步士喜 汪 波 曹德思

（山東里彥電廠，濟(jì)寧 273517）

1 概述

1.1 燃煤鍋爐加裝一次風(fēng)速測(cè)量裝置的必要性

（1）使鍋爐配風(fēng)合理，燃燒比較穩(wěn)定，可有效地降低排煙溫度、降低飛灰含碳量、降低煤粉的機(jī)械及化學(xué)不完全燃燒熱損失，提高鍋爐效率。

（2）能合理地調(diào)整風(fēng)粉比例。將一次風(fēng)管道系統(tǒng)中的阻力調(diào)平后，各一次風(fēng)管內(nèi)的流速大小能間接地反映出管內(nèi)煤粉濃度的大小。

（3）能有效地防止堵管或斷粉現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)某一次風(fēng)管內(nèi)煤粉濃度過(guò)大，流速降低出現(xiàn)堵管跡象，或管內(nèi)煤粉濃度過(guò)稀，流速過(guò)大出現(xiàn)斷粉跡象時(shí)，司爐能依據(jù)風(fēng)速的變化作出正確的判斷。

（4）能有效地控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐局部結(jié)焦，同時(shí)也能有效地防止火焰偏斜，降低爐堂出口兩側(cè)煙溫的偏差。防止水冷壁及過(guò)熱器爆管。

（5）對(duì)直流燃燒器，能合理地確定一、二次風(fēng)匹配比率以及二次風(fēng)上、中、下各層的配風(fēng)情況，是正塔型、倒塔型、或是束腰型等配風(fēng)方式司爐能一目了然。

（6）對(duì)旋流燃燒器，每一個(gè)燃燒器的合理風(fēng)煤配比就顯得尤為重要，有了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就能使每個(gè)旋流燃燒器都能在配風(fēng)較好的狀況下運(yùn)行。

由于氣固兩相流的復(fù)雜性，電站鍋爐一次風(fēng)速測(cè)量裝置使用選擇中面臨難題：

1）流程中的管路受限于空間位置，往往不能滿足流量?jī)x表對(duì)直管段長(zhǎng)度的要求測(cè)量設(shè)備在氣固兩相流環(huán)境中長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，必須要防堵，不用采用定期反吹等手段就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的免維護(hù)要求。

2）為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，測(cè)量設(shè)備必須要耐磨。只有測(cè)量設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，取壓裝置不產(chǎn)生任何變形、磨損，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，才能為鍋爐的燃燒提供有用的運(yùn)行參考參數(shù)。

3）必須保證測(cè)量設(shè)備的低壓損，減小對(duì)管道原有風(fēng)阻的影響。在一次風(fēng)管道中，由于已經(jīng)根據(jù)風(fēng)阻調(diào)平每管的速度，所以安裝測(cè)量設(shè)備后，要保證原有的運(yùn)行狀況。而在大風(fēng)道中，由于流速較低，較低的壓損可以降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度，具有明顯的節(jié)能效果。燃煤電廠迫切希望安裝一種實(shí)用、運(yùn)行可靠的電站鍋爐一次風(fēng)速測(cè)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.2 山東里彥電廠#3機(jī)組（145MW）情況及原一次風(fēng)速測(cè)量裝置簡(jiǎn)介

山東里彥電廠電廠的#3機(jī)組（145MW）機(jī)組于2001年8月投產(chǎn)。鍋爐為上海鍋爐廠SG—455/13.7---M753型、超高壓、中間一次再熱、單汽包自然循環(huán)，固態(tài)排渣。制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，配置2臺(tái)滾筒式磨煤機(jī)。一次風(fēng)速裝置采用傳統(tǒng)的靠背管差壓測(cè)量裝置，由于被測(cè)量對(duì)象為含塵氣流，測(cè)量裝置容易堵塞增加維護(hù)工作量，測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定、且不準(zhǔn)確，而且磨損情況嚴(yán)重，加裝后完全起不到該有的監(jiān)測(cè)作用。 經(jīng)多方調(diào)研比較后,于2011年3月在#3機(jī)組大修期間改裝了DHFS型自清灰防堵、耐磨型風(fēng)速測(cè)量裝置，該裝置具有防堵、耐磨功能，能夠保證熱態(tài)情況下由于工況變化情況下的風(fēng)速變化，因此在加裝了風(fēng)速在線檢測(cè)裝置后可以在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)及時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)鎖孔調(diào)平風(fēng)速，隨時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，改造取得了很好效果。

