA916H MR7842

FHAD462系列 FVA915MA1 FLA613G3 MR7805

FHAD460系列 FVA605TA FLA628S MR7814

FHA646AG系列 FVA935TH4/TH5 MT8616AGx FIA908CSH

FHA646DTC1系列 FDA602S1K/602S6K FPA805GTS WBGT MR781102B

ZB9602TM系列 FDA612SA SK3015 MR721420

紅外測溫機在硫磺回收焚燒爐上的應用

趙亞超,王秉機

(中國石油錦西石化分公司機械設備處,遼寧錦西125001)

收稿日期:20080214(修改稿).

作者簡介:

趙亞超(1972—),男,遼寧錦州人,1996年畢業於大連理工大學自動化系自動控製專業,控製工程專業碩士學位,現工作於中國石油錦西石化分公司機械設備處自控機表科,高級工程師。

摘要:

錦西石化凈化焚燒爐爐膛溫度的準確測量,直接影響到石油煉製過程中產生的硫化氫氣體的燃燒質量。采用SL-MR7838-51P測溫機,解決瞭高溫環境下熱偶壽命過短的問題,為凈化硫磺回收裝置正常生產提供瞭保證。

關鍵詞:

焚燒爐;溫度測量;紅外測溫機
中圖分類號:TH811文獻標識碼:B文章編號:10077324(2008)03009102

1紅外測溫原理

紅外測溫的理論根據是普朗克黑體輻射定律,它定量地給出瞭不同溫度的黑體在各個波長的電磁輻射能量(即單色輻射能量)的大小。黑體的表麵溫度一定,則它發射出某一波長的電磁輻射的能量就一定,通過檢測黑體發射出的電磁輻射能量的大小,就可以知道它的表麵溫度,見式(1)所示。
Ebλ=c1λ-5
e
c
2/λT
-1(1)
式中Ebλ———黑體單色輻射能量,W/m2;
λ———波長,m;
T———黑體的絕對溫度,K;
c1———常數,3.743×10-18W·m3;
c2———常數,1.4387×10-2m·K。
由於黑體發射的電磁輻射主要位於紅外線波
長范圍(近紅外0.76～1.5μm,中紅外1.5～5.6μm,遠紅外5.6～1000μm),因此,把檢測黑體發射電磁輻射的測溫機器(檢測波長范圍一般為0.76～14μm)稱為紅外測溫機。
圖1是根據普朗克黑體輻射定律繪製出的不同溫度的黑體發射不同波長的紅外線強度圖。從圖1中可以清楚看出,任何溫度的黑體所發射的給定波長的紅外線強度是一定的。
黑體是一種理想狀態的物體,能夠完全吸收它所接收到的輻射能量,而不存在透射和反射,它能把吸收的能量完全發射出去。即它發射的能量與吸收的能量完全相等。因此,黑體的發射率為1。
由於實際物體都存在不同程度的透射和反射作用,因此,實際物體所接收的能量一部分被反射,一部分被透射,另一部分全部吸收並發射出去,因此,實際物體發射的能量都小於它所接收的能量,即,實際物體的發射率都小於1。
圖1紅外線強度

2紅外測溫機的改進

中國石油錦西石化分公司5kt/a硫磺回收裝置改擴建項目[1～3],通過性能價格綜合考慮選用德國艾邦公司技術改進後的SLMR783851P紅外測溫機。在紅外測溫機應用過程中,借鑒其他世界著名公司技術特點,對引進的紅外測溫機進行瞭一些改進。
a)閥體和閥桿采用316不銹鋼,閥座密封麵和球體密封麵采用司太立合金,閥桿填料采用316過程控製實施技術石AUTO油MAT化IONI工NPET自RO-C動HEM化ICA,L20I0N8D,U3S∶T9R1Y金屬絲與柔性石磨編織填料,閥蓋采用316+柔性石磨纏繞墊片耐溫可達800℃。
b)對於保護窗易被污染問題,增加瞭特製石英保護窗。由於紅外測溫機探頭本身帶有鏡頭保護窗,對紅外測溫探頭與被測物體之間光路的透射率的影響較大。紅外測溫機探頭默認的發射率設定值為0.95,默認透射率設定值為1.00。物體的發射率除與物體的種類有關外,也與物體的表麵狀態等因素有關。硫磺回收裝置酸性氣反應爐內使用的耐火磚的發射率一般在0.90～0.95。在紅外測溫機現場調試時,發射率可以不調,也可在0.90～0.95之間進行微調(與熱電偶進行比較,如果紅外溫度比熱電偶溫度低得較多,在現場調試時透射率的調試范圍應在0.80～0.90之間,必須調低透射率,直到接近實際溫度)。
c)原紅外測溫機隻有一路進出夾套保護測溫探頭的冷卻機表風,從安全(H2S氣體)和高溫
(1200℃)方麵考慮,借鑒美國Mikron公司產品特點增加瞭二路氮氣保護。在全通徑球閥下法蘭麵增加一路球閥關閉時的氮氣吹掃,防止單質硫結晶阻礙光路;在窺視管側壁增加一路氮氣保護,在球閥打開正常測量時防止酸性氣進入測溫機,同時降低球閥溫度延長球閥壽命。測溫機安裝方法如圖2所示。
圖2紅外測溫機安裝方法

d)實際操作時,紅外測溫機顯示的溫度與熱電偶顯示的溫度大趨勢應該一致。但是由於兩者所處的位置和測溫原理的區別,所測溫度會存在一定偏差,而且這種偏差值在不同的溫度范圍內也是不一樣的。主要原因如下。
1)紅外測溫機測量的是爐壁耐火磚的溫度,即整體平均溫度(FF),熱電偶(剛玉)插入爐膛中間位置(靠近爐入口),測量的是氣體最高溫度(GT),如圖3所示。
圖3紅外測溫機與熱偶測量點示意
2)由於紅外測溫機測量的是爐壁溫度,在測量的穩定性上比熱電偶要穩定得多,在爐溫升高時,紅外測溫機與熱電偶測量溫度的比值較大,是因為這時爐火外焰溫度升高較快,爐壁溫度要緩慢升高;在爐溫降低時,紅外測溫機與熱偶測量溫度就比較接近,甚至重合,也是上一過程的反向。

3問題和結論

在目前裝置長周期運行的情況下紅外測溫機的使用解決瞭長期存在的使用高溫熱電偶(哈氏合金或剛玉熱偶)壽命較短又不能及時更換的問題。在沒有爐溫指示情況下生產隻能憑經驗操作,影響瞭生產的安全高效運行。紅外測溫機在石化公司凈化焚燒爐上的使用,可以說是利用現代高新技術解決生產難題的一次成功范例。在初期投用過程中,出現過一些安裝及使用上的問題需要註意。
a)在紅外測溫機與爐膛中間的測溫光路上避免有遮擋物,否則影響檢測結果。
b)鑒於紅外測溫機的測量特點,在使用過程中由於球閥處於全開狀態,所以在冷卻管內的接線端子和測溫探頭與爐膛酸性氣實際上是相通的。要打開紅外測溫機檢查端子測量信號首先要關閉保護夾套的冷卻和反吹掃機表風,再關閉球閥,切斷紅外測溫機對爐膛的檢測通路。兩個關閉作業之間要連續,不得有間隔時間。如果是停工,且爐內溫度已經降到常溫,關閉球閥前吹掃氮氣;如果是僅僅對紅外測溫機進行檢修,爐內溫度依然很高,關閉球閥後打開球閥下法蘭保護氮氣。否則後果很嚴重,損毀機表傷及人身安全。