李文杰，寧勢其，蔡衛(wèi)國

(浙江浙能臺州第二發(fā)電有限責任公司，浙江 臺州 317100)

二次風量作為燃煤機組鍋爐運行的一個重要參數(shù)，參與風量自動調(diào)節(jié)的同時，還作為FSSS系統(tǒng)(鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng))保護判斷：即當鍋爐總風量值(包括一次風量與二次風量)低于定值時，觸發(fā)鍋爐總風量低MFT保護。因此，二次風量測量結果準確可靠在鍋爐安全、經(jīng)濟運行中起著非常重要的作用。

本文基于某1050 MW超(超)臨界燃煤機組二次風量測量裝置技術改造實踐，通過對二次風量測量值跳變、偶發(fā)性瞬時突降等異?，F(xiàn)象分析，對測量裝置技術改造，保障了測量裝置可靠運行，減少了維護人員工作量，同時提高了測量值的可信度與穩(wěn)定性。

1 測量裝置結構及工作原理

某1050 MW超(超)臨界燃煤機組鍋爐采用東方鍋爐(集團)股份有限公司制造的超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，型號為DG3100/28.25-II1。該機組二次風量測量裝置基于多點矩陣式風量測量原理，測量裝置安裝在二次風道上，其引壓管插入二次風道內(nèi)。當二次風道內(nèi)有氣體流動時，迎風面由于受到氣流沖擊，氣流動能轉換成壓能，在迎風面管內(nèi)產(chǎn)生較高壓力，該壓力引至差壓變送器正壓側；背風面由于不受氣流沖擊，管內(nèi)壓力為靜壓力，該壓力引至差壓變送器負壓側。

測量裝置根據(jù)二次風道截面大小采用等截面多點布置，通過將多個測量點有機組裝，將正、負壓側引壓管各自互連；正、負壓側引壓管各自引出匯集至1根水平布置的總引壓管，并分別與3臺差壓變送器的正、負端相連，從而測得二次風道截面的平均差壓，經(jīng)風量計算公式校正計算后得到二次風量。

二次風量測量裝置結構原理如圖1所示。

圖1 二次風量測量裝置結構原理

為避免二次風道內(nèi)氣流含塵量較大，易造成測量裝置堵塞，在該測量裝置管道內(nèi)部的垂直段裝設了防堵塞清灰器，清灰器在管道內(nèi)氣流的沖擊下會呈現(xiàn)無規(guī)則擺動，積灰在振動作用下回落至二次風管道內(nèi)，起到自清灰作用。

2 二次風量測量異常分析

2.1 總體情況

自機組投產(chǎn)以來，二次風量測量裝置運行正常，測量值基本穩(wěn)定、準確，滿足機組可靠運行需求，維護人員只需定期吹掃即能滿足測量裝置長周期運行要求。

隨著機組運行時間延長，測量裝置逐漸出現(xiàn)測量值跳變、偶發(fā)性瞬時突降等問題。尤其當機組運行至深度調(diào)峰區(qū)間，鍋爐總風量較低，二次風量測量值會降至較低值，威脅機組的安全運行。與此同時，由于二次風量測量值跳變，運行人員需撤出送風機動葉自動調(diào)節(jié)，此時無法準確根據(jù)總風量、氧量等參數(shù)及時調(diào)整鍋爐經(jīng)濟、安全運行，且隨著測量值異常愈發(fā)頻繁，維護人員對測量裝置的吹掃也愈發(fā)頻繁，極大增加了維護人員的工作量。

2.2 二次風量測量值跳變情況

統(tǒng)計機組運行1個月內(nèi)二次風量測量值跳變情況如表1所示。

表1 二次風量測量值跳變情況

分析二次風量測量值跳變情況可見如下：

a.雖然維護人員對測量裝置進行定期維護，且當測量值出現(xiàn)異常時及時吹掃，但二次風量測量值跳變現(xiàn)象未能得到緩解。隨著機組連續(xù)運行時間延長，測量值出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的頻率整體呈現(xiàn)增長趨勢，時間間隔從初始的10天縮至3天。

b.雖然機組處于中、低負荷區(qū)間運行，但是單側二次風量平均測量值能夠保持在400 t/h以上，其差壓變送器測得差壓值未接近小流量信號切除區(qū)間范圍，排除了由于單側二次風量差壓值較小而造成測量精確度下降的原因。

c.比較A、B兩側二次風量測量值出現(xiàn)跳變現(xiàn)象的頻率，兩者在時間上并不同步，且觸發(fā)頻率也不同，即相對于B側二次風量測量值，A側二次風量測量值更容易出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。

d.單側二次風量測量值跳變幅度較大，嚴重時接近600 t/h，影響自動調(diào)節(jié)回路的正常投運以及運行人員的監(jiān)控判斷。二次風量測量值跳變情況如圖2所示。

