何敏

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的新型燃燒技術(shù)，以其優(yōu)良的環(huán)保性能、負(fù)荷調(diào)節(jié)特性好、良好的煤種適應(yīng)性和高效的劣質(zhì)燃料燃燒、易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用等優(yōu)勢，在國內(nèi)外發(fā)電行業(yè)中得到迅速發(fā)展和推廣。然而，循環(huán)流化床鍋爐燃燒對床溫床壓、爐膛差壓、料層差壓、分離器進(jìn)口風(fēng)溫和燃燒的各種風(fēng)壓風(fēng)量等熱工參數(shù)的控制要求非常高，一旦達(dá)不到，容易造成鍋爐出力不足、燃燒效率低、結(jié)焦、部件磨損嚴(yán)重、返料器堵灰等不良后果。筆者十年來參與了三臺循環(huán)流化床鍋爐的熱工測點(diǎn)布置和儀表選型的設(shè)計(jì)、建設(shè)、投用并接手負(fù)責(zé)維護(hù)、維修和技術(shù)改造，為了滿足鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的要求，通過摸索和總結(jié)，陸續(xù)對原有設(shè)計(jì)進(jìn)行了必要的改動和增加，達(dá)到了預(yù)期的效果?，F(xiàn)以150t/h循環(huán)流化床鍋爐為例作簡要論述。

湖南省湘衡鹽化有限責(zé)任公司熱電廠現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐和背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組各3臺。其中2003年投產(chǎn)1臺75t/h鍋

爐和7.5MW 汽輪發(fā)電機(jī)組；2004年投產(chǎn)75t/h鍋爐，配用早年投產(chǎn)的3MW汽輪發(fā)電機(jī)組，均采用浙大中控JX-300X型DCS集散控制系統(tǒng)；2008年投產(chǎn)1臺150t/h鍋爐和15MW汽輪發(fā)電機(jī)組，采用杭州和利時MACSV集散控制系統(tǒng)。主蒸汽進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)做功后分為排汽和抽汽兩路，經(jīng)減溫減壓后送往真空制鹽廠蒸發(fā)罐和干燥床。150t/h鍋爐工藝總貌和測點(diǎn)布置如圖1所示。

一、溫度測點(diǎn)、選型和改進(jìn)

1.溫度測點(diǎn)布置

（1）爐膛側(cè)12點(diǎn)：密相區(qū)床溫4點(diǎn)，左右各2點(diǎn)；沸騰層上部溫度2點(diǎn)，左右各1；爐膛出口溫度2點(diǎn)，左右各1；風(fēng)室風(fēng)溫2點(diǎn)，左右各1；熱煙氣發(fā)生器出口溫度2點(diǎn)，左右各1。

（2）返料器溫度2點(diǎn)，左右各1。

（3）煙溫、風(fēng)溫16點(diǎn)：高溫過熱器進(jìn)出口煙溫各兩點(diǎn)，左右各1；低溫過熱器出口煙溫2點(diǎn)，左右各1；上、中、下級省煤器出口煙溫各1點(diǎn)；一次熱風(fēng)溫度2點(diǎn)，左右各1；二次熱風(fēng)溫度2點(diǎn)，左右各1；下級空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫1點(diǎn)；排煙溫度2點(diǎn)，左右各1。

（4）汽水系統(tǒng)21點(diǎn)：汽包壁溫12點(diǎn)，K型M8螺釘固定感溫片；過熱蒸汽溫度、主蒸汽溫度各1點(diǎn)，K型鎧裝熱電偶；低過、高過、省煤器三組出口集箱溫度各2點(diǎn)，左右各1；給水溫度1點(diǎn)。

（5）輔機(jī)溫度39點(diǎn)：①給水泵電機(jī)溫度7點(diǎn)，2臺14點(diǎn)，如圖2所示；②一、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)溫度設(shè)計(jì)為7點(diǎn)，共21點(diǎn)，如圖3所示；③返料風(fēng)機(jī)2臺，軸承溫度各2點(diǎn)。

