爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)取樣管道的改造

吳浩明

（廣州珠江電力有限公司，廣東 廣州 511457）

爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)取樣管道的改造

吳浩明

（廣州珠江電力有限公司，廣東 廣州 511457）

2008年6月至7月，湛江某電廠2號(hào)鍋爐連續(xù)發(fā)生2次爐膛壓力低低報(bào)警，鍋爐MFT動(dòng)作引起機(jī)組跳閘事件。2009年7月，珠江某電廠2號(hào)鍋爐也因?yàn)橥瑯拥膯?wèn)題出現(xiàn)鍋爐MFT動(dòng)作而造成機(jī)組跳閘事件。上述事件發(fā)生的主要原因是爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)取樣管道存在設(shè)計(jì)上的缺陷。

2次事件發(fā)生時(shí)都是正在下暴雨，雨水引起爐膛壓力開(kāi)關(guān)連通管溫度驟降，導(dǎo)致連通管內(nèi)的壓力下降，低于爐膛壓力和壓力開(kāi)關(guān)取樣管內(nèi)的壓力，氣體產(chǎn)生流動(dòng)。正常情況下，連通管內(nèi)氣體的增加主要從爐膛補(bǔ)向連通管，但由于左側(cè)爐膛壓力取樣裝置嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致?tīng)t膛至連通管的補(bǔ)氣不暢，需要從爐膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管處補(bǔ)氣，而壓力開(kāi)關(guān)的取樣管管徑明顯小于連通管管徑，從而導(dǎo)致?tīng)t膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管內(nèi)的壓力率先降至壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作值，導(dǎo)致“爐膛負(fù)壓低低報(bào)警”，引起爐MFT動(dòng)作。

我國(guó)大部分300MW燃煤發(fā)電廠的爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)取樣管道都存在上述問(wèn)題。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)熱力原理進(jìn)行分析，找出爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)取樣管存在的設(shè)計(jì)隱患，并提出可靠的改造方法，為同類(lèi)型鍋爐取樣系統(tǒng)改造提供參考。

1 爐膛壓力測(cè)量控制系統(tǒng)的熱力原理分析

鍋爐爐膛壓力測(cè)量控制系統(tǒng)如圖1所示，爐膛左右側(cè)各有1個(gè)獨(dú)立的負(fù)壓測(cè)點(diǎn)(FG401, FG301)，另一個(gè)負(fù)壓測(cè)點(diǎn)從用于爐膛風(fēng)箱差壓測(cè)量的測(cè)量孔中引出。爐膛壓力開(kāi)關(guān)從一根管徑比較大的連通管上引出，右側(cè)2個(gè)壓力低低開(kāi)關(guān)(FG302、FG304)和1個(gè)壓力高高開(kāi)關(guān)，左側(cè)1個(gè)壓力低低開(kāi)關(guān)(FG403)和2個(gè)壓力高高開(kāi)關(guān)。從爐膛引至連通管和從連通管引至壓力開(kāi)關(guān)的取樣管管徑明顯小于連通管管徑。

取樣管內(nèi)的靜壓值變化滿足氣態(tài)方程：

式中:P為壓力；V為比容；T為溫度。

正常情況下，取樣管內(nèi)氣體比容隨壓力源壓力的變化和氣體溫度的變化而變化，取樣管內(nèi)的氣體壓力也跟隨壓力源的壓力變化而變化。

管路堵死，管內(nèi)沒(méi)有氣體進(jìn)行交換，管內(nèi)氣體體積沒(méi)有變化，則管內(nèi)氣體比容保持不變。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)算，氣體溫度變化1℃時(shí)，靜壓變化約為340Pa。

連通管、壓力開(kāi)關(guān)取樣管和爐膛保持壓力平衡。當(dāng)遇到下雨等天氣氣溫變化較大時(shí)，由于連通管外露在外，溫度下降較快。此時(shí)連通管內(nèi)氣體的比容減小,連通管內(nèi)的壓力低于爐膛壓力和開(kāi)關(guān)取樣管壓力，氣體即產(chǎn)生流動(dòng)。對(duì)連通管來(lái)說(shuō)，氣體的質(zhì)量增加量大于0，正常情況下，連通管內(nèi)氣體質(zhì)量增加量主要是從爐膛外補(bǔ)向連通管。當(dāng)連通管體積變化量下降較多，且爐膛至連通管的補(bǔ)氣不暢時(shí)，就需要從爐膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管外補(bǔ)氣，即連通管內(nèi)質(zhì)量的增加中有一部分來(lái)自爐膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管內(nèi)的氣體，兩者產(chǎn)生質(zhì)量交換。

對(duì)爐膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管內(nèi)的壓力變化量的影響因素中，除溫度的變化和氣體質(zhì)量的變化外，壓力變化量起了主要作用。爐膛壓力開(kāi)關(guān)取樣管內(nèi)氣體質(zhì)量遠(yuǎn)小于連通管內(nèi)氣體質(zhì)量，在環(huán)境溫度急劇變化下，取樣管內(nèi)壓力變化量可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連通管內(nèi)的壓力變化量，從而導(dǎo)致?tīng)t膛壓力開(kāi)關(guān)取自管內(nèi)的壓力率先降至壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作值。由于左側(cè)連通管U型管的阻力，F(xiàn)G302比FG403先動(dòng)作。

由于溫度下降比較快，在壓力不平衡時(shí)，會(huì)通過(guò)逐級(jí)降溫的方式使連通管內(nèi)壓力降至-2540Pa，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作報(bào)警，進(jìn)而引起鍋爐MFT動(dòng)作。

2 改進(jìn)措施

熱力原理分析結(jié)果表明，爐膛壓力測(cè)量系統(tǒng)的取樣管路存在設(shè)計(jì)缺陷。爐膛壓力開(kāi)關(guān)之間的環(huán)型連通管過(guò)長(zhǎng)，在遇到下雨等溫度下降速率較快的環(huán)境條件下，若同時(shí)出現(xiàn)取樣管道不通暢時(shí)，容易導(dǎo)致取樣管內(nèi)負(fù)壓，壓力下降至壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作值。因此，考慮以下改造措施：

(1) 割除爐膛壓力開(kāi)關(guān)之間的環(huán)型連通管，壓力開(kāi)關(guān)取樣管路直接從爐膛測(cè)孔處引出，壓力開(kāi)關(guān)測(cè)點(diǎn)改為獨(dú)立取樣安裝方式。

(2) 在壓力開(kāi)關(guān)管路上安裝1個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)壓力開(kāi)關(guān)所在取樣管路的壓力，即把FG301和FG302互換，當(dāng)測(cè)點(diǎn)顯示壓力緩慢變化時(shí)，可以判斷取樣管路存在不通暢的異?，F(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

珠江某電廠對(duì)1號(hào)、2號(hào)鍋爐爐膛壓力開(kāi)關(guān)之間的環(huán)型連通管進(jìn)行割除，并在1號(hào)～4號(hào)鍋爐壓力開(kāi)關(guān)管路上安裝了壓力測(cè)點(diǎn)，把FG301和FG302進(jìn)行了互換。改造以后，在炎熱天氣下突降大雨的環(huán)境條件下，未出現(xiàn)改造前的爐膛負(fù)壓下降現(xiàn)象。說(shuō)明通過(guò)改造，從根本上消除了原系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷，杜絕了事故的再次發(fā)生，達(dá)到了改造的目的。

2009-08-18，

2009-09-16)