西斐(上海)工業(yè)控制有限公司 趙 鵬
燃出力不均。設計時為平衡各粉管阻力,會在粉管直段設置可調(diào)縮孔,其開度由理論計算確定,但實際運行中很難達到預期效果。常用方法是對各粉管一次風粉進行定期測量,對可調(diào)縮孔進行調(diào)節(jié),直至結果滿足標準要求。傳統(tǒng)一次風粉測量比較繁瑣:煤粉取樣探針僅能在垂直的兩個方向取樣,無法對粉管內(nèi)截面進行360°無死角取樣,難以做到自動等速取樣,風速探針和煤粉取樣探針進退標識不易識別,密封用壓縮空氣開關靠手動,測量數(shù)據(jù)需手工錄入,測量需多人配合完成,測量過程易受人為干擾,耗時長、效率低,測量結果無法即時可視化呈現(xiàn),設備搬運不便。
圖1 系統(tǒng)組成
便攜式一次風粉測量系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)測量系統(tǒng)不足,測量效率高、體驗好、結果更準確。系統(tǒng)組成如圖1,主要部件為:2風速探針,3探針連接線,5旋轉型煤粉取樣探針,6煤粉取樣軟管,7、8密封風軟管及接頭,9遙控器,1A 工業(yè)電腦,1C 控制箱,1D 壓縮空氣接口,1G 標識桿及彩色定位塊,1O 漏斗,1P 工具箱,1R 過濾器及罩殼,1V、1W 探針固定架。
接上電源和氣源,連接好相關附件,做好準備和檢查工作。對主菜單各項目進行設置,主要包括機組編號、磨煤機編號、煤粉管道編號、粉管內(nèi)徑、測量口個數(shù)、單個測量口的測點數(shù)量、測量周期、測量口距上游彎曲段距離及旋轉型探針噴嘴設置值。
通常將煤粉管道截面分成若干面積相等的同心環(huán),每個圓環(huán)再分成兩個面積相等的部分,風速測點就在兩部分的分界面上[2],風速測量通過兩個互相垂直的測量口進行。風速探針經(jīng)第一測量口插入煤粉管道,探針指針對準第一個標識塊(綠色的,對應粉管內(nèi)第一個測點),旋合無塵連接件(密封作用),系統(tǒng)自動關閉密封空氣并啟動風速測量程序,開始對第一測點進行5s 的測量,測量期間程序界面會以綠色顯示當前測量點“1”,同時顯示倒計時,當?shù)褂嫊r至“0”時,將探針向外抽出至黃色表示的第二點后,程序再次進行5s 的倒計時測量。按同樣的規(guī)律,依次對第3~12個測點進行測量。最后一個測點結束后系統(tǒng)自動開啟密封空氣,抽出探針。將風速探針安裝到第二測量口上進行同樣的測量。以上所有程序操作都通過遙控器進行操作,所有測量數(shù)據(jù)的記錄和計算都由系統(tǒng)自動處理,最終會以Excel 數(shù)據(jù)表圖的形式呈現(xiàn)。
圖3 煤粉取樣測量原理
煤粉取樣滿足ISO9931標準,其優(yōu)勢在于僅通過一個測量口就能對粉管截面64個測點進行取樣測量(如圖4左所示)。煤粉取樣探針上有四個取樣噴嘴,噴嘴位置取決于粉管內(nèi)徑[3],將粉管內(nèi)徑輸入系統(tǒng),系統(tǒng)會將噴嘴待設置值自動顯示在程序界面上,操作者可據(jù)此對探針各噴嘴進行定位,定位原則如圖3所示。
圖4 煤粉取樣測量過程
如圖4所示,將密封風固定件與測量口球閥連接后,程序開啟密封用壓縮空氣,打開手動球閥,將設置好取樣噴嘴位置的旋轉型煤粉探針插入煤粉管道,旋合無塵連接件(啟密封作用),程序關閉密封用壓縮空氣并啟動煤粉取樣測量程序,開始對第一組測點(探針上4個取樣噴嘴為4個測點)進行15s的測量,在測量期間程序界面會顯示當前測量組“1”,同時顯示倒計時過程,當?shù)褂嫊r至“0”時需及時旋轉探針噴嘴至第二組測點位置(4個噴嘴桿同步旋轉22.5°),程序再次進行15s 的倒計時取樣,程序界面顯示當前測量組“2”。