2.測溫元件選型

爐膛內(nèi)和煙道高溫區(qū)全部采用K型耐磨抗振熱電偶，Ф20不銹鋼保護(hù)套，活動法蘭式，中間以石棉繩填充。煙道低溫區(qū)和水溫則選用PT100鉑熱電阻，螺紋安裝。

給水泵和風(fēng)機(jī)是鍋爐運(yùn)行的重要輔機(jī)設(shè)備，其電機(jī)各部分溫度不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)的允許值，否則會直接影響電機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重的可能燒壞電機(jī)，因此必須對電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組和軸承溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和監(jiān)控。電機(jī)測溫元件均采用PT100端面鉑熱電阻，從使用情況來看測量精度和靈敏度是能夠滿足要求的。

3.改進(jìn)

（1）密相區(qū)床溫和返料溫度原設(shè)計(jì)為K型熱電偶，因床溫經(jīng)常保持在900～950℃，有時甚至?xí)?000℃，且密相層磨損特別厲害，因此使用不到三個月套管磨穿、熱電偶芯燒斷，后改為S型Ф25不銹鋼套管，且前端加有300mm長的金屬基體堆焊層耐磨頭。改造后效果顯著，套管平均使用壽命延長到6～10個月，定期更換套管情況下熱電偶芯可持續(xù)使用2～4年。

（2）主蒸汽溫度熱電偶原設(shè)計(jì)為Ф16mm不銹鋼保護(hù)套管，高溫高壓環(huán)境下抗熱沖擊性能差，經(jīng)常穿孔漏氣，后改為M33*2不銹鋼錐形保護(hù)套管，顯著提高了熱電偶的測量穩(wěn)定性和延長了使用壽命。

二、壓力測點(diǎn)、選型和增加

1.壓力測點(diǎn)布置

主蒸汽壓力、集汽聯(lián)箱壓力各1點(diǎn)；汽包壓力2點(diǎn)；點(diǎn)火油壓1點(diǎn)；一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)出口各2點(diǎn)；風(fēng)室風(fēng)壓2點(diǎn)；播煤風(fēng)風(fēng)壓2點(diǎn)；密相區(qū)床壓2點(diǎn)；爐膛出口壓力2點(diǎn)；高、低溫過熱器進(jìn)口負(fù)壓各2點(diǎn)；上、中、下三級省煤器進(jìn)口負(fù)壓各2點(diǎn)；上、下級空預(yù)器進(jìn)口負(fù)壓各2點(diǎn)；排煙處負(fù)壓2點(diǎn)；引風(fēng)負(fù)壓2點(diǎn)。

2.壓力元件選型

爐膛、分離器和尾部煙道取壓點(diǎn)加裝防堵風(fēng)壓裝置，裝置與爐墻成40°斜角，取樣管為Ф16不銹鋼管，壓力變送器分區(qū)集中安裝在室內(nèi)，便于維護(hù)維修和防塵防凍。使用情況良好，多年來測量穩(wěn)定、精確，基本無故障。

料層差壓和爐膛差壓是通過DCS系統(tǒng)軟件分別將床壓和爐膛出口負(fù)壓與風(fēng)室壓力相減計(jì)算得出。

3.增加點(diǎn)

為加強(qiáng)對返料系統(tǒng)的控制，在返料器的兩個室分別增加了返料風(fēng)壓和松動風(fēng)壓兩個壓力測點(diǎn)，在旋風(fēng)分離器腿部增加了返料器負(fù)壓測點(diǎn)，方便調(diào)節(jié)返料風(fēng)機(jī)開度大小，判斷返料狀態(tài)，是否堵灰等，共6點(diǎn)，現(xiàn)已成為運(yùn)行中不可或缺的重要參數(shù)之一。

