Đo nhiệt độ khí buồng đốt online bằng sóng âm: giải pháp ATS của SEI Europe Technologie

Trong buồng đốt lò hơi, một vài điểm nhiệt độ không luôn đại diện cho cả mặt cắt. Sai lệch vùng nóng – lạnh có thể bị che khuất khi chỉ nhìn nhiệt độ trung bình hoặc kết quả ở cuối đường khói. ATS (Acoustic Temperature System) của SEI Europe Technologie đo nhiệt độ khí cháy trực tuyến bằng đường truyền âm qua lò và trình bày phân bố nhiệt theo cấu hình đo. [1][2]

Minh họa nguyên lý đường truyền âm qua lò do SuperMRO dựng theo tài liệu SEI; không phải bản vẽ lắp đặt thực tế.

Nguyên lý: đo thời gian âm đi qua khí nóng

Bộ phát và bộ thu âm đặt phía ngoài thành lò, phát tín hiệu cường độ cao qua dòng khí. Biết chiều dài đường truyền và thời gian âm tới nơi, hệ thống suy ra vận tốc âm, từ đó tính nhiệt độ khí theo mô hình. Về vật lý, trong điều kiện xấp xỉ khí lý tưởng và thành phần khí xác định, vận tốc âm tỷ lệ với căn bậc hai của nhiệt độ tuyệt đối; cách nói ngắn gọn “vận tốc âm tỷ lệ với nhiệt độ” trên tài liệu giới thiệu cần hiểu theo quan hệ này. Một đường đo cho thông tin tích hợp dọc đường truyền, không phải một điểm nhiệt độ tuyệt đối ở giữa lò. [1][4]

Từ một đường âm đến bản đồ nhiệt độ 2D

SEI nêu hai cách cấu hình: các đường đo độc lập và mảng nhiều đường cắt qua một mặt phẳng để dựng trường nhiệt hai chiều, hoặc kết hợp cả hai. Bộ điều khiển trung tâm CCU hỗ trợ tới 8 đường độc lập hoặc mảng tới 24 đường cho bản đồ; số đường thực tế tùy kích thước lò, vị trí lắp và mục tiêu giám sát. Phần mềm thể hiện từng đường, đường đẳng nhiệt, nhiệt độ trung bình theo vùng do người dùng xác định, xu hướng và dữ liệu lịch sử. Hình ảnh 2D là kết quả tái dựng từ các đường đo, độ phân giải phụ thuộc bố trí đầu phát/thu; không nên hiểu là camera nhìn trực tiếp mọi điểm trong lò. [2][3]

Thiết bị và tích hợp vận hành

Theo hãng, cụm transceiver là bộ phát âm dẫn động khí nén kiêm bộ thu, lắp bên ngoài thành lò cho ứng dụng lò cân bằng áp. Bộ CCU xử lý các đường truyền; terminal công nghiệp chạy phần mềm bản đồ, hỗ trợ đầu ra OPC có thể cấu hình để kết nối DCS. Việc đặt cụm thiết bị ngoài vùng khí nóng giúp tránh phải đưa cảm biến nhiệt sâu vào dòng cháy, nhưng vẫn cần khảo sát vị trí cửa đo, ống dẫn âm, khí nén, dây tín hiệu, bảo vệ môi trường và phương án bảo trì. Hãng cũng mô tả chức năng theo dõi tiếng ồn trong lò; không coi chức năng này là hệ thống phát hiện rò rỉ đã được xác nhận cho mọi cấu hình. [1][2][3]

Giá trị cho nhà máy nhiệt điện đốt than

Tại mặt cắt lò hoặc vùng khí ra lò được lựa chọn, phân bố nhiệt có thể giúp nhận diện vùng nóng lệch, theo dõi thay đổi khi đổi tải, đổi than, chỉnh gió hoặc đầu đốt, và đối chiếu với xu hướng bám xỉ, ứng suất nhiệt hay hiệu quả phun SNCR. Đây là cơ sở để kỹ sư thiết lập và kiểm chứng thử nghiệm điều chỉnh, không phải cam kết tự động làm giảm NOx, giảm tiêu hao than hay kéo dài tuổi thọ. Chỉ số cần được đọc cùng O₂, CO, NOx, chế độ máy nghiền, phân phối gió – than và lịch sử vận hành. [1][3]

Những ngành SEI công bố và phạm vi cần đánh giá

Trang hãng liệt kê nhà máy điện, đốt chất thải phát điện, sinh khối; lò lọc dầu và hóa dầu; nhà máy thủy tinh và lò cao. Với lò xi măng hoặc lò nhiệt công nghiệp khác, nên xem như khả năng cần đánh giá riêng, không suy diễn đã có ứng dụng chuẩn. Mục tiêu có thể là theo dõi nhiệt độ trên một đường, so sánh nhiều vùng hoặc lập bản đồ 2D; mỗi bài toán đòi hỏi bố trí đường âm, điều kiện khí và kết nối điều khiển khác nhau. [1][2]

Khảo sát và nghiệm thu như thế nào?

Trước tiên xác định mặt cắt quan tâm, kích thước lò, cửa lắp và khả năng đường âm đi xuyên qua dòng khí ở các chế độ tải. Kiểm tra tiếng ồn nền, bụi, dòng khí, thay đổi thành phần khí, khí nén cấp cho đầu phát và những vị trí có thể chịu nhiệt/rung cao. Chốt danh mục tín hiệu DCS và cách so sánh với thiết bị đo tham chiếu hoặc dữ liệu quá trình; nghiệm thu ở nhiều tải và điều kiện nhiên liệu, đánh giá đường đo mất tín hiệu và chất lượng bản đồ. Không dùng bản đồ nhiệt này thay cho cảm biến báo có/mất lửa thuộc mạch bảo vệ đầu đốt. [2][3][4]

Góc nhìn SuperMRO

SuperMRO có thể cùng nhà máy làm rõ điểm mù nhiệt độ và mục tiêu vận hành, thu thập bản vẽ – dữ liệu, phối hợp đánh giá phương án đo cùng hãng/chuyên gia, xác định phạm vi lắp đặt, tích hợp và tiêu chí nghiệm thu. Bài viết giới thiệu công nghệ ATS từ nguồn công khai của SEI Europe Technologie; không khẳng định quan hệ phân phối hay một dự án cụ thể. Niềm tin công nghiệp bắt đầu từ việc đo đúng điều cần đo và kiểm chứng kết quả ngay tại nhà máy.