燃煤機(jī)組二次風(fēng)量測(cè)量異常分析及技術(shù)改造

李文杰，寧勢(shì)其，蔡衛(wèi)國(guó)

(浙江浙能臺(tái)州第二發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州 317100)

二次風(fēng)量作為燃煤機(jī)組鍋爐運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，參與風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)的同時(shí)，還作為FSSS系統(tǒng)(鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng))保護(hù)判斷：即當(dāng)鍋爐總風(fēng)量值(包括一次風(fēng)量與二次風(fēng)量)低于定值時(shí)，觸發(fā)鍋爐總風(fēng)量低MFT保護(hù)。因此，二次風(fēng)量測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠在鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jī)組二次風(fēng)量測(cè)量裝置技術(shù)改造實(shí)踐，通過對(duì)二次風(fēng)量測(cè)量值跳變、偶發(fā)性瞬時(shí)突降等異?，F(xiàn)象分析，對(duì)測(cè)量裝置技術(shù)改造，保障了測(cè)量裝置可靠運(yùn)行，減少了維護(hù)人員工作量，同時(shí)提高了測(cè)量值的可信度與穩(wěn)定性。

1 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

某1050 MW超(超)臨界燃煤機(jī)組鍋爐采用東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司制造的超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，型號(hào)為DG3100/28.25-II1。該機(jī)組二次風(fēng)量測(cè)量裝置基于多點(diǎn)矩陣式風(fēng)量測(cè)量原理，測(cè)量裝置安裝在二次風(fēng)道上，其引壓管插入二次風(fēng)道內(nèi)。當(dāng)二次風(fēng)道內(nèi)有氣體流動(dòng)時(shí)，迎風(fēng)面由于受到氣流沖擊，氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能，在迎風(fēng)面管內(nèi)產(chǎn)生較高壓力，該壓力引至差壓變送器正壓側(cè)；背風(fēng)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(fù)壓側(cè)。

測(cè)量裝置根據(jù)二次風(fēng)道截面大小采用等截面多點(diǎn)布置，通過將多個(gè)測(cè)量點(diǎn)有機(jī)組裝，將正、負(fù)壓側(cè)引壓管各自互連；正、負(fù)壓側(cè)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(tái)差壓變送器的正、負(fù)端相連，從而測(cè)得二次風(fēng)道截面的平均差壓，經(jīng)風(fēng)量計(jì)算公式校正計(jì)算后得到二次風(fēng)量。

二次風(fēng)量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1 二次風(fēng)量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)原理

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

2 二次風(fēng)量測(cè)量異常分析

2.1 總體情況

自機(jī)組投產(chǎn)以來，二次風(fēng)量測(cè)量裝置運(yùn)行正常，測(cè)量值基本穩(wěn)定、準(zhǔn)確，滿足機(jī)組可靠運(yùn)行需求，維護(hù)人員只需定期吹掃即能滿足測(cè)量裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。

隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，測(cè)量裝置逐漸出現(xiàn)測(cè)量值跳變、偶發(fā)性瞬時(shí)突降等問題。尤其當(dāng)機(jī)組運(yùn)行至深度調(diào)峰區(qū)間，鍋爐總風(fēng)量較低，二次風(fēng)量測(cè)量值會(huì)降至較低值，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。與此同時(shí)，由于二次風(fēng)量測(cè)量值跳變，運(yùn)行人員需撤出送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)，此時(shí)無法準(zhǔn)確根據(jù)總風(fēng)量、氧量等參數(shù)及時(shí)調(diào)整鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，且隨著測(cè)量值異常愈發(fā)頻繁，維護(hù)人員對(duì)測(cè)量裝置的吹掃也愈發(fā)頻繁，極大增加了維護(hù)人員的工作量。

2.2 二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況

統(tǒng)計(jì)機(jī)組運(yùn)行1個(gè)月內(nèi)二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況如表1所示。

表1 二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況

分析二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況可見如下：

a.雖然維護(hù)人員對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行定期維護(hù)，且當(dāng)測(cè)量值出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)吹掃，但二次風(fēng)量測(cè)量值跳變現(xiàn)象未能得到緩解。隨著機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，測(cè)量值出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的頻率整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，時(shí)間間隔從初始的10天縮至3天。

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

c.比較A、B兩側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值出現(xiàn)跳變現(xiàn)象的頻率，兩者在時(shí)間上并不同步，且觸發(fā)頻率也不同，即相對(duì)于B側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值，A側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值更容易出現(xiàn)跳變現(xiàn)象。

d.單側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值跳變幅度較大，嚴(yán)重時(shí)接近600 t/h，影響自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的正常投運(yùn)以及運(yùn)行人員的監(jiān)控判斷。二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況如圖2所示。

圖2 二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況

2.3 二次風(fēng)量測(cè)量值偶發(fā)性瞬時(shí)突降情況

在二次風(fēng)量測(cè)量裝置相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間段，還會(huì)出現(xiàn)單側(cè)二次風(fēng)量測(cè)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(fēng)量測(cè)量值出現(xiàn)偶發(fā)性瞬間突降現(xiàn)象的頻率，與二次風(fēng)量測(cè)量值跳變情況相似，即A側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值出現(xiàn)偶發(fā)性瞬間突降現(xiàn)象更加頻繁。分析單側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值出現(xiàn)偶發(fā)性突降現(xiàn)象的頻率，同樣在時(shí)間上呈現(xiàn)不確定性，時(shí)間間隔短至1～2 h，長(zhǎng)至1～2天。

