浅谈红外热成像设备在工业锅炉定量检测中的应用

罗立霄

(广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 南宁 530219)

随着科学技术的进步,工业锅炉的检测技术也取得长足的进步，检测的设备也随之更新换代，为锅炉和相关设备的在线监测、事故预防、风险评估、维护保养提供了详细的科学依据。为了提高检测水平和效率，在不停炉的情况下，红外热成像设备在工业锅炉的检测中受到广泛重视，为锅炉运行的安全环境和能源方面达到有效的保障。虽然红外热成像技术在工业锅炉检测中越来越广泛，但是多数是定性检测，没有进行数据深加工，达到定量检测的效果。本文通过实例探讨红外热成像设备在某企业一台循环流化床锅炉定量检测中的应用，在检测中获取更加精确的数据，为锅炉的安全和节能运行提供更科学的数据支撑。

1 红外热成像技术

红外热成像技术是通过非接触式方式收集热信息的数据采集和分析过程，将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况。红外热成像设备又称热成像仪或红外线热成像仪等，是一种对物体散发出的红外线进行感光成像的设备，这种设备被广泛运用在军事、消防、工业生产、化工检测等等领域。

锅炉在运行过程中，其特殊的工作原理，会在燃料燃烧与烟气的流程、水与蒸汽的流程中会表现出十分明显的温度差别，有利于热成像设备在工业锅炉检测中的应用。比如在燃料区域是否符合设计、炉膛的耐火材料是否完好、烟道是否漏风、输水管道保温是否泄漏、蒸汽管道保温是否完好等等，这些涉及锅炉的安全和节能运行，检测起来十分方便。因此热成像设备可以帮助识别锅炉漏水、蒸汽泄漏、保温材料脱落、燃烧异常等现象。

2 工业锅炉定量检测

2.1 温度异常定量检测

锅炉是一种能量转换设备，其外表的温度控制是保证锅炉高效率运行的前提，如果某些区域温度偏高，表面保温材料脱离或者传热介质泄漏。锅炉墙体超温运行，容易导致材料老化速度加快，材料持久强度下降，影响大锅炉本体安全和整体节能水平。

利用热成像设备检测炉墙，可以快速判断超温区域的位置、数量、范围。如图1所示是一台循环流化床的返料槽，返料装置是循环流化床锅炉的关键部位之一，如果不及时发现超温异常，钢材长时间处于烧红高温氧化状态，最终会使钢材穿漏泄露，造成环境污染；严重时会造成返料故障，甚至造成不返料，影响锅炉运行，如果返料器突然停止工作，将会造成炉内循环物料量不足，炉床温度会急骤上升难以控制，危及锅炉的负荷与正常运行。如果用传统的测温仪器，只能了解返料槽部分区域的温度超高，不能测量出整个温度异常的范围。通过热成像设备定量检测可以定量测出有8处超温区域位置、温度范围18.5～220.3℃、平均温度74.4℃。发现问题后，及时与生产部门沟通，协调生产计划，作好维修方案。

图1 锅炉温度异常热成像定量检测

2.2 表面散热定量检测

锅炉本体及锅炉范围内的烟风道、汽水管道的表面温度，都高于周围环境温度。因此,热量将有一部分通过表面散失到大气中去，散失的热量称散热损失，相关锅炉能效检测标准也对锅炉的表面散热有一定的要求，在计算散热损失时也提供几种方法，但是都是很难定量计算出准确的数据。

利用热成像设备的数据分析系统，首先采集锅炉整体的外表面热成像图，经过图像数据化处理，计算出锅炉外表面平均温度，再与设计的表面积计算，最后可以定量计算出锅炉的表面热损失（或者通过二次积分计算），这样比相关标准计算值（经验值或设计值）更准确，锅炉的整体的热效率计算也就更精确。如图2，采用热成像设备采集数据，计算出锅炉外表面平均温度22.5℃，再结合设计外表面积，可以计算出真实的散热损失。

3 结语

通过热成像设备在锅炉的温度异常定量检测和外表面散热损失定量检测的成功应用，有利于推动锅炉从传统的定性检测转变为定量检测，获取科学、精确的数据。通过本文的探讨，希望能起到抛砖引玉的效果，吸引更多的人对锅炉检测事业进行关注与研究，引入更加科学精确的检测设备和技术，为特种设备的安全和节能事业发展奉献更大的力量。

图2 锅炉外表面热成像定量检测