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1、某電廠300MW機組鍋爐風量風速改造方案1 概述該電廠300MW機組鍋爐采用美國B&W公司雙拱爐膛,W形火焰鍋爐；制粉系統為雙進雙出鋼球磨煤機配冷一次風機正壓直吹式系統。現該鍋爐的一次風、二次風測量均采用了威力巴均速管流量計，由于沒有足夠的直管段，并且被測量對象均為含塵氣流，測量結果不穩定、且不準確，而機組自動基于風煤比控制策略，結果導致鍋爐不能燃燒自動，機組無法自動協調運行。為此建議對鍋爐一次風、二次風測量進行改造,采用PBS多點防堵陣列式風量測量裝置來測量風量，由于PBS防堵陣列式風量測量裝置是一種實現氣體流速多點測量的裝置，并且有非常優良的防粉塵堵塞的功能,可確保風量測量的準確性，保證鍋2、爐自動能正常投入。2 改造目的燃煤鍋爐風量匹配合理，燃燒工況就會明顯改善。對鍋爐進行燃燒優化調整，概括起來就是就是將一、二次風量根據鍋爐負負荷和不同的煤種進行合理的調節，風量調節好了，鍋爐燃燒狀況必將明顯改善，爐效也將顯著提高。燃燒參數的選擇對鍋爐的經濟性有十分重要的影響，特別是燃燒器各調節擋板的開度及風量大小對鍋爐的飛灰可燃物有直接的影響，應根據各燃燒器的著火情況加以仔細的調整。實際測試表明，經過燃燒參數的優化選擇可使鍋爐的熱效率提高1%以上，同時鍋爐輔機功耗明顯下降，二者可使機組的供電煤耗下降5g(kW*h)以上，由此而產生的經濟效益是十分巨大的。3 目前存在問題目前該電廠300MW機組鍋3、爐其一、二次風風量均采用了威力巴均速管流量計，由于威力巴均速管流量計裝置自身的缺陷，客觀存在以下缺點：1）、易于堵塞 由于必須通過檢測孔來測流量，只要流體中有粉塵、固體顆粒、凝析物等，堵塞就難以避免。并非如廠商所說在探頭正前方形成了高壓區，粉塵不易進入。一旦堵塞檢測孔，就會造成輸出差壓減小，最終無法測量，嚴重威脅到鍋爐的安全運行。2）、準確度較低威力巴流量計屬于均速管類，只能通過檢測桿來反映流速，無論在上面取了多少個測點，也只能反映管道截面直徑（或寬、高）上的流速分布，在直管道達不到足夠長要求時，這些點就失去代表意義，準確度難以優于3%。通過對其他電廠的調研并結合本廠的實際情況，建議采用PBS4、防堵型陣列風量測量裝置。PBS防堵型陣列風量測量裝置由于本身具備的自清灰和防堵塞功能，它可以確保長期測量的準確性，能及時地反映各風管內風量的大小，隨時調整鍋爐運行，讓鍋爐始終在較經濟的工況下運行，可大大提高了鍋爐的自動投入率。而且防堵型陣列風量測量裝置壓力損失小，節約送、引風機電量，可取得良好的經濟效應。4 PBS防堵型陣列風量測量裝置的工作原理特點PBS防堵型陣列風量測量裝置是根據ISO3966封閉管道中流體流量的測量-采用皮托靜壓管的速度面積法國際標準而設計制造，基于S型畢托管測量原理，測量裝置安裝在管道上，其探頭插入管道內，當管道內有氣流流動時，迎風面受氣流沖擊，在此處氣流的動能轉換成壓5、力能，因而迎風面管內壓力較高，其壓力稱為“全壓”，背風側由于不受氣流沖壓，其管內的壓力為風管內的靜壓力，其壓力稱為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱為差壓，其大小與管道內風速有關，風速越大，差壓越大；風速小，差壓也小，風速與差壓的關系符合伯努利方程：v=式中：v表示風速，單位：m/sK表示測量裝置系數P表示差壓，單位：Pa表示氣體密度，單位：kg/m3對于含塵氣流，為了解決堵塞問題，PBS防堵型陣列風量測量裝置裝設了動能驅動防堵塞裝置，在管道內氣流的沖擊下使清灰器作無規則擺動，起到自清灰作用。發電鍋爐的風管風道直管段一般比較短，管道截面積上的流場很不均勻，有的部位甚至有回流產生。當風道的截面積較大時，6、單點測量風道內的風量是不科學的，甚至其測量的數據無任何意義。PBS防堵型陣列風量測量裝置采用等截面網格法陣列布置多個測點的方法，測得同截面的平均速度，采用的選點方法為ISO3966封閉管道中流體流量的測量-采用皮托靜壓管的速度面積法和ISO 7145:1982圓形截面封閉管道中流體流量的測定 -在截面的一點上測量速度的方法國際標準中規定的等面積法。對于各種形狀的風道，可根據現場實際情況確定所需測點的數量、測量裝置的數量和布置方式等。