1.3 原一次風(fēng)速測(cè)量裝置存在的問(wèn)題

（1）由于一次粉管內(nèi)為含塵風(fēng)，測(cè)量裝置堵塞嚴(yán)重。原測(cè)量裝置在使用中吹入取樣管內(nèi)的灰塵無(wú)法排出，容易造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時(shí)，冷、熱態(tài)的變化，管內(nèi)的水氣凝結(jié)后與取壓管路中的灰塵形成硬塊，難以清除，從而造成測(cè)量裝置無(wú)法使用。只能采用調(diào)整一次風(fēng)靜壓的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的靜壓測(cè)量方法，不能正常反映一次風(fēng)道內(nèi)的配風(fēng)情況，這是由于各風(fēng)道的長(zhǎng)短、彎頭的多少、風(fēng)門(mén)的開(kāi)度、煤粉的濃度等各不相同，雖然測(cè)得的靜壓相差不大，然而進(jìn)入爐膛參加燃燒的一次風(fēng)量卻相差甚多。因此，用一次風(fēng)靜壓來(lái)指導(dǎo)燃燒是不合理的，況且大多數(shù)鍋爐的參數(shù)是一次風(fēng)速，如果把風(fēng)速調(diào)勻了，不管是何型號(hào)的鍋爐，都將得到合理的燃燒工況。如果鍋爐一次風(fēng)配風(fēng)合理，各風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速均勻，就可保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，改善燃燒工況，提高鍋爐運(yùn)行效益。通過(guò)測(cè)量一次風(fēng)速，能有效判斷堵粉和斷粉現(xiàn)象。調(diào)整一次風(fēng)速，可以控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐結(jié)焦和爆管。因此，準(zhǔn)確測(cè)量一次風(fēng)道風(fēng)速對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

（2）一次風(fēng)速管內(nèi)風(fēng)速較高，如果沒(méi)有很好的耐磨措施，原測(cè)量裝置磨損嚴(yán)重，影響測(cè)量效果。原一次風(fēng)速測(cè)量裝置由于耐磨措施不當(dāng)，往往在加裝后幾個(gè)月磨損嚴(yán)重，磨損后造成測(cè)點(diǎn)失效，由于在機(jī)組運(yùn)行期間不能夠及時(shí)更換，造成機(jī)組運(yùn)行安全隱患，頻繁更換一次風(fēng)速測(cè)量裝置也給廠里造成重復(fù)投資浪費(fèi)，增加了維修費(fèi)用支出。

1.4 一次風(fēng)速測(cè)量裝置改造的目的

(1)避免使用一次風(fēng)靜壓來(lái)指導(dǎo)鍋爐燃燒，通過(guò)一次風(fēng)速來(lái)指導(dǎo)鍋爐燃燒，況且大多數(shù)鍋爐的參數(shù)是一次風(fēng)速，如果把風(fēng)速調(diào)勻了，不管是何型號(hào)的鍋爐，都將得到合理的燃燒工況。如果鍋爐一次風(fēng)配風(fēng)合理，各風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速均勻，就可保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，改善燃燒工況，提高鍋爐運(yùn)行效益。通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量一風(fēng)速，能有效判斷堵粉和斷粉現(xiàn)象。調(diào)整一次風(fēng)速，可以控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐結(jié)焦和爆管。因此，測(cè)量一次風(fēng)道風(fēng)速對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

(2)解決一次風(fēng)量測(cè)量裝置經(jīng)常堵塞的問(wèn)題，減少檢修人員維護(hù)工作量。解決一次風(fēng)速磨損問(wèn)題，延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)約維護(hù)成本。

2 一次風(fēng)速測(cè)量裝置改造的實(shí)施

2.1 一次風(fēng)速測(cè)量裝置選型

我們對(duì)國(guó)內(nèi)多家電站鍋爐一次風(fēng)速測(cè)量裝置使用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前各傳統(tǒng)一次風(fēng)速測(cè)量裝置在含塵風(fēng)的測(cè)量上普遍使用情況不佳，主要故障表現(xiàn)就是精度低、堵塞嚴(yán)重。部分電廠在改造中加裝了在線反吹裝置，卻經(jīng)常發(fā)生由于反吹掃壓縮空氣帶水造成探頭內(nèi)積灰板結(jié)引起測(cè)量管路堵塞，或是由于反吹掃電磁閥漏氣影響測(cè)量準(zhǔn)確性的現(xiàn)象。在對(duì)多種風(fēng)速測(cè)量裝置改造應(yīng)用情況進(jìn)行分析后，同時(shí)根據(jù)我廠 改造試用情況并結(jié)合工程費(fèi)用預(yù)算、施工量對(duì)比后，我們決定采用DHFS自清灰防堵、耐磨風(fēng)速測(cè)量裝置對(duì)現(xiàn)有一次風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行改造。

2.2 DHFS自清灰防堵、耐磨型風(fēng)速測(cè)量裝置的原理及特點(diǎn)

(1)測(cè)量原理：

一次風(fēng)速測(cè)量裝置是基于靠背測(cè)量原理，測(cè)量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)有氣流流動(dòng)時(shí)，迎風(fēng)面受氣流沖擊，在此處氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能，因而迎面管內(nèi)壓力較高，其壓力稱(chēng)為“全壓”，背風(fēng)側(cè)由于不受氣流沖壓，其管內(nèi)的壓力為風(fēng)管內(nèi)的靜壓力，其壓力稱(chēng)為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱(chēng)為差壓，其大小與管內(nèi)風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，差壓越大；風(fēng)速小，差壓也小，因此，只有測(cè)量出差壓的大小，再找出差壓與風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能正確地測(cè)出管內(nèi)風(fēng)速。

