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锅炉风粉在火力发电厂中的应用

锅炉风粉在线监测系统在火力发电厂中的应用 
    [摘 要]：新疆华电苇湖梁发电有限责任公司在2003年#1机组大修中，对#1炉一次风系统加装国电热工研究院设计制造的一次风粉在线监测系统。该系统采用该研究院开发的“差压法”锅炉一次风粉在线监测技术，通过测量一根一次风管的气流动压和一段一次风管的阻力进行计算，得到一次风速度和浓度的测量。同时，增加各层二次风量的监测。

    一、概述
    电站锅炉一次风粉分配均匀性是决定其运行性能的重要因素之一，合理配置各燃烧器的一次风速度和煤粉浓度是锅炉安全、经济运行的重要条件和保证。
    新疆华电苇湖梁发电有限责任公司#1发电机组，锅炉配备钢球磨中间储仓式乏气送粉制粉系统，每台锅炉配2台DTM320／580型钢球磨煤机，制粉系统通风量通过设在排粉风机入口乏气管道上的风门进行调整，乏气经2台排粉风机出口的分配风箱并通过调节阀分配至12根一次风管道，每个一次风喷嘴上、下均布置有一个二次风喷嘴，炉膛四角共布置有24个二次风喷嘴。

    风压测量系统采用一次元件为静压测量装置，用微压变送器将压力信号转换电信号通过电缆传输到二次仪表，此风压测量系统存在的缺点是：
    1、一次风只能测量风压，不能反映一次风的煤粉浓度；
    2、二次风风压测量一次元件由于离锅炉本体很近，为微负压区不能反映㈩实际二次风压的大小；
    3、由于整套风压测量系统测点多，需要大量的微压变送器到二次仪表之间传输电缆，且费用较高、故障多。

    为提高该锅炉运行的安全性和经济性，减少污染物的排放量，根据该炉一次风管道布置的实际情况，经可行性分析，采用了“差压法”锅炉一次风粉在线监视技术，测量和调节各燃烧器的一次风速和煤粉浓度，保证各燃烧器的风速和浓度在合理的范围内。同时为了更好地调整各层二次风喷口速度，还增设二次风喷口速度的在线监测功能，以提高该炉的运行控制水平。

    锅炉燃烧系统一次风粉在线监测装置的开发及应用，为运行中及时有效地进行锅炉燃烧优化调整提供了条件和依据。此项技术的开发和应用，克服了“热平衡法”对锅炉制粉系统型式的限制，适用于各种型式制粉系统，改善了“热平衡法”受煤质特性影响和维护工作量大的缺陷，使锅炉燃烧系统风粉在线监测装置更加成熟和完善，为锅炉运行人员提供了一种准确监控一次风粉分配均匀性的有效手段。

二、系统功能
    1、在线监测功能
    (1) 一次风管煤粉浓度在线监测和显示；
    (2) 一次风喷燃器出口速度在线监测和显示；
    (3) 二次风速在线监测和显示；
    (4) 以上数据均可以数值、棒状图、趋势图等方式显示；
    (5) 棒状图颜色指示当前参数的状态，绿色—正常、红色—报警、黄色—偏差大。

2、报警功能
一次风管内煤粉浓度过大、过小报警；
(1) 一次风喷燃器出口流速过高、过低报警。

3、诊断功能
(1) 堵管诊断，在一次风管有堵管趋势时，提示调整；
(2) 断粉诊断，在给粉机断粉时，提示处理。

4、数据管理功能
(1) 在线对系统参数进行修改设置；
(2) 通道数据查看功能；
(3) 历史数据查询、打印；
(4) 报警数据记录、查询。

三、工作原理
利用防堵防磨动压探针测量含尘气流中代表点的动压。该动压与气流速度、粉尘浓度有固定的关系，利用防堵静压测量装置准确测量某一代表性管段的阻力，该阻力也与气流速度和粉尘浓度有关。根据气流速度、粉尘浓度与测得的动压和阻力之间的关系及通过现场试验标定得出的系数，可以精确得出被测含尘气流的流速和粉尘浓度。

具有独创性防堵防磨动压探针和防堵静压测量装置是本测量系统的技术关键。采用小流量洁净压缩空气连续吹扫探针，解决了探针堵塞的问题；采用特殊材料解决了探针磨损的问题。该技术在电站煤粉锅炉工程应用中得到实践证明。利用这一测量系统进行含尘气流的流速和浓度的在线测量准确可靠、应用方便，风速测量精度可达±2％，浓度测量精度可达±5％。一次风粉在线监测系统如图1所示。