總之，PBS防堵型陣列風量測量裝置功能特點：1）徹底解決了含塵氣流風量測量裝置的信號堵塞問題，風量測量裝置本身具有利用流體動能進行自清灰防堵塞的功能，絕對不需要外加7、任何壓縮氣體進行吹掃，無論氣體含塵濃度多大，完全可以做到長期運行免維護。2）風量測量裝置性能穩定，調節線性好。3）為了確保測量精度，將多個風量測量探頭進行等截面網格法多點布置，然后將各測量裝置的正壓與正壓、負壓與負壓相互連接，最終引出一組信號到變送器，這樣的組合風量測量裝置對風道的直管段沒有太多要求,一般只要求直管段長度不小于管道的當量直徑即可。4）采用插入式布置，對于整個大風道來說，組合風量測量裝置的擋風面積幾乎可以忽略不計，因此，其對整個風道流體的壓力損失幾乎沒有，節能效果十分顯著，且安裝方便。 PBS系列防堵陣列式風量測量裝置主要技術指標 測量精度：1.5%；探頭材料：321不銹鋼（1C8、r18Ni9Ti）；探頭長度：0.26.0m（根據風道尺寸確定）；測點距離：0.11.0m（根據系統需要確定）；風管風道最小直管段：0.5d: 動壓輸出接口：M201.5內螺紋；測量介質：空氣或其它低濕度、含塵氣體；工作溫度：-50+450PBS系列防堵陣列式風量測量裝置與其它風量測量裝置性能的比較目前在電站鍋爐上有多種風量測量裝置在使用，由于其工作原理與結構的不同，各有特點，以下將主要的幾種風量測量裝置進行比較。表：幾種風量測量裝置特點對照表特點產品名稱優點缺點均速管型插入式，安裝方便；阻力小，節能性能好；反應速度快；可實現多點布置測量大風道平均流速。取壓口易堵塞，運行維護量大，不適宜含粉介9、質風量測量。文丘里型插入式，安裝方便；阻力小，節能性能好；反應速度快。取壓口易堵塞，運行維護量大，不適宜含粉介質；如果單點布置，不適宜大風道的風量測量。機翼型反應速度快；多點測量大風道平均流速。體積大，安裝不方便；風道阻力大，不節能；取壓口易堵塞，運行維護量大，不適宜含粉介質。熱式氣體流量計插入式，安裝方便；阻力小，節能性能好；非差壓方式測量，不存在堵塞問題，運行維護量小；低流速精度高。熱傳導方式測量，存在滯后現象；價格高；無方向性；電極上的積灰會影響其測量準確性；如果單點布置，不適宜大風道的測量。PBS系列防堵陣列式風量測量裝置插入式，安裝方便；阻力小，節能性能好；反應速度快；防堵塞，高濃度10、的煤粉氣流也能適用，運行維護量小；多點測量大風道平均流速。不適用小直徑的風管。5 該電廠300MW機組鍋爐風量測量裝置改造實施方案5.1 雙進雙出磨煤機入口一次風量一次風量的大小對鍋爐燃燒經濟性的影響很大，一次風量調節合適既對鍋爐燃燒有利，又不會導致一次風管的堵塞。過高的一次風量將使煤粉著火推遲，火焰中心升高，導致飛灰可燃物和排煙溫度上升，對鍋爐的經濟性產生不利的影響；在保持送風量不變的情況下，一次風量的增加必然使爐膛出口氧量增加，從而降低鍋爐的經濟性；而且，隨著一次風量的增大，磨煤機出口煤粉也將逐漸變粗，這對鍋爐的燃燒是十分不利的。 根據現場情況，由于磨煤機入口一次風直管段較短，截面風速容易11、分布不均勻。為了確保準確測量風量，擬在風道截面上按等截面網格法多點測量原理布置2支探頭共6個傳感器測點，測得同截面的平均速度，是為了確保準確測量風量，將2個風量測量探頭的正壓側與正壓側相互連接、負壓側與負壓側相互連接，引出一組正、負壓信號至差壓變送器。由于在風道截面上嚴格采用標準的網格多點式布置、且測量裝置本身具備的自清灰和防堵塞功能，幾乎沒有壓損，裝置性能可靠，可保證風量顯示穩定準確。真正做到了長期免維護運行。測量探頭布置方式示意圖見圖1。推薦型號：PBS95-N-1000-200-32。5.2二次風箱入口分風量二次風箱入口風道直管段比較短，管道截面積上的流場很不均勻，有的部位甚至有回流產生12、。空氣預熱器熱面元件上積灰被加熱的熱風帶到送風里，當鍋爐啟、停爐時，冷、熱態的變化所形成的水氣與測風裝置感壓管路中的灰塵會形成硬塊，很難清除。PBS防堵型陣列風量測量裝置由于本身具備的自清灰和防堵塞功能，可以確保長期測量的準確性，能及時地反映各層風量的大小，隨時調整鍋爐運行，讓鍋爐始終在較經濟的工況下運行，大大提高了鍋爐的自動投入率。而且防堵型陣列風量測量裝置壓力損失小，節約送、引風機電量，可取得良好的經濟效應。