張琴玲

(淮浙煤電有限責(zé)任公司鳳臺發(fā)電分公司，安徽 淮南 232131)

0 引言

在火力發(fā)電廠中,鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)的二次風(fēng)具有風(fēng)道大、流速低、風(fēng)量大、直管段短、含塵等特點。要準(zhǔn)確并穩(wěn)定測量二次風(fēng)量,測量裝置的選型和安裝是關(guān)鍵。目前,我國火力發(fā)電廠多采用差壓測量原理進行風(fēng)量測量,包括放大型皮托管測量裝置、機翼測量裝置(也叫“陣列式測量裝置”)及插入式威力巴均速管流量測量裝置等。差壓測量原理測量二次風(fēng)量,存在的一個最大問題是測量裝置易堵灰,一旦堵灰,就會造成測量偏差,嚴(yán)重時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差較大,引起保護誤動及自動調(diào)節(jié)異常,威脅機組安全穩(wěn)定運行。

鳳臺電廠二期2臺660 MW超超臨界火電機組鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。二次風(fēng)量裝置是防堵型陣列風(fēng)量測量裝置,基于S型皮托管測量原理,安裝在鍋爐兩側(cè)二次風(fēng)道上,通過測量迎風(fēng)面“全壓”和背風(fēng)側(cè)“靜壓”之間的差壓,利用伯努利方程計算出風(fēng)速,進一步計算出風(fēng)量。從機組投產(chǎn)開始,2臺機組一直存在二次風(fēng)量測量數(shù)據(jù)跳變和偏差大的問題,使機組的安全穩(wěn)定運行存在較大隱患。

1 相關(guān)問題及分析

1.1 存在的問題

鍋爐二次風(fēng)量測量取樣裝置安裝于鍋爐28 m熱二次風(fēng)母管上,左右側(cè)風(fēng)道各1套,分別引出3路引壓管到3個差壓變送器。取樣裝置為網(wǎng)格式布置的防堵型陣列裝置,基于S型皮托管測量原理。單側(cè)風(fēng)量測量裝置分成3片,每片有12個取樣孔,共36個取樣孔。“全壓”側(cè)取樣孔和“背壓”側(cè)取樣孔均為36個。每個取樣孔內(nèi)安置了清灰器,在管道內(nèi)氣流的沖擊下清灰器作無規(guī)則擺動,起到自清灰作用。

在經(jīng)過動力場風(fēng)量標(biāo)定后,A,B側(cè)各3個風(fēng)量測點,A側(cè)風(fēng)量平均值480 t/h左右,3個測點最大偏差20 t/h左右；B側(cè)風(fēng)量平均值540 t/h左右,3個測點最大偏差20 t/h左右；機組并網(wǎng)帶負(fù)荷后,兩側(cè)風(fēng)量均有1個測點與其余2個測點偏差增大,其中A側(cè)二次風(fēng)量1與同側(cè)其余2個測點的最大偏差為80 t/h,B側(cè)二次風(fēng)量3與同側(cè)其余兩個測點的最大偏差為130 t/h,且偏差隨著時間越來越大。

1.2 原因分析

現(xiàn)場檢查測量回路不存在泄漏現(xiàn)象,進一步檢查發(fā)現(xiàn),風(fēng)道上風(fēng)量裝置的均壓管溫度達到100 ℃以上,故判斷均壓管內(nèi)有氣體流動。均壓管將3片取樣裝置連接起來,因3片取樣裝置安裝位置處于風(fēng)道的內(nèi)外側(cè),由于風(fēng)道直管段距離短及流場方向改變,造成風(fēng)道內(nèi)外側(cè)流速不一致,從而壓力大小也不一樣,理論上外側(cè)壓力偏大于內(nèi)側(cè)。而風(fēng)量取樣裝置內(nèi)外側(cè)取樣孔也會形成差壓,從而使得取樣裝置的均壓管因差壓而產(chǎn)生氣體流動。