1、一次风喷燃器出口速度测量
从排粉机出口一次风联箱引出的一次风管，经过调节门、煤粉混合器等引至各燃烧器，共有12个燃烧器。风量测点安装在混合器前的乏气管道上，因乏气中含有煤粉，为解决风量测量探针的堵塞磨损等问题，故采用专利产品“防堵耐磨动压探针”。该探针采用小流量的压缩空气对探针连续吹扫，避免了探针堵塞同时不影响探针差压的测量精度。由于采用了连续吹扫，还免除了定期吹扫的维护工作量。该探针外表面喷涂耐磨金刚石涂层，可以保证在2年内正常运行。现场应用表明：该探针输出差压稳定、与气流速度相关性好、测量精度高，长期运行无堵塞现象。
由安装在一次风管上的动压探针测得一次风管内的气流动压后，经传压管接至微差压变送器，再将信号送入计算机进行风量计算，然后根据喷燃器喷口面积计算得到喷口流速。

3、二次风速测量
原理同一次风速的测量原理，只是二次风中含尘量很少，可采用普通防磨探针以减少投资。

4、数据采集系统
该系统采用工控机下带分布式数据采集系统，完成全部的数据采集和计算，将一、二次风喷嘴流速、一次风管煤粉浓度以各种形式显示出来，以指导运行人员操作。分布式数据采集系统由工业控制计算机和分布式数据采集板组成。数据采集板是一种智能式数据转换器，它负责完成数据采集和转换任务，然后通过快速串行方式把数据传送给主机。主机再通过计算转换成运行人员所能接收的数据。
这种组合方式可以提高系统的灵活性，减少各种干扰的引入，将大大节省电缆投资和现场布线工作。

5、数据处理与显示
通过数据采集板将数据输入计算机后，计算机根据测量到的动压、管道阻力等计算得到一次风速度、一次风煤粉浓度和二次风速度。在集控室增加一台显示设备，显示一次风喷口速度、一次风煤粉浓度、二次风速度等数据。

四、技术特点
1、防堵耐磨动压探针
采用小流量的洁净压缩空气对探针进行连续吹扫，避免了粉尘堵塞取压孔和传压管，同时由于该探针的特殊设计，吹扫压缩空气不影响探针动压的测量过程，可以保证探针差压的稳定性和准确性，且探针差压与气流速度的相关性良好。该探针外表面都有耐磨金刚石涂层，可以保证探针长期在含粉尘气流中运行。

2、防堵静压测点
采用小流量的洁净压缩空气对静压测点进行连续吹扫，避免了粉尘堵塞取压孔，同时该静压测量装置还设有撞击丝取压孔避免积粉，并设有强制吹扫装置，便于维护。

3、差压法一次风粉在线监测技术的优点
(1) 测量精度高，风速测量精度可达±2％，浓度测量精度可达±5％；
(2) 没有节流元件，对被测量管道系统不增加阻力；
(3) 动压探针采用小流量洁净气流连续吹扫，长期运行无堵塞问题，同时减少了维护工作量；
(4) 动压探针采用了特殊的防磨措施，长时间运行无磨损问题；
(5) 系统运行可靠性高；
(6) 系统没有活动部件，不易损坏，维护方便。

五、系统调试
1、系统检查
系统安装完毕后首先对整个系统作详细的检查，确保各传压管、吹扫管正确安装，并连接正确无误，各传压管无泄漏，并保证各变送器能够正常工作。完成计算机软件安装及调试，保证所有的数据均可正常地采集到计
算机中。

2、冷态标定
测速元件标定试验的目的是确定防堵探针的标定系数，用于计算管道内的风速，该系数将直接影响测量的精度。各探针需要在3个工况下进行标定，取3个工况的平均值作为该探针的标定系数。3个工况的风速应在正常运行时的风速范围内。在标定试验过程中，不得改变各风机出力及各风门的开度，以维持工况稳定，直到试验结束。标定步骤：
(1) 开启所需风机，待运行工况稳定后，开始试验；
(2) 用皮托管测量管道内气流平均速度；
(3) 记录防堵探针的输出差压值；
(4) 改变风速进行另两个工况的标定；
(6) 在完成所有系统安装工作及标定试验工作后，对整个系统进行检查，以确认所有信号准确无误。

3、热态调试
在热态下标定各一次风管段的阻力浓度修正系数，对所有信号进行热态检测和系统调试，在完成调试工作后方可投入运行。

六、结束语
自2003年新疆华电苇湖梁发电有限责任公司#1锅炉应用风粉在线监测技术对一、二次风风压测量系统进行改造，目前该系统运行稳定可靠、维护工作量少。风粉在线监测技术的成功应用，提高了锅炉运行的安全性和经济性，减少了污染物的排放量。故该技术发展前景广阔。

发布日期：2008-6-14　【返回】