新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

一、背景

1.氧量?jī)x簡(jiǎn)介

測(cè)量煙氣中含氧量的儀表稱為氧量計(jì)，火電廠中使用的氧量計(jì)主要有熱磁式氧量計(jì)和氧化鋯氧量計(jì)兩種。

熱磁式氧量計(jì)由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)，逐漸被氧化鋯氧量計(jì)所取代。

氧化鋯氧量計(jì)的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質(zhì)，高溫下的電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)形成濃差電池，濃差電池產(chǎn)生的電勢(shì)與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如一側(cè)氧濃度固定，即可通過測(cè)量輸出電勢(shì)來測(cè)量另一側(cè)的氧含量。氧化鋯氧量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、不受其他氣體干擾等優(yōu)點(diǎn)。

2.啟動(dòng)氧量?jī)x測(cè)氧優(yōu)化改造背景

隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，氧量測(cè)量精準(zhǔn)程度的要求也越來越高，其對(duì)于爐膛燃燒的安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

本廠一直以來存在氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾，氧量無法投入自動(dòng)，嚴(yán)重地影響到了爐膛經(jīng)濟(jì)安全燃燒，與節(jié)能環(huán)保的理念格格不入。雖經(jīng)過多次討論，制定了一些方案進(jìn)行改造，但效果一直不甚理想。

之后我們成立了氧量攻關(guān)小組，誓要力克氧量不準(zhǔn)的頑疾。在搜集試驗(yàn)了大量數(shù)據(jù)后提出了各種可行的解決方案，最終淘汰了一系列效果不理想的方案，保留并實(shí)施了優(yōu)選的測(cè)量方法。根據(jù)現(xiàn)有測(cè)氧方式的不足創(chuàng)造性地對(duì)氧量?jī)x進(jìn)行了改良，使長(zhǎng)期困擾氧量測(cè)量的漏風(fēng)問題得到了解決，氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾得到了一次性徹底地根治。

二、統(tǒng)計(jì)氧量測(cè)量各種相關(guān)數(shù)據(jù)，分析問題，提出解決可行方案

1.三四期機(jī)組優(yōu)化前的氧量?jī)x信息統(tǒng)計(jì)分析

通過三四期機(jī)組優(yōu)化前的氧量?jī)x信息統(tǒng)計(jì)可以看出三四期機(jī)組氧量?jī)x測(cè)量不準(zhǔn)的幾個(gè)原因，有6處氧量?jī)x的測(cè)溫元件發(fā)生溫度擺動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致氧量無法精確測(cè)量；法蘭盤變形密封不嚴(yán)造成漏風(fēng)；氧化鋯頭老化及氧化鋯鋯頭損壞；氧化鋯頭部陶瓷濾網(wǎng)積灰堵塞；二次表主板損壞。

2.三四期機(jī)組氧量?jī)x測(cè)得煙氣含氧量與負(fù)荷關(guān)系趨勢(shì)分析

根據(jù)新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)實(shí)施前#5、#6、#7、#8機(jī)組煙氣含氧量與負(fù)荷關(guān)系趨勢(shì)可以看出，#5機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常；#6機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)測(cè)量不準(zhǔn)確；#7機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常；#8機(jī)組有三個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常。

3.為滿足氧量測(cè)量的準(zhǔn)確性，我們對(duì)空預(yù)器氧量進(jìn)行了多次移位，移位后委托電科院用NOVA 4000德國(guó)MRU煙氣分析儀對(duì)三四期氧量進(jìn)行測(cè)量。通過檢測(cè)數(shù)據(jù)分析在各負(fù)荷下氧量對(duì)應(yīng)情況如下：600MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在0.4%-1.2%之間，470MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在1.5%-2%，400MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在4%左右，320MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在5.6%-7%，600MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在1.4%-1.67%，520MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在2%-2.6%，400MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在4%-4.7%，300MW-350MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在7.5%-8.37%。通過對(duì)各臺(tái)機(jī)組各種負(fù)荷下空預(yù)器出入口氧量的檢測(cè)可以判斷，目前氧量?jī)x的安裝位置是符合機(jī)組煙氣含氧量檢測(cè)的需要，最后一次對(duì)氧量?jī)x的移位是成功的。

4.氧量測(cè)量不準(zhǔn)原因分析及解決辦法

4.1 現(xiàn)象：測(cè)溫?zé)崤紲囟葦[動(dòng)；可能的原因：測(cè)溫?zé)崤紗栴}、加熱組件老化；處理方法：更換新的熱偶測(cè)溫元件及加熱組件。

4.2 現(xiàn)象：氧量測(cè)量值在10%以上；可能的原因：1、法蘭盤變形漏風(fēng)；2、氧化鋯接線盒內(nèi)膠墊老化或未壓死導(dǎo)致漏風(fēng)；3、法蘭盤壓墊及密封膠密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏風(fēng)；處理方法：1、更換新的法蘭盤；2、更換接線盒內(nèi)膠墊，緊固膠墊；3、更換密封墊，重新涂抹密封膠，陶瓷外套管進(jìn)行新型防漏風(fēng)改造。

4.3 現(xiàn)象：氧量標(biāo)定下降速度慢或標(biāo)定時(shí)氧量不變；可能的原因：氧化鋯鋯頭老化或損壞；處理方法：測(cè)量氧化鋯本體電勢(shì)，若老化或損壞進(jìn)行更換。

4.4 現(xiàn)象：氧量標(biāo)定時(shí)反應(yīng)慢；可能的原因：陶瓷過濾器積灰嚴(yán)重堵灰；處理方法：清理陶瓷過濾器積灰，必要時(shí)更換新的陶瓷過濾器。