(2)測(cè)量裝置特點(diǎn)：

1）耐磨：測(cè)量探頭采用AI2O3耐磨陶瓷，在1850℃燒結(jié)而成；

2）防堵塞：產(chǎn)品對(duì)防堵采取多種手段。

3）尺寸：靠背管尺寸￠50mm不銹鋼圓管，深入粉管部分外套耐磨陶瓷。

4）系統(tǒng)構(gòu)成：

一次風(fēng)速測(cè)量裝置主要由自清灰防堵塞一次測(cè)量元件、微差壓變送器、引壓管等組成。測(cè)速裝置把風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速轉(zhuǎn)換成差壓，通過(guò)引壓管至變送器，變送器4～20mA DC輸出，直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)進(jìn)行顯示，DCS系統(tǒng)中一次風(fēng)風(fēng)速的計(jì)算模型由我方依據(jù)設(shè)計(jì)及標(biāo)定結(jié)果加以確定。

3 DHFS自清灰防堵、耐磨一次風(fēng)速測(cè)量裝置改造實(shí)施

3.1 實(shí)施步驟

(1）在安裝部位搭設(shè)腳手架，以便人員作業(yè)。

(2）在安裝位置拆除保溫。

(3）準(zhǔn)備安裝所需相關(guān)工具：切割機(jī)（乙炔）、電焊機(jī)，照明燈（黑夜作業(yè)使用）等。

(4）在一次粉管上安裝DHFS系列風(fēng)速測(cè)量裝置，并加設(shè)標(biāo)定孔。

(5）在離粉管近的平臺(tái)上放置變送器柜，并鋪設(shè)風(fēng)速測(cè)量裝置與變送器之間的引壓管。

(6）安全鋪設(shè)變送器與DCS之間的電纜。

(7）在DCS中進(jìn)行組態(tài)（由電廠熱控人員負(fù)責(zé)），生產(chǎn)公司提供組態(tài)模型；

(8）在一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)下，配合生產(chǎn)廠家對(duì)風(fēng)速測(cè)量裝置進(jìn)行冷態(tài)調(diào)試，根據(jù)調(diào)試的結(jié)果對(duì)組態(tài)系數(shù)進(jìn)行修正，并出具調(diào)試報(bào)告；

3.2 改造效果

(1）提高鍋爐燃燒效率

在使用風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，哪個(gè)管內(nèi)風(fēng)速偏大或偏小均能一目了然。制粉系統(tǒng)啟停進(jìn)程中，磨煤機(jī)出口門(mén)、噴燃器門(mén)是否開(kāi)足或關(guān)嚴(yán)，司爐均能一清二楚。這樣就能保證鍋爐在較為合理的風(fēng)煤比下運(yùn)行，大大提高鍋爐燃燒效率。

(2）節(jié)約設(shè)備費(fèi)用

a.若系統(tǒng)缺乏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，火焰偏斜將會(huì)引起火嘴燒壞，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施之后，則將徹底避免類(lèi)似情況發(fā)生。按每臺(tái)爐每年燒壞3支計(jì)算，則可節(jié)約好幾萬(wàn)。

b.若因局部結(jié)焦引起水冷壁爆管，將會(huì)給電廠造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失。

(3）節(jié)約維護(hù)費(fèi)用

由于杜絕了爐膛偏心結(jié)焦，風(fēng)管堵塞等，每年潛在的節(jié)省了大量的維修、維護(hù)費(fèi)用、停爐停產(chǎn)造成的各種損失費(fèi)用并延長(zhǎng)了鍋爐壽命，折算至少每年數(shù)十萬(wàn)元

(4）減少了檢修人員的熱工維護(hù)量。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及建議

1.由于風(fēng)管道振動(dòng)可能會(huì)造成接頭松動(dòng)導(dǎo)致管路泄漏引起測(cè)量不準(zhǔn)，因此在施工中應(yīng)將風(fēng)量測(cè)量裝置與取樣管在接頭處焊接，以防止泄漏，并且整個(gè)取樣管路不安裝取樣門(mén)、平衡門(mén)、排污門(mén)。

2.在實(shí)際運(yùn)行中需要注意的是要保證裝置到變送器之間的引壓管的泄露問(wèn)題，如有泄露容易形成回路，會(huì)使灰塵通過(guò)裝置進(jìn)入引壓管內(nèi)，造成壓力信號(hào)波動(dòng)，影響測(cè)量精度。使用橡膠軟管進(jìn)行連接的需要注意老化漏氣問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

1.山東里彥電廠#3機(jī)組DHFS自清灰、防堵型一次風(fēng)速測(cè)量裝置改造完全達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.DHFS自清灰、防堵型一次風(fēng)速測(cè)量裝置，由于在設(shè)計(jì)上根據(jù)電站鍋爐一次風(fēng)及風(fēng)道特點(diǎn)本身具備自清灰和防堵塞、耐磨功能，性能可靠，測(cè)量準(zhǔn)確。

[1]段泉圣電站鍋爐送風(fēng)流量測(cè)量方法研究[J].電力標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2005，52(2)：19～21.

[2]謝伯達(dá).關(guān)于鍋爐吹管系數(shù)計(jì)算方法的探討[J].熱力發(fā)電.2001年第4期.28～29.41