火力發(fā)電廠鍋爐飛灰含碳量監(jiān)測(cè)可靠性優(yōu)化

周永峰

【摘要】火力發(fā)電機(jī)組目前最重要的指標(biāo)是在保證環(huán)保綠色發(fā)電的前提下能夠更好的做到降本增效，因此提高鍋爐的燃燒率是很重要的，飛回含碳量是標(biāo)示鍋爐燃燒狀況的很重要的指標(biāo)，因此準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)爐膛飛灰含碳量是非常重要的。

【關(guān)鍵詞】飛灰含碳量；FWD-2000；可靠性；優(yōu)化

1、引言

火力發(fā)電技術(shù)從亞臨界到超臨界，再到超超臨界，經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，火電機(jī)組容量也更大，對(duì)黑色能源的利用和環(huán)境保護(hù)的要求也更高。所以現(xiàn)在的火電做到“生產(chǎn)高效節(jié)能，排放綠色環(huán)保”是很重要的指標(biāo)。本文主要從鍋爐燃燒率的重要指標(biāo)飛回含碳量著手，研究如何更準(zhǔn)確更及時(shí)的測(cè)量鍋爐的燃燒狀態(tài)，對(duì)鍋爐的燃燒優(yōu)化、降低發(fā)電煤耗、提高競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等重要環(huán)節(jié)提供可靠的參考依據(jù)。

2、工程概況

飛灰含碳指的是煤粉在鍋爐燃燒后剩余的灰燼中的碳的含量，是反映煤燃燒效率的重要指標(biāo)。當(dāng)煤粉在爐膛內(nèi)燃燒不充分時(shí)，會(huì)造成機(jī)械未完全燃燒損失增大，此時(shí)飛回含碳量會(huì)增大。可以看出煤粉的燃燒狀況直接影響飛回含碳量的變化，則影響煤粉燃燒率的因素即影響飛回含碳量的因素，主要有：煤粉細(xì)度、煤品質(zhì)特性、爐膛熱風(fēng)溫度、燃燒器的構(gòu)造及鍋爐負(fù)荷等。因此能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)飛灰含碳量對(duì)于監(jiān)視爐膛的燃燒狀況非常重要。

一般測(cè)量飛灰含碳量是通過(guò)對(duì)煙氣灰燼中的碳進(jìn)行再次灼燒的方法，通過(guò)對(duì)比灼燒前后的取樣灰量的重量，測(cè)量含碳量。這種方法適合于實(shí)驗(yàn)室分析，雖然精度高但是不能在線及時(shí)的測(cè)量鍋爐中的飛灰含碳量，不適合于工業(yè)應(yīng)用。目前在工業(yè)上應(yīng)用的較多的方式是微波測(cè)量技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)鍋爐煙道中的碳的波段在線實(shí)時(shí)的測(cè)量含碳量，但這種方法受煙道中的煙質(zhì)流速、煤質(zhì)變化的影響較大，且測(cè)量精度太低，穩(wěn)定性差，不能準(zhǔn)確的反映當(dāng)前鍋爐爐膛內(nèi)的煤粉燃燒狀況，對(duì)鍋爐燃燒控制和調(diào)整沒(méi)有很好的指導(dǎo)作用。

本文主要通過(guò)托電公司安裝的FWD-2000型在線監(jiān)測(cè)飛灰含碳裝置的使用情況來(lái)分析如何能更好的監(jiān)測(cè)飛回含碳量。該型號(hào)飛回含碳監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用的還是高精度的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)灼燒失重技術(shù)以，在煙氣取樣以及在線監(jiān)測(cè)裝置上做了很好的改善，利用了自抽式無(wú)動(dòng)力取樣技術(shù)，并且在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析傳輸方面做到了更加智能化。整套裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、測(cè)量精度高，能夠很好的反映鍋爐的爐膛燃燒狀況。

3、工藝過(guò)程概述

采用失重法測(cè)量技術(shù)，當(dāng)含有未燃盡碳的灰樣在特定的高溫下經(jīng)灼燒后，由于灰中殘留的碳被燃盡后使灰樣的質(zhì)量出現(xiàn)損失，利用灰樣的燒失量作為計(jì)算依據(jù)，計(jì)算出灰樣中的含碳量。

