基于物联网和传感器的清洁能源管理

### 基于物联网和传感器的清洁能源管理 #### 1. 燃烧过程中的气体与参数传感 在煤炭燃烧过程中，多种气体和参数的准确传感对于提高燃烧效率、降低排放以及保障安全至关重要。以下是一些关键的传感技术： - **氧气传感器** - **顺磁传感器**：利用强磁场，通过两个充氮玻璃球的悬浮旋转，由光电池感应来测量氧气。这种方法不受可燃气体影响，能更准确反映情况，但安装气体采样系统会增加复杂性和响应时间。 - **氧化锆基电化学传感器**：使用空气预热器和省煤器，借助铂电极将氧气分离并吸收为电子和离子。 - **一氧化碳传感器** - **催化燃烧式传感器**：如催化珠传感器，通过涂有催化剂（如铂）的导电元件，当一氧化碳和其他可燃物在催化剂上氧化时，导电元件发热，电阻升高。常见于GE、ABB和Emerson/Rosemount等设备，但对二氧化硫导致的催化剂中毒敏感。Servomex生产的厚膜热敏电阻也基于催化燃烧原理，具有高精度和抗催化剂中毒能力。 - **红外吸收式传感器**：可分为抽取式和原位式。原位式设备如Rosemount和SICK采用气体滤波相关技术，能提供炉膛部分的可用平均值，但易受高颗粒含量和高温影响，需要信号滤波。使用可调谐二极管激光器作为光源是较新的发展，可提高高温区域的准确性和监测能力。 |传感器类型|工作原理|优点|缺点| | ---- | ---- | ---- | ---- | |顺磁传感器|强磁场使充氮玻璃球旋转，光电池感应|不受可燃气体影响，测量准确|需气体采样系统，增加复杂性和响应时间| |氧化锆基电化学传感器|铂电极分离吸收氧气| - | - | |催化燃烧式传感器|催化剂使导电元件电阻变化| - |对二氧化硫导致的催化剂中毒敏感| |红外吸收式传感器|红外吸收原理|可提供炉膛部分平均值|易受高颗粒和高温影响，需信号滤波| #### 2. 火焰、煤流、气流及其他参数传感 - **火焰检测** - **光学火焰探测器**：安装在每个燃烧器上，测量火焰的红外、可见和紫外光频率的振幅和频率（闪烁），用于改善燃烧过程。 - **ABB的Advisor系列火焰扫描仪**：除监测火焰存在外，还能提供火焰质量信息。 - **Flame Doctor®**：便携式诊断设备，利用现有火焰扫描仪信号识别故障燃烧器。 - **视频相机**：结合处理软件，可从火焰图像中获取更多关于火焰质量和一致性的信息。 - **煤流传感** - **传统方法**：使用煤到磨煤机的重量给料率作为监测指标，但难以准确检查各燃烧器的煤分布。 - **在线流量传感器**：多种技术可用于此目的，如ABB和Greenbank的PFMaster系统通过静电检测煤电荷并计算煤速度，用于平衡煤在燃烧器间的分布；PF - Flo使用静电互相关和微波共振方法测量煤的质量流量；EUtech的EUcoalflow和MIC的Coal Flow Analyzer利用微波信号测量煤流量。 - **气流传感** - **体积流量仪**：如文丘里流量计和皮托管，通过测量空气压力变化来监测气流，但需要额外的温度和压力测量以确定空气质量流量，且易受温度不均匀性影响。 - **热质量流量仪**：利用流动空气对热物体的对流冷却效应测量质量流量，在低流量时更准确，避免了文丘里管的压力降问题。 - **光学流量仪**：非侵入式，对外部因素不敏感，利用光的衍射现象监测气流。 - **软传感器**：如EUtech的“EUsoft air”，结合现有流量测量和物理系统气流模型，通过PLC实时生成数据并发送到DCS。 ```mermaid graph LR A[燃烧过程] --> B[火焰检测] A --> C[煤流传感] A --> D[气流传感 ```