三、流量測點(diǎn)、選型和改動

1.流量測點(diǎn)布置和改動

流量測點(diǎn)原設(shè)計(jì)：給水流量、減溫水流量、主蒸汽流量、點(diǎn)火油流量、回油流量、播煤風(fēng)風(fēng)量、返料風(fēng)量、一次風(fēng)總風(fēng)量、二次風(fēng)總風(fēng)量。總結(jié)了2臺75t/h鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，取消了點(diǎn)火流量、回油流量，改為用點(diǎn)火油壓來調(diào)節(jié)；取消了播煤風(fēng)風(fēng)量，改為用播煤風(fēng)風(fēng)壓來調(diào)節(jié)；將返料風(fēng)量的取壓測量位置由羅茨風(fēng)機(jī)出口總管改為分別在兩個返料器的進(jìn)口風(fēng)管上安裝流量計(jì)，便于更清楚地觀察和監(jiān)控左、右兩邊的返料情況。另外，根據(jù)公用計(jì)量需要還增加了外送至制鹽廠的蒸汽流量。這些改動均取得了非常好的效果。

2.流量計(jì)選型

流量是一個動態(tài)量，處于運(yùn)動狀態(tài)的液體不僅可能存在黏性摩擦作用，還會產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜現(xiàn)象，因此流量計(jì)的選擇和使用要根據(jù)生產(chǎn)要求，從被測流量的性質(zhì)及流動情況出發(fā)，注意管道布置方向、流動方向、上下游管道直管段長度、管道口徑、維護(hù)空間、管道振動、接地、環(huán)境溫濕度等多方面因素，綜合考慮測量的安全性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。從多年使用情況來看，流量計(jì)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性還是可以滿足運(yùn)行要求的。

給水流量選用標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓；減溫水流量選用一體化數(shù)字渦街流量計(jì)；主蒸汽流量選用長徑噴嘴，徑距取壓；外送蒸汽流量選用V型錐流量計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)取壓；一、二次風(fēng)總風(fēng)量選用機(jī)翼測風(fēng)裝置，標(biāo)準(zhǔn)取壓；返料風(fēng)量選用德爾塔巴流量計(jì)。

四、其他重要測點(diǎn)

1.物位

汽包水位是鍋爐最重要的參數(shù)之一，水位計(jì)更是鍋爐三大安全附件之一。除了兩套電接點(diǎn)水位計(jì)，還采用兩臺攝像機(jī)對就地雙色水位計(jì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，信號傳輸至控制室32寸液晶電視屏幕顯示。另外，配有三套雙室平衡容器配差壓變送器，信號進(jìn)DCS系統(tǒng)。

2.氧量

煙氣含氧量是鍋爐燃燒情況的晴雨表，氧量表既可以幫助調(diào)整燃燒狀態(tài)，又可以很直觀地幫助運(yùn)行人員對異常情況做出準(zhǔn)確判斷。在省煤器出口煙道兩側(cè)流通好的位置各設(shè)一個氧量測點(diǎn)，探頭安裝點(diǎn)附近無人孔門或漏風(fēng)點(diǎn)、無吹灰設(shè)備、無機(jī)械振動、煙氣壓力變化不大。探頭水平安裝，稍向下傾斜，保持與水平有20°的夾角，防止水蒸氣殘留在探頭內(nèi)。

3.電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)集散控制自動化的現(xiàn)場控制儀表，能夠替代人工操作，既可降低工人的勞動強(qiáng)度，又可提高操作的及時性、穩(wěn)定性和安全性?？刂泣c(diǎn)分布見圖4。

給水主調(diào)、副調(diào)，運(yùn)行風(fēng)門（左、右），一次風(fēng)、二次風(fēng)、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)門均由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。其中，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)在運(yùn)行中一般以變頻器調(diào)速為主，風(fēng)門全開，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)為輔。汽包水位和爐膛負(fù)壓實(shí)現(xiàn)自動控制。返料風(fēng)機(jī)一開一備，因選用變頻電機(jī)已取消電動門。

通過近5年的實(shí)際運(yùn)行證明，對150t/h循環(huán)流化床鍋爐熱工儀表測點(diǎn)布置、選型和增改基本能夠滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要。應(yīng)該看到，不同工藝有其不同特點(diǎn)，應(yīng)用中必須結(jié)合運(yùn)行的實(shí)際情況和操作的真實(shí)需求進(jìn)行分析和摸索實(shí)驗(yàn)，才能保證技術(shù)改造有效、可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]任永紅主編.循環(huán)流化床鍋爐實(shí)用培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]王樹青，樂嘉謙主編.自動化與儀表工程師手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.