為了確保準確測量風量，擬在風道截面上按等截面網格法多點測量原理布置16個風量測量點，測得同截面的平均速度，是為了確保準確測量風量，將16個風量測量探頭的正壓側與正壓側相互連接、負壓側與13、負壓側相互連接，引出一組正、負壓信號至差壓變送器。測量探頭布置方式示意圖見圖2。推薦型號：PBS50-N-2000-200-82。5.3 磨煤機出口一次風速燃煤鍋爐一次風管內（或噴口）風速調整均勻，鍋爐燃燒工況必將明顯改善，鍋爐效率也將提高。具體說有如下幾方面作用：1）使鍋爐配風合理，燃燒比較穩定，可有效地降低排煙溫度、降低飛灰含碳量、降低煤粉的機械及化學不完全燃燒熱損失，提高鍋爐效率。2）能合理地調整風粉比例。將一次風管道系統中的阻力調平后，各一次風管內的流速大小能間接地反映出管內煤粉濃度的大小。若某一管內煤粉濃度增加，由于輸送煤粉的阻力增加，則管內風速就會降低，反之就會升高。因此，司爐能依14、據一次風管內風速的大小來確定風管內煤粉濃度的相對大小。3）能有效地防止堵管或斷粉現象的發生。當某一次風管內煤粉濃度過大，流速降低出現堵管跡象，或管內煤粉濃度過稀，流速過大出現斷粉跡象時，司爐能依據風速的變化作出正確的判斷。4）能有效地控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐局部結焦，同時也能有效地防止火焰偏斜，降低爐膛出口兩側煙溫的偏差，防止水冷壁及過熱器爆管。5）對直流燃燒器，能合理地確定一次風匹配比率以及各層的配風情況，是正塔型、倒塔型或是束腰型等配風方式，司爐能一目了然。6）對一次風實施在線監測等于對制粉系統的通風量實施了在線監測，有利于制粉系統的安全和經濟運行。7）可大大地減少鍋爐冷態空氣動力場15、試驗的工作量。對于高濃度的煤粉氣流或含塵氣流，要長期準確地測量出管道內風速，必須要解決二個問題，一是堵塞問題，二是磨損問題。PBS50系列防堵耐磨型風速測量裝置，較好地解決了堵塞和磨損問題。為了解決堵塞問題，首先在感壓口設計了防堵塞裝置。其次在取壓口設計了自動回流管，即在垂直管段上連接了一根斜管，斜管與垂直管之間有節流孔，引壓管從斜管上引出，斜管起到了灰塵自動回流的作用。為了解決耐磨問題，探頭的插入部分采用了剛玉耐磨材料。測點布置見圖35.4現場安裝及標定PBS系列防堵耐磨型風量測量裝置安裝非常簡便，可在風道上開孔焊接法蘭式安裝底座，然后將風量測量裝置插入并用緊固件緊固即可。對于每個風道中的多16、支風量測量裝置，應先用儀表管分別將每支風量測量裝置全壓側與全壓側、靜壓側與靜壓側連接，然后再分別連接到差壓變送器的正、負壓側（可連多臺差壓變送器）。測量裝置出廠前的測量精度與流量系數k通常是通過實驗室風洞測試得出的，是常規條件下的流量數據，現場被測介質的流場與實驗室風洞中的流場會有很大差異，因此為了保證測量系統的現場測量準確性和在不同運行工況下線性度，對測量裝置進行現場校驗是必要的，也是必須的。如條件允許，最好做3個工況，一般做2個工況的校驗就可以滿足要求。對于燃煤鍋爐按照GB10184-88電站鍋爐性能試驗規程、磨煤機試驗規程（DL467-92）或ASME試驗規程PTC4.1、PTC4.3規17、定及有關測試方法進行試驗。現場校驗采用符合標準的高精度儀器，在風道的截面上應用網格法測量多點的流速，經計算得到風道截面的平均流速。 DCS或相關儀表可以正常投入運行，差壓變送器校驗完畢，零點準確； 按運行規程啟動有關的風機和輔助設備； 按照正常運行的方式設置各風門、擋板開度，維持爐膛壓力在允許范圍內； 將被校驗風道的風量調整到額定運行工況的90100%； 維持目前的運行工況與參數不變，通知試驗人員開始測試，記錄防堵陣列式風量測量裝置的輸出差壓或DCS及相關儀表示值, 同時記錄風機電流； 分別調整風量至額定運行工況的75%和50%，工況穩定后繼續測試,直到試驗結束； 在試驗中如遇特殊情況，立即中斷試驗，按照運行規程處理； 將試驗數據進行計算處理，給DCS提供數學模型，或設定顯示儀表的相關參數，顯示單位可根據需要選擇m/s、m3/h、km3/h、Nm3/h、kg/h、t/h、等； 編寫試驗報告等。徐州東興電力技術有限公司張召柱 地址：江蘇省徐州市大學科技園3區7號 電話：0516-8384-5092傳真：0516-8386-3655