4.5 現(xiàn)象：二次表送電后沒顯示；可能的原因：1、二次表內(nèi)電源保險(xiǎn)燒；2、二次表觸屏損壞；3、二次表控制板損壞；處理方法：1、更換保險(xiǎn)；2、更換二次表觸屏；3、更換二次表控制板。

三、新型防漏風(fēng)測(cè)氧技術(shù)

氧量?jī)x漏風(fēng)問題一直以來是爐膛氧量測(cè)量技術(shù)難以解決的難題，更換和緊固法蘭密封墊、抹密封膠起到的效果不甚理想，漏風(fēng)問題依然大量存在。經(jīng)過多次的試驗(yàn)分析，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，首先氧量?jī)x太短可能導(dǎo)致有輕微漏風(fēng)時(shí)空氣中的氧氣進(jìn)入到氧化鋯的頭部導(dǎo)致測(cè)氧偏大；其次是氧量?jī)x外套管延伸到氧化鋯的頭部，導(dǎo)致空氣中的氧氣很輕易地到達(dá)氧化鋯的頭部位置，從而使煙氣含氧量測(cè)量值偏大。根據(jù)以上分析，我們對(duì)氧量?jī)x進(jìn)行了以下技術(shù)改進(jìn)。

1.新型測(cè)氧防漏風(fēng)技術(shù)

我們假設(shè)如果氧量?jī)x有輕微漏風(fēng)情況存在，若漏入的氧氣不能到達(dá)氧化鋯的頭部，也不會(huì)對(duì)爐膛煙氣氧量的測(cè)量造成影響。為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，我們對(duì)氧量?jī)x陶瓷外套管進(jìn)行了如下防漏風(fēng)技術(shù)的改造。

圖1 原氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖

原氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖如圖1所示：改造后氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖如圖2所示：

圖2 改造后氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖

氧量?jī)x法蘭處若有輕微漏風(fēng)漏入的空氣中的氧氣不會(huì)到達(dá)氧量?jī)x氧化鋯頭部，將會(huì)在切割部分流入煙氣中。

新型防漏風(fēng)技術(shù)改造說明：氧量?jī)x防磨陶瓷外套管共7節(jié)，將氧量?jī)x防磨陶瓷外導(dǎo)管靠近法蘭盤位置的兩節(jié)陶瓷片敲掉，里面的鋼管切割掉圓弧的1/3，長(zhǎng)度為兩節(jié)陶瓷片長(zhǎng)度（30cm），安裝時(shí)被切割的部分背對(duì)著煙氣的流向，因靠近法蘭盤兩節(jié)陶瓷片長(zhǎng)度部分基本不被煙氣磨損，所以敲掉陶瓷片對(duì)防磨效果沒有影響。當(dāng)法蘭盤有輕微漏氣時(shí)，漏進(jìn)陶瓷防磨外套管的空氣將由切掉的鋼管處流入煙氣中，不會(huì)到達(dá)氧化鋯頭部。保證了氧量?jī)x的測(cè)量準(zhǔn)確性。

2.根據(jù)改造后的負(fù)荷與氧量趨勢(shì)證明，經(jīng)過新型防漏風(fēng)技術(shù)優(yōu)化改造后，三四期機(jī)組的氧量?jī)x漏風(fēng)導(dǎo)致測(cè)量的煙氣含氧量偏大難題得到了徹底的根治，氧量測(cè)量穩(wěn)定準(zhǔn)確可靠，具備投入氧量自動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。

四、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

社會(huì)效益：通過新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)，1.輕松根治了氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾,極大地提高了氧量測(cè)量的精確性；2.維護(hù)次數(shù)減少，降低了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地降低了維護(hù)費(fèi)用，人工費(fèi)用；3.可以投入氧量自動(dòng)，使空氣過剩系數(shù)保持在理想范圍內(nèi)；4.提高了爐膛燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性；五、減少煤耗，對(duì)節(jié)能環(huán)保具有重要意義。所以本次優(yōu)化取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。

五、總結(jié)

目前我廠600MW機(jī)組里六號(hào)機(jī)組已成功地將B側(cè)空預(yù)器入口氧量改造為新型定做的氧量?jī)x，其他三四期600MW機(jī)組已成功地實(shí)施了改良型的防漏風(fēng)技術(shù)改造，都取得了極好的效果。

下一步將陸續(xù)在其他600WM機(jī)組和300MW機(jī)組上實(shí)施改良型的防漏風(fēng)技術(shù)改造，新型定做氧量?jī)x取得了成功的應(yīng)用，也將陸續(xù)地在各臺(tái)機(jī)組進(jìn)行改造。

此次我廠氧量攻關(guān)小組對(duì)氧量測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化改造，實(shí)施簡(jiǎn)單，效果明顯。經(jīng)過優(yōu)化改良后的新型氧量?jī)x測(cè)氧穩(wěn)定、精準(zhǔn)，目前測(cè)得的含氧量較為真實(shí)地反映了爐膛內(nèi)尾部煙道空預(yù)器入口的煙氣含氧量情況，對(duì)于控制過剩系數(shù)α保持在一定范圍內(nèi)，保證燃煤機(jī)組爐膛火焰燃燒的經(jīng)濟(jì)性，保證爐膛燃燒的安全性具有重要意義。為下一步投入氧量自動(dòng)，調(diào)節(jié)送風(fēng)量大小，進(jìn)一步提高爐膛燃燒經(jīng)濟(jì)性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其實(shí)施簡(jiǎn)單，沒有什么成本，具有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]電站鍋爐變氧量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析及經(jīng)濟(jì)氧量的優(yōu)化確定.《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》.劉福國(guó).2003。

[2]智能氧化鋯氧量分析儀的設(shè)計(jì).吳烙佳2007。

[3]托電三四期機(jī)組氧量測(cè)量數(shù)據(jù)及分析報(bào)告.華北電科院.2011。