圖2 二次風量測量值跳變情況

2.3 二次風量測量值偶發(fā)性瞬時突降情況

在二次風量測量裝置相對穩(wěn)定運行的時間段，還會出現(xiàn)單側二次風量測量值偶發(fā)性瞬間突降現(xiàn)象，突降幅度為50～150 t/h。

比較A、B二次風量測量值出現(xiàn)偶發(fā)性瞬間突降現(xiàn)象的頻率，與二次風量測量值跳變情況相似，即A側二次風量測量值出現(xiàn)偶發(fā)性瞬間突降現(xiàn)象更加頻繁。分析單側二次風量測量值出現(xiàn)偶發(fā)性突降現(xiàn)象的頻率，同樣在時間上呈現(xiàn)不確定性，時間間隔短至1～2 h，長至1～2天。

以出現(xiàn)偶發(fā)性突降現(xiàn)象較為頻繁的A側二次風量為例，統(tǒng)計A側二次風量測量值突降情況如表2所示。

表2 A側二次風量測量值突降情況 t/h

3 問題原因

觀察二次風量測量裝置前后直管段距離較長，且無彎頭、風門擋板等設備。此外，通過分析二次風量測量值跳變、突降前后風煙系統(tǒng)相關壓力、流量等系統(tǒng)參數(shù)以及風機動葉等執(zhí)行機構動作情況，能夠排除由于系統(tǒng)及人為原因造成二次風量異常變化。綜上所述，從測量介質(zhì)及測量裝置本身的結構分析具體原因如下。

a.鍋爐空預器積灰嚴重，二次風經(jīng)過空預器加熱后，夾雜大量飛灰進入二次風道內(nèi)，測量裝置迎風面取樣管道更容易進灰。

b.由于二次風道截面積較大，在多點矩陣測量裝置測量不同位置截面的壓力時存在壓差，且這個壓差將會在測量裝置水平布置的總引壓管內(nèi)形成微循環(huán)，從而將二次風道內(nèi)的飛灰引入總引壓管內(nèi)。經(jīng)過長時間累積，部分灰粒沉積，逐步堵塞總引壓管。

c.測量裝置水平布置總引壓管無保溫等防護措施，遇降雨等天氣，環(huán)境溫度較低，引壓管內(nèi)凝結水汽與沉積的灰粒容易形成小積塊，造成吹掃效果不佳。

d.測量裝置內(nèi)部垂直段與分支引壓管呈封閉的倒Y字型結構。灰粒在倒Y字型結構接口處逐步積累，當積灰量達到一定值時，會出現(xiàn)瞬間“塌灰”現(xiàn)象，分支引壓管出現(xiàn)短時堵塞，造成測量壓差突變，二次風量測量值瞬時突降。

結合機組停運期間對測量裝置總引壓管割管檢查情況，管內(nèi)確實存在較為嚴重的積灰現(xiàn)象，且積灰局部呈現(xiàn)積塊狀。比較A、B兩側測量裝置總引壓管積灰情況，A側測量裝置總引壓管積灰程度更為嚴重，這也直接驗證了A側測量裝置比B側測量裝置更容易出現(xiàn)跳變、突降等現(xiàn)象。測量裝置水平段引壓管積灰情況如圖3所示。

圖3 測量裝置水平段引壓管積灰情況

4 改造方案及應用情況

4.1 測量裝置水平總引壓管改造

為避免灰粒在測量裝置水平總引壓管沉積，同時考慮測量裝置上方存在鋼梁等因素，將總引壓管由水平布置改造成M型布置。在M型總引壓管中間凹陷處安裝一個測量筒，將3臺差壓變送器的引壓管統(tǒng)一匯集至該測量筒。測量裝置由于內(nèi)部微循環(huán)帶至總引壓管段的飛灰能夠隨時回落至二次風道內(nèi)，避免飛灰在總引壓管堆積。同時，在總引壓管及測量筒外部增強保溫，防止管內(nèi)灰粒形成小積塊。改造前后測量裝置總引壓管結構如圖4所示。

(a)改造前

4.2 測量裝置內(nèi)部倒Y字型結構改造

為避免飛灰在測量裝置內(nèi)部垂直段與分支引壓管封閉的倒Y字型結構內(nèi)積累，在倒Y字型結構處焊接一段垂直取樣管，并在其末端切割剖口面，使得該位置的積灰能夠及時回落至二次風道內(nèi)。改造前后測量裝置內(nèi)部倒Y字型結構如圖5所示。

圖5 測量裝置內(nèi)部倒Y字型結構

通過對測量裝置內(nèi)外部2個部位優(yōu)化改造，提升了測量裝置自身的防積灰性能；另一方面，隨著鍋爐空預器換熱元件完成更換，空預器積灰量減少，確保了測量裝置長周期穩(wěn)定運行。觀察測量裝置改造后二次風量測量情況，測量值準確可靠，能及時、快速反映二次風道內(nèi)風量變化。改造后二次風量測量值變化趨勢如圖6所示。

圖6 改造后二次風量測量值變化趨勢

5 結束語

通過燃煤機組鍋爐二次風量異常測量現(xiàn)象原因分析，開展測量裝置改造實踐，優(yōu)化測量裝置構造，保證了二次風量測量結果準確性，提高了自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入率；運行人員能夠根據(jù)測量結果及時調(diào)整設備，使鍋爐長期運行在安全經(jīng)濟工況。