系統(tǒng)采用無(wú)外加動(dòng)力、自抽式取樣單元，自動(dòng)地將煙道中的灰樣通過(guò)測(cè)量單元中的收灰組件收集到坩堝中。再由測(cè)量單元內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將裝有灰樣的坩堝送入灼燒裝置進(jìn)行高溫灼燒，灼燒結(jié)束后由系統(tǒng)對(duì)收灰前、收灰后及灼燒后所稱得的重量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，獲得飛灰的含碳量并在控制單元的顯示屏上進(jìn)行顯示。灼燒后的灰樣通過(guò)系統(tǒng)的排灰裝置排放回?zé)煹乐腥?，然后進(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量測(cè)量的流程。

飛灰取樣單元由取樣管、引射管、調(diào)節(jié)噴嘴、旋流集塵器等部件組成。飛灰取樣單元采用了獨(dú)特的耐磨設(shè)計(jì)和防堵灰設(shè)計(jì)，能保證裝置長(zhǎng)期可靠的進(jìn)行自動(dòng)采樣。

測(cè)量單元由收灰組件、排灰組件、灼燒組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、稱重組件、PLC、HMI等部件組成。測(cè)量單元的工作過(guò)程及功能由系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如圖1所示。

4、飛灰含碳量日常維護(hù)常見(jiàn)問(wèn)題分析

4.1取樣器的維護(hù)

排灰管是飛灰取樣器的重要部件，當(dāng)裝置工作一段時(shí)間后，在取樣器的調(diào)節(jié)噴嘴和彎管內(nèi)壁上會(huì)沾結(jié)一些灰塵和結(jié)焦，如果長(zhǎng)期不進(jìn)行清理，會(huì)造成氣路變細(xì)，甚至堵死。

4.2坩堝的更換

坩堝是灰樣的收集容器，坩堝口邊緣如有缺口灰影響正常的收灰工作。要更換坩堝時(shí)，先按界面上的“運(yùn)行中”按鈕，再將啟動(dòng)方式改為“0”，使升降頂桿運(yùn)行到工位切換位置，等到初始化過(guò)程完畢，按“單步調(diào)試”按鈕，進(jìn)入“單步調(diào)試”界面，按按鈕“順轉(zhuǎn)45度”或“順轉(zhuǎn)90度”使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)至合適位置即可更換坩堝。更換坩堝時(shí)需特別注意：坩堝和轉(zhuǎn)盤(pán)可能高溫，必須帶手套操作，謹(jǐn)防燙傷！坩堝處理完后再先按界面上的“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕，再將啟動(dòng)方式改為“1”，”按鈕使設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.3光電開(kāi)關(guān)的維護(hù)

每個(gè)測(cè)量單元內(nèi)有6個(gè)光電開(kāi)關(guān)。其中2個(gè)是檢測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)位置的，另4個(gè)是檢測(cè)頂桿升降位置的。這里講的光電開(kāi)關(guān)的維護(hù)是指檢測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)位置的那2個(gè)光電開(kāi)關(guān)。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)槽內(nèi)表面有明顯的積灰時(shí)，用干凈的布輕輕的將積灰檫干凈或用壓縮空氣吹掃干凈即可。

4.4排灰嘴的維護(hù)

排灰嘴內(nèi)孔和外圈鋼絲刷在長(zhǎng)期運(yùn)行后可能會(huì)出現(xiàn)堵灰和螺旋變形的情況。如出現(xiàn)上述現(xiàn)象，先停運(yùn)設(shè)備。然后用鐵絲清除排灰嘴內(nèi)孔的堵灰；用小一字螺絲刀理順外圈的鋼絲刷，使鋼絲都一致向下。處理完再啟動(dòng)設(shè)備。

4.5升降機(jī)構(gòu)的維護(hù)