因A側(cè)二次風(fēng)量1和B側(cè)二次風(fēng)量3取壓管都處于靠近風(fēng)道外側(cè)的位置,正好處于均壓管內(nèi)氣體流動拐角處,且管內(nèi)氣體有一部分壓力直接分到靠外側(cè)的取壓管,造成外側(cè)取壓管壓力均高于其余2個取壓管的壓力,因全壓測量均壓管比靜壓測量均壓管的壓力大,外側(cè)取樣管正負(fù)壓側(cè)的壓力增加的大小表現(xiàn)為正壓側(cè)增加幅度大于負(fù)壓側(cè)增加幅度,故外側(cè)風(fēng)量變送器的測量值高于內(nèi)側(cè)和中間2個風(fēng)量變送器,與先前的測量數(shù)據(jù)相匹配。

為驗證分析過程的正確性,在機組運行時將外側(cè)的均壓管用帶壓堵漏的方式灌滿膠,只通過中間和內(nèi)側(cè)2片取樣裝置測量,結(jié)果顯示對應(yīng)外側(cè)的取樣孔的風(fēng)量變送器測量值與其他2點測量值一致。

2 取樣裝置優(yōu)化措施

2.1 第一階段優(yōu)化

將風(fēng)道外部均壓箱由原來的φ32方形不銹鋼管改為φ50圓形管,原有梯形均壓箱改為三角形均壓箱,在均壓箱上部增加一個“T”型支架用于儀表管取壓。在內(nèi)部的樹形陣列取樣器中將3片獨立的取樣器用連通管進行連接。

這些優(yōu)化措施的好處有以下3點：

(1) 在風(fēng)道內(nèi)部將內(nèi)外側(cè)差壓進行平衡。

(2) 取消均壓箱的橫管段,使得即使有帶灰氣體在外部均壓箱中流動,也不會在均壓箱斜管段積存,管徑的增大和形狀的改變也會減小灰塵在均壓箱管段的積存的可能性。

(3) 均壓箱上部的“T”型架內(nèi)氣體靜止不流動,不會對測量產(chǎn)生干擾,提高了測量的準(zhǔn)確性。

第一階段改造后解決了同側(cè)3個風(fēng)量信號因煙道內(nèi)外差壓造成1個測點與其余2個測點偏差持續(xù)增大的問題,但運行一段時間后,仍會有1個月左右繼續(xù)出現(xiàn)測量信號一次大幅跳變、多次小幅跳變的情況,且兩側(cè)測點2出現(xiàn)小幅波動的頻次比其他測點多。

2.2 第二階段優(yōu)化

分析二次風(fēng)量測點2小幅波動頻次較高的原因可能為正壓側(cè)取樣管路與下管道在一條線上,受影響較大。另外,檢修進入風(fēng)道內(nèi)部發(fā)現(xiàn)取樣裝置負(fù)壓側(cè)積灰比較嚴(yán)重,判斷為負(fù)壓側(cè)因取樣口為平口,振打棒露出取樣管的長度偏短,可能影響清灰效果。于是利用機組檢修機會,將振打棒末端延長同時焊上小鐵塊,增加振打棒的長度和重量,達到振打清灰的作用。另外,還將二次風(fēng)量測點2的正壓側(cè)取樣管右移,使其與下管路錯開,避免上下管道直接連通。

經(jīng)過上述改造后,二次風(fēng)量測點故障出現(xiàn)的頻次減少了,測點2小幅跳變的頻次也和其余測點基本一致了。在機組檢修期間對進風(fēng)道內(nèi)部進行檢查,發(fā)現(xiàn)負(fù)壓測取樣管積灰機會情況仍然存在,因此還需要尋求進一步解決裝置積灰的方法。

