關(guān)于磨入口一次風(fēng)流量精確測量的研究及應(yīng)用

張宇杰，陳世桐

（1.廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006；2.湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099）

1 背景概述

1.1 設(shè)備概況

某火力發(fā)電廠鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風(fēng)、燃燒系統(tǒng)四角布置、切圓燃燒、固態(tài)排渣燃煤汽包爐。型號為DG1025/18.2-Ⅱ(5)型，采用鋼結(jié)構(gòu)爐架，原設(shè)計煤種為晉東南無煙煤和貧煤各50%的混煤，校核煤種Ⅰ為100%無煙煤，校核煤種Ⅱ為100%貧煤。因原燃用煤種的供應(yīng)問題，2010年燃用煤種改為煙煤，制粉系統(tǒng)改為直吹式中速磨。

1.2 磨煤機(jī)概況

鍋爐配置5臺中速磨煤機(jī)，磨煤機(jī)型號為MPS170HP—II，其中燃用設(shè)計煤種時，在鍋爐BMCR工況下，4臺磨運(yùn)行，1臺磨備用。4臺磨的總出力（按磨損中后期出力考慮）不小于鍋爐B-MCR工況燃煤量的110%。單臺磨煤機(jī)最小出力可在20%～25%負(fù)荷下長期連續(xù)運(yùn)行，單臺磨煤機(jī)最小出力11t。

1.3 磨入口一次風(fēng)流量測量現(xiàn)狀

目前，由于機(jī)組優(yōu)化設(shè)計，制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)入口混合一次風(fēng)管道直管段長度不理想，導(dǎo)致冷熱風(fēng)混合后，管道內(nèi)氣流分布非常紊亂，加之原測量裝置測點數(shù)量單一、安裝位置不合適等多方面因素，磨煤機(jī)入口混合一次風(fēng)流量存在波動較大、調(diào)節(jié)線性較差等問題，無法滿足磨風(fēng)量自動投入要求。

（1）在熱風(fēng)擋板、冷風(fēng)擋板均穩(wěn)定狀態(tài)下，磨入口混合風(fēng)顯示值有較大波動，波動范圍10～25t/h。

（2）當(dāng)熱風(fēng)擋板開度增大時，磨入口混合風(fēng)顯示值有變小現(xiàn)象，出現(xiàn)不同程度反趨勢。

（3）原磨入口混合風(fēng)常出現(xiàn)不同程度的堵灰現(xiàn)象，需頻繁吹掃，維護(hù)量大。

2 研究方向

冷熱風(fēng)混合后管道直管段條件很不理想，單純依靠改造一次風(fēng)量測量元件很難從根本上解決目前磨入口混合風(fēng)量投自動的根本問題，所以設(shè)計構(gòu)想一套完整的流量測量系統(tǒng)，首先通過風(fēng)場調(diào)平手段調(diào)節(jié)混合后流場到相對均勻值，然后通過測試試驗確定一次風(fēng)量測量裝置最佳安裝位置，同時把原測量元件更換為陣列式流量計。

主要研究方向包括：

（1）風(fēng)場分布均勻性研究。通過在管道內(nèi)部安裝多組節(jié)流元件，在冷熱風(fēng)混合處加裝擾流元件，改變冷熱風(fēng)混合方式，充分?jǐn)_流，最大程度保證冷熱風(fēng)混合均勻。

（2）溫度偏差研究。研究優(yōu)化后風(fēng)場各截面溫度分布偏差。

（3）磨入口混合風(fēng)測量元件設(shè)計位置研究。通過標(biāo)準(zhǔn)儀器，在優(yōu)化后的風(fēng)場多個位置進(jìn)行實際測試，找到最穩(wěn)定氣流分布位置。

（4）氣流分布偏差研究。對優(yōu)化后的風(fēng)場全截面氣流分布偏差進(jìn)行實際測試分析。

（5）氣流穩(wěn)定性研究。研究不同工況下氣流波動區(qū)間。

（6）跟隨性研究。研究測量值與表盤其他相關(guān)參數(shù)的一致性、同步性。

3 試驗方案

3.1 理論依據(jù)

風(fēng)道內(nèi)氣體平均流速用畢托管或者標(biāo)準(zhǔn)差壓測量儀器來進(jìn)行測量，風(fēng)道內(nèi)同一截面上的平均氣流速度V 用以下公式計算：