升降機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)配合部件有1根升降螺桿、1根轉(zhuǎn)盤(pán)下降稱重時(shí)的拉桿和3根升降導(dǎo)柱，在這些部件的滑動(dòng)配合表面上需要涂潤(rùn)滑脂（黃油）。當(dāng)潤(rùn)滑脂干澀或太臟時(shí)，要將原潤(rùn)滑脂清除掉，再涂上新的潤(rùn)滑脂。具體操作步驟為：先停運(yùn)設(shè)備，拆掉升降部件的前封板，對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行清除和更換工作。更換后恢復(fù)封板，再按人機(jī)界面上的“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕以啟動(dòng)設(shè)備工作。

5、針對(duì)FWD-2000飛回含碳量測(cè)量裝置存在的問(wèn)題優(yōu)化

從以上對(duì)FWD-2000型號(hào)的測(cè)量裝置的仔細(xì)分析中可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，取樣和測(cè)量裝置由于是機(jī)械結(jié)構(gòu)，且涉及到好幾個(gè)自動(dòng)控制電機(jī)，因此在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣的地方安裝后由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)故障，導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)癱瘓。因此在以上測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能將一些容易出問(wèn)題的機(jī)械部件進(jìn)行優(yōu)化則會(huì)大大提升該測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

FWD-2000型號(hào)測(cè)量飛灰裝置中取樣后進(jìn)行灼燒的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、升降電機(jī)等由于電機(jī)時(shí)間工作長(zhǎng)環(huán)境溫度高等因素會(huì)出現(xiàn)故障，且旋轉(zhuǎn)盤(pán)和升降電機(jī)的行程比較大，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作錯(cuò)位，因此精簡(jiǎn)這套機(jī)械部件對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升很重要。以下介紹托電五期對(duì)該套裝置進(jìn)行的一些改造。

將原先的由電機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部分和升降機(jī)構(gòu)都改成由電磁閥控制的氣動(dòng)執(zhí)行器，大大縮短了測(cè)量裝置的動(dòng)作行程，并且由于電磁閥的可靠性高于電機(jī)，因此提升了測(cè)量的穩(wěn)定性。由于氣動(dòng)執(zhí)行器的快速反映特性，使得整個(gè)測(cè)量裝置從取樣、稱重、灼燒、再稱重、排灰?guī)讉€(gè)工序的時(shí)間縮短很多，因此也提高了系統(tǒng)的靈敏性，所以改進(jìn)后的測(cè)量裝置能更及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)煙道中的含碳量，對(duì)鍋爐爐膛的燃燒判斷和燃燒整體優(yōu)化能起到更好的作用。

6、結(jié)論

火力發(fā)電機(jī)組目前最重要的指標(biāo)是在保證環(huán)保綠色發(fā)電的前提下能夠更好的做到降本增效，因此提高鍋爐的燃燒率是很重要的，飛回含碳量是標(biāo)示鍋爐燃燒狀況的很重要的指標(biāo)，因此準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)爐膛飛灰含碳量是非常重要的。通過(guò)以上對(duì)FWD-2000型號(hào)的飛回含碳量測(cè)量裝置的研究，可以看出它是一種依據(jù)電力行業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)流程，運(yùn)用現(xiàn)代成熟的控制理論，結(jié)合精密傳動(dòng)、傳感器檢測(cè)、工業(yè)控制、人機(jī)通訊等尖端技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了飛灰含碳量的高精度實(shí)時(shí)在線智能化測(cè)量。且由于該測(cè)量裝置的高精度性，可靠性以及改造后體現(xiàn)出的穩(wěn)定性和靈敏性，為電廠運(yùn)行和技術(shù)管理人員進(jìn)行鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整和優(yōu)化提供重要手段和參考依據(jù)，提高鍋爐運(yùn)行水平和效率，降低污染物排放。為鍋爐效率在線檢測(cè)系統(tǒng)、鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)、鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)等提供重要輸入?yún)?shù)。有效控制飛灰含碳量，保證粉煤灰品質(zhì)等級(jí)，提高電廠售灰效益和社會(huì)綜合效益，并能降低煙塵以及污水排放。高可靠性自動(dòng)控制執(zhí)行系統(tǒng)，減少人工操作和維護(hù)工作，降低運(yùn)行成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《托電五期機(jī)組基建飛灰含碳安裝技術(shù)協(xié)議》

[2] 《FWD-2000型飛灰含碳測(cè)量裝置維護(hù)手冊(cè)》