3 在線吹掃裝置的應(yīng)用

3.1 裝置工作原理

在線自動吹掃裝置由聲能器、擴聲筒、氣路控制箱及電控單元組成。該裝置利用聲波清灰技術(shù),以0.4～0.6 MPa的壓縮空氣為動力源,使發(fā)聲體內(nèi)部的高強度鈦合金膜片自激振蕩,并在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生振動,將壓縮空氣的勢能轉(zhuǎn)換成低頻聲能,發(fā)出低頻高能聲波,通過擴聲筒放大,由空氣介質(zhì)把聲能傳遞到二次風(fēng)量取樣管,使取樣管內(nèi)的積灰由緊密變?yōu)槭杷?在重力或二次風(fēng)的作用下脫離附著體表面,達到有效清灰的目的。

電控單元接受DCS系統(tǒng)發(fā)出的吹掃指令,控制電磁閥得失電。當(dāng)發(fā)出吹掃指令時,電磁閥得電導(dǎo)通,壓縮空氣攜帶的能量通過聲波發(fā)生頭轉(zhuǎn)化為聲強大小145～155 dB,聲波范圍直徑約6 m的高聲強聲波,去振動破碎取樣管內(nèi)附著的積灰。

3.2 聲波吹掃應(yīng)用方案

鳳臺電廠在2019年4號機組C修時,在A,B側(cè)二次風(fēng)道上分別加裝了一套在線聲波吹掃裝置。該吹掃裝置安裝在空預(yù)器出口熱二次風(fēng)箱的水平管道頂部,位于二次風(fēng)量測量裝置后1 m處。

為實現(xiàn)遠方控制吹掃,在4號機組DCS風(fēng)煙系統(tǒng)畫面增加了A/B側(cè)二次風(fēng)量吹掃控制按鈕和狀態(tài)顯示。通過運行操作員手動吹掃操作,并在控制邏輯中增加保護性邏輯：

(1) 機組升降負(fù)荷過程中,不允許投入二次風(fēng)道聲波吹灰器；

(2) 二次風(fēng)道聲波吹灰器每次吹掃時間為120 s,兩側(cè)聲波吹灰器投入互鎖,即：當(dāng)A/B側(cè)二次風(fēng)道聲波吹灰器運行時禁止投入B/A側(cè)二次風(fēng)道聲波吹灰器；

(3) 吹掃時對應(yīng)側(cè)三取中二次風(fēng)量數(shù)值保持當(dāng)前值(三個單點不作保持),吹掃完成后用三取中實時值與上述保持值進行比較,偏差在20 t/h內(nèi)退出保持,如若兩者偏差大于50 t/h并持續(xù)3 min,則觸發(fā)“X側(cè)二次風(fēng)量異?！贝笃翀缶?該大屏報警功能增設(shè)在主要參數(shù)異常報警模塊中。

3.3 應(yīng)用效果

在對二次風(fēng)量進行吹掃時,二次風(fēng)量信號穩(wěn)定無跳變,真正實現(xiàn)了無擾吹灰。為確保安全,目前對二次風(fēng)量進行吹掃是通過運行人員手動點擊畫面按鈕進行,吹掃間隔為每周一次。該智能吹掃裝置在鳳臺電廠4號爐二次風(fēng)量測量中應(yīng)用后,測量信號穩(wěn)定,極大降低了機組運行的安全風(fēng)險。

4 結(jié)束語

鳳臺電廠二期2臺超超臨界660 MW火電機組的二次風(fēng)量測量裝置經(jīng)過多次改進,逐步解決了二次風(fēng)量測量的同側(cè)測點偏差大問題,也在一定程度上改善了裝置積灰情況,最終通過增加聲波吹灰裝置,并對控制邏輯進行無擾設(shè)計,將積灰情況徹底改善,解決了困擾鳳臺電廠多年的風(fēng)量跳變技術(shù)難題,也極大地減少了維護工作量。目前鳳臺電廠二期3,4號機組A,B側(cè)二次風(fēng)量測量均已安裝吹掃裝置,運行情況良好。