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

表2 A側(cè)二次風(fēng)量測(cè)量值突降情況 t/h

3 問題原因

觀察二次風(fēng)量測(cè)量裝置前后直管段距離較長(zhǎng)，且無彎頭、風(fēng)門擋板等設(shè)備。此外，通過分析二次風(fēng)量測(cè)量值跳變、突降前后風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)壓力、流量等系統(tǒng)參數(shù)以及風(fēng)機(jī)動(dòng)葉等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作情況，能夠排除由于系統(tǒng)及人為原因造成二次風(fēng)量異常變化。綜上所述，從測(cè)量介質(zhì)及測(cè)量裝置本身的結(jié)構(gòu)分析具體原因如下。

a.鍋爐空預(yù)器積灰嚴(yán)重，二次風(fēng)經(jīng)過空預(yù)器加熱后，夾雜大量飛灰進(jìn)入二次風(fēng)道內(nèi)，測(cè)量裝置迎風(fēng)面取樣管道更容易進(jìn)灰。

b.由于二次風(fēng)道截面積較大，在多點(diǎn)矩陣測(cè)量裝置測(cè)量不同位置截面的壓力時(shí)存在壓差，且這個(gè)壓差將會(huì)在測(cè)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(fēng)道內(nèi)的飛灰引入總引壓管內(nèi)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間累積，部分灰粒沉積，逐步堵塞總引壓管。

c.測(cè)量裝置水平布置總引壓管無保溫等防護(hù)措施，遇降雨等天氣，環(huán)境溫度較低，引壓管內(nèi)凝結(jié)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(cè)量裝置內(nèi)部垂直段與分支引壓管呈封閉的倒Y字型結(jié)構(gòu)?；伊Ｔ诘筜字型結(jié)構(gòu)接口處逐步積累，當(dāng)積灰量達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)瞬間“塌灰”現(xiàn)象，分支引壓管出現(xiàn)短時(shí)堵塞，造成測(cè)量壓差突變，二次風(fēng)量測(cè)量值瞬時(shí)突降。

結(jié)合機(jī)組停運(yùn)期間對(duì)測(cè)量裝置總引壓管割管檢查情況，管內(nèi)確實(shí)存在較為嚴(yán)重的積灰現(xiàn)象，且積灰局部呈現(xiàn)積塊狀。比較A、B兩側(cè)測(cè)量裝置總引壓管積灰情況，A側(cè)測(cè)量裝置總引壓管積灰程度更為嚴(yán)重，這也直接驗(yàn)證了A側(cè)測(cè)量裝置比B側(cè)測(cè)量裝置更容易出現(xiàn)跳變、突降等現(xiàn)象。測(cè)量裝置水平段引壓管積灰情況如圖3所示。

圖3 測(cè)量裝置水平段引壓管積灰情況

4 改造方案及應(yīng)用情況

4.1 測(cè)量裝置水平總引壓管改造

為避免灰粒在測(cè)量裝置水平總引壓管沉積，同時(shí)考慮測(cè)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(gè)測(cè)量筒，將3臺(tái)差壓變送器的引壓管統(tǒng)一匯集至該測(cè)量筒。測(cè)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(shí)回落至二次風(fēng)道內(nèi)，避免飛灰在總引壓管堆積。同時(shí)，在總引壓管及測(cè)量筒外部增強(qiáng)保溫，防止管內(nèi)灰粒形成小積塊。改造前后測(cè)量裝置總引壓管結(jié)構(gòu)如圖4所示。

(a)改造前

4.2 測(cè)量裝置內(nèi)部倒Y字型結(jié)構(gòu)改造

為避免飛灰在測(cè)量裝置內(nèi)部垂直段與分支引壓管封閉的倒Y字型結(jié)構(gòu)內(nèi)積累，在倒Y字型結(jié)構(gòu)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(shí)回落至二次風(fēng)道內(nèi)。改造前后測(cè)量裝置內(nèi)部倒Y字型結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 測(cè)量裝置內(nèi)部倒Y字型結(jié)構(gòu)

通過對(duì)測(cè)量裝置內(nèi)外部2個(gè)部位優(yōu)化改造，提升了測(cè)量裝置自身的防積灰性能；另一方面，隨著鍋爐空預(yù)器換熱元件完成更換，空預(yù)器積灰量減少，確保了測(cè)量裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。觀察測(cè)量裝置改造后二次風(fēng)量測(cè)量情況，測(cè)量值準(zhǔn)確可靠，能及時(shí)、快速反映二次風(fēng)道內(nèi)風(fēng)量變化。改造后二次風(fēng)量測(cè)量值變化趨勢(shì)如圖6所示。

圖6 改造后二次風(fēng)量測(cè)量值變化趨勢(shì)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過燃煤機(jī)組鍋爐二次風(fēng)量異常測(cè)量現(xiàn)象原因分析，開展測(cè)量裝置改造實(shí)踐，優(yōu)化測(cè)量裝置構(gòu)造，保證了二次風(fēng)量測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，提高了自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入率；運(yùn)行人員能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)調(diào)整設(shè)備，使鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行在安全經(jīng)濟(jì)工況。