一次風(fēng)速測量裝置在145MW機(jī)組上的應(yīng)用

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)煤粉濃度過大，流速降低出現(xiàn)堵管跡象，或管內(nèi)煤粉濃度過稀，流速過大出現(xiàn)斷粉跡象時，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。防止水冷壁及過熱器爆管。

（5）對直流燃燒器，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）對旋流燃燒器，每一個燃燒器的合理風(fēng)煤配比就顯得尤為重要，有了監(jiān)測系統(tǒng)，就能使每個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，往往不能滿足流量儀表對直管段長度的要求測量設(shè)備在氣固兩相流環(huán)境中長期可靠的運(yùn)行，必須要防堵，不用采用定期反吹等手段就可以實現(xiàn)長期的免維護(hù)要求。

2）為了保證測量的準(zhǔn)確度，測量設(shè)備必須要耐磨。只有測量設(shè)備在長期運(yùn)行過程中，取壓裝置不產(chǎn)生任何變形、磨損，才能保證測量的準(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）必須保證測量設(shè)備的低壓損，減小對管道原有風(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用、運(yùn)行可靠的電站鍋爐一次風(fēng)速測量裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)。

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

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)采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)，配置2臺滾筒式磨煤機(jī)。一次風(fēng)速裝置采用傳統(tǒng)的靠背管差壓測量裝置，由于被測量對象為含塵氣流，測量裝置容易堵塞增加維護(hù)工作量，測量結(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)速在線檢測裝置后可以在熱態(tài)運(yùn)行時及時通過調(diào)節(jié)鎖孔調(diào)平風(fēng)速，隨時監(jiān)測各個風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，改造取得了很好效果。

1.3 原一次風(fēng)速測量裝置存在的問題

（1）由于一次粉管內(nèi)為含塵風(fēng)，測量裝置堵塞嚴(yán)重。原測量裝置在使用中吹入取樣管內(nèi)的灰塵無法排出，容易造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時，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，從而造成測量裝置無法使用。只能采用調(diào)整一次風(fēng)靜壓的方法來實現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的靜壓測量方法，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)道的長短、彎頭的多少、風(fēng)門的開度、煤粉的濃度等各不相同，雖然測得的靜壓相差不大，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。通過測量一次風(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)確測量一次風(fēng)道風(fēng)速對鍋爐安全經(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，如果沒有很好的耐磨措施，原測量裝置磨損嚴(yán)重，影響測量效果。原一次風(fēng)速測量裝置由于耐磨措施不當(dāng)，往往在加裝后幾個月磨損嚴(yán)重，磨損后造成測點失效，由于在機(jī)組運(yùn)行期間不能夠及時更換，造成機(jī)組運(yùn)行安全隱患，頻繁更換一次風(fēng)速測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)速測量裝置改造的目的

(1)避免使用一次風(fēng)靜壓來指導(dǎo)鍋爐燃燒，通過一次風(fēng)速來指導(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。通過準(zhǔn)確測量一風(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，測量一次風(fēng)道風(fēng)速對鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

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

2 一次風(fēng)速測量裝置改造的實施

2.1 一次風(fēng)速測量裝置選型

我們對國內(nèi)多家電站鍋爐一次風(fēng)速測量裝置使用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前各傳統(tǒng)一次風(fēng)速測量裝置在含塵風(fēng)的測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)引起測量管路堵塞，或是由于反吹掃電磁閥漏氣影響測量準(zhǔn)確性的現(xiàn)象。在對多種風(fēng)速測量裝置改造應(yīng)用情況進(jìn)行分析后，同時根據(jù)我廠 改造試用情況并結(jié)合工程費(fèi)用預(yù)算、施工量對比后，我們決定采用DHFS自清灰防堵、耐磨風(fēng)速測量裝置對現(xiàn)有一次風(fēng)速測量裝置進(jìn)行改造。

2.2 DHFS自清灰防堵、耐磨型風(fēng)速測量裝置的原理及特點

(1)測量原理：

一次風(fēng)速測量裝置是基于靠背測量原理，測量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)有氣流流動時，迎風(fēng)面受氣流沖擊，在此處氣流的動能轉(zhuǎn)換成壓力能，因而迎面管內(nèi)壓力較高，其壓力稱為“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，其壓力稱為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱為差壓，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，只有測量出差壓的大小，再找出差壓與風(fēng)速的對應(yīng)關(guān)系，就能正確地測出管內(nèi)風(fēng)速。

(2)測量裝置特點：

1）耐磨：測量探頭采用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)速測量裝置主要由自清灰防堵塞一次測量元件、微差壓變送器、引壓管等組成。測速裝置把風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速轉(zhuǎn)換成差壓，通過引壓管至變送器，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)速的計算模型由我方依據(jù)設(shè)計及標(biāo)定結(jié)果加以確定。

3 DHFS自清灰防堵、耐磨一次風(fēng)速測量裝置改造實施

3.1 實施步驟

(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)速測量裝置，并加設(shè)標(biāo)定孔。

(5）在離粉管近的平臺上放置變送器柜，并鋪設(shè)風(fēng)速測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)啟動的狀態(tài)下，配合生產(chǎn)廠家對風(fēng)速測量裝置進(jìn)行冷態(tài)調(diào)試，根據(jù)調(diào)試的結(jié)果對組態(tài)系數(shù)進(jìn)行修正，并出具調(diào)試報告；

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)測系統(tǒng)運(yùn)行時，哪個管內(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、噴燃器門是否開足或關(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)測系統(tǒng)，火焰偏斜將會引起火嘴燒壞，而監(jiān)測系統(tǒng)實施之后，則將徹底避免類似情況發(fā)生。按每臺爐每年燒壞3支計算，則可節(jié)約好幾萬。

b.若因局部結(jié)焦引起水冷壁爆管，將會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)用并延長了鍋爐壽命，折算至少每年數(shù)十萬元

(4）減少了檢修人員的熱工維護(hù)量。

4 經(jīng)驗總結(jié)及建議

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

2.在實際運(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題，如有泄露容易形成回路，會使灰塵通過裝置進(jìn)入引壓管內(nèi)，造成壓力信號波動，影響測量精度。使用橡膠軟管進(jìn)行連接的需要注意老化漏氣問題。

5 結(jié)束語

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

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

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

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