式中：ΔP為風(fēng)道截面氣體動壓的平均值，單位Pa，其計算公式如下：

式中，ΔP1、ΔP2....ΔPn為各測點的動壓值；n為所測量的點數(shù)；Kb為標(biāo)準(zhǔn)測量儀器流量系數(shù)。

ρ為風(fēng)道內(nèi)空氣密度，計算公式如下：

式中，Px為風(fēng)道內(nèi)空氣壓力，單位Pa；t為風(fēng)道內(nèi)空氣溫度，單位℃。

3.2 試驗步驟

（1）實測差壓值。啟動一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，相應(yīng)磨煤機(jī)的熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板及關(guān)斷門全開，冷一次風(fēng)管道調(diào)節(jié)擋板全關(guān)。調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)動葉開度，維持爐膛負(fù)壓-20～-50Pa，維持磨煤機(jī)入口混合一次流量為60t/h左右，利用標(biāo)準(zhǔn)畢托管或者標(biāo)準(zhǔn)測試儀器在磨煤機(jī)入口混合一次風(fēng)量進(jìn)行等截面實測，同時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）風(fēng)門特性試驗。①冷風(fēng)調(diào)節(jié)門全關(guān)，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門 按 照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%開度依次調(diào)節(jié)，待風(fēng)量顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄對應(yīng)數(shù)值。②熱風(fēng)調(diào)節(jié)門全關(guān)，冷風(fēng)調(diào)節(jié)門按照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%開 度 依次調(diào)節(jié)，待風(fēng)量顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄對應(yīng)數(shù)值。③冷風(fēng)調(diào)節(jié)門開度50%，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門按照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%開度依次調(diào)節(jié)，待風(fēng)量顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄對應(yīng)數(shù)值。

4 數(shù)據(jù)分析

（1）系統(tǒng)改造后，風(fēng)場分布均勻性得到了極大的提高。風(fēng)場分布共計測試30組數(shù)據(jù)，各個測點風(fēng)場分布的相對標(biāo)準(zhǔn)差最大為12.2%，平均相對偏差為5.4%。附表1。

表1

（2）溫度共計測試30組數(shù)據(jù)，各個測點溫度分布的最大相對標(biāo)準(zhǔn)差為4.20%，平均相對偏差為1.99%。附表2。

表2

（3）優(yōu)化選擇在線測風(fēng)元件在風(fēng)道內(nèi)的安裝位置，降低上下游風(fēng)道結(jié)構(gòu)對測量的干擾，風(fēng)量實際測試系數(shù)為0.973，風(fēng)量系數(shù)偏差為2.7%，滿足控制風(fēng)量系數(shù)偏差控制在3%以內(nèi)。附表3。

表3

5 應(yīng)用效果

關(guān)于磨入口一次風(fēng)流量精確測量的研究及應(yīng)用項目從投運(yùn)至今，取得了理想的投運(yùn)效果。磨入口混合一次風(fēng)流量顯示值穩(wěn)定，波動范圍較小，與熱風(fēng)擋板開度一致性、同步性吻合度較高，從根源上解決了原風(fēng)量系統(tǒng)無法投自動問題，自動投入品質(zhì)非常理想。

圖1 改造后風(fēng)門調(diào)節(jié)特性曲線

6 結(jié)語

綜上所述，關(guān)于磨入口一次風(fēng)流量精確測量的研究及應(yīng)用項目達(dá)到了預(yù)期效果，解決了困擾已久的磨入口混合一次風(fēng)流量波動大、投自動問題，點陣式流量計最終流量系數(shù)K與預(yù)置系數(shù)很接近，說明測量元件具有很高的測量精度；實測流量在機(jī)組冷態(tài)、啟爐、0MW至325MW至150MW負(fù)荷變化間，隨熱風(fēng)門開度、冷風(fēng)門開度、一次風(fēng)機(jī)檔板開度呈現(xiàn)良好線性測量值，解決了項目研究優(yōu)化前存在的問題，各性能指標(biāo)符合預(yù)期。因此，研究優(yōu)化后的一次風(fēng)測量系統(tǒng)完全滿足運(yùn)行需要。