需要說明的是:程序進行第一組測點15s 倒計時后會自動進行第二組測點15s 的倒計時,并不會給出多余時間給操作者,因此操作者應時刻關注程序界面,以便及時旋轉探針噴嘴。按同樣的規(guī)律,直到旋轉16次噴嘴桿(16x22.5°=360°)完成所有64個測點的測量(見圖3左)。當最后一組測點取樣結束后,程序開啟密封用壓縮空氣,抽出探針,關閉球閥并程序關閉密封用壓縮空氣。以上所有程序操作都通過遙控器進行控制。然后收集煤粉取樣探針軟管及煤粉過濾袋中的煤粉樣本并稱凈重,最后將煤粉重量輸入程序中,其余所有測量數(shù)據(jù)的記錄和計算都由系統(tǒng)自動進行,最終會以Excel 數(shù)據(jù)表圖的形式呈現(xiàn)。
某電廠1號機組配置300MW 亞臨界四角爐。鍋爐配5臺中速磨,每臺磨出口對應4根煤粉管道。各組粉管測量口[4]見圖5,可見A~C 磨測量口距上游可調(diào)縮孔較近,其中A 磨測量口距可調(diào)縮孔約0.3米,B 和C 磨測量口距可調(diào)縮孔約0.45米。此外A磨測量口距下游彎曲段非常近。首先使用風速探針對粉管進行測量,這種探針能對含塵濃度較大的一次風速進行測量,由系統(tǒng)采集并記錄數(shù)據(jù),系統(tǒng)對速度數(shù)據(jù)進行準確讀取,并在采樣周期內(nèi)對速度數(shù)據(jù)進行平均,消除了湍流和不穩(wěn)定可能造成的不利影響;煤粉抽取用前述符合ISO9931標準的旋轉型探針實現(xiàn)。煤粉的抽取率是通過速度數(shù)據(jù)來確定的,而速度是由通過每根管道的總氣流來確定的。測量過程中磨煤機分別保持穩(wěn)定負荷。
圖5 A~E 磨煤機出口管道測量口布置
對每臺磨的四根粉管先進行風速測量,再進行煤粉流率測算。根據(jù)標準要求,應滿足同一臺磨各粉管的風速偏差在±5%以內(nèi),煤粉流率偏差在±10%以內(nèi)。如偏差較大應對相應粉管的可調(diào)縮孔進行調(diào)節(jié),直至滿足標準為止。若多次測量調(diào)整仍無法同時滿足標準要求,優(yōu)先考慮煤粉流率的平衡(偏差在±10%以內(nèi))。其中C 磨和E 磨原始測量結果表明其風粉都充分平衡,不需進行調(diào)節(jié);而對A 磨,其原始平衡比較差,經(jīng)多次調(diào)整可調(diào)縮孔并測量后其結果仍不理想,很可能是測量口和可調(diào)縮孔距下游彎曲段太近(圖7A)。最終A 磨的可調(diào)縮孔又恢復至初始位置。對于B 和D 磨,經(jīng)不斷調(diào)整煤粉流率得到充分平衡,但風速平衡受到輕微不利影響,根據(jù)經(jīng)驗,只要風速上下變動不大仍會使燃燒得到改善。各磨對應粉管的風速偏差和煤粉流率偏差見圖6~7。
圖6 各磨粉管風速偏差
圖7 各磨粉管煤粉偏差
這種便攜式一次風粉測量系統(tǒng)是根據(jù)ASME PTC4.2及ISO9931標準對煤粉管道中一次風及煤粉流率進行測量的一整套集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)帶來了一種現(xiàn)代化的測量技術,能解決傳統(tǒng)系統(tǒng)在一次風及煤粉測量過程中遇到的可靠性差、效率低和精確度不高的問題。在一臺300MW 鍋爐上應用了該測量系統(tǒng)。測量過程中,對A~E 磨煤機出口粉管上的可調(diào)縮孔進行反復調(diào)節(jié)(如有調(diào)節(jié)必要)后,除A、B 磨外其余各臺磨對應粉管的風速偏差基本控制在±5%以內(nèi),煤粉流率偏差基本控制在±10%以內(nèi)。若從風速和粉量不能同步達標時以粉量優(yōu)先考慮,除原始布置不佳的A 組煤粉管道外,經(jīng)調(diào)整后其余煤粉管道的均勻性均比較好。