(贵州西能电力建设有限公司 贵州贵阳 550081)
摘要：某电厂300MW机组锅炉容量风量自安装以来，一直测量不准，影响了燃烧自动的投入，通过分析对其进行改进，解决了容量风量测量不准的难题。
关键词：容量风量 测量 改进
0 前言
近年来，随着发电机组容量的不断增大，其制粉系统的送粉管路长度也随之大大增加，各送粉管道阻力差也随之增大，并带来诸如管道积粉、入炉一次风量不均以及煤粉堵管等问题。锅炉燃烧的稳定性、经济性与一次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。如果燃烧器的一、二次风及风粉比例偏离正常范围，会导致不完全燃烧，降低锅炉效率。过低的煤粉浓度或断粉会导致锅炉灭火，而过高的浓度会引起送粉管道的堵管现象。一次风管给粉量的不均匀与各管道内风速差异的叠加，可能造成不同燃烧器出口的煤粉浓度和速度严重不均，导致火焰偏斜冲刷炉墙、在靠近炉墙区域局中心还原气体强而产生水冷壁中心高温腐蚀或结焦、热负荷不均匀、烟气侧和蒸汽侧温度偏差、无法优化低NOx运行、飞灰含碳量高等问题，影响机组运行的可靠性和经济，长期运行，容易造成水冷壁局部结焦、过热，甚至导致水冷壁、过热器爆管等事故的发生。
因此锅炉燃烧的优化调整是火电厂不变的主题，而燃烧自动的投入及调整则至关重要。但很多火电厂而由于锅炉设计的原因，磨机进出口的直管道都设计得非常短，使得燃烧调整的主要参数即磨机容量风量测量不准，已严重影响到运行人员对风量的判断和燃烧自动的投入。
1概述
某电厂4×300MW机组#2炉为W型火焰锅炉，于2003年投产。锅炉设计有四台磨机，每台磨机有两个容量风量测点，采用威力巴元件。由于容量风量指示不准，不能准确的调整进入磨机两端的容量风量不匹配，会造成磨机两端出力不一致，煤粉细度偏差大，对锅炉燃烧稳定性影响很大，燃烧自动投入效果不好，会导致燃烧调整恶化，容易引起锅炉熄火事故[1]。
2 存在的问题
300MW#1、#2炉磨机容量风量测量存在的主要是：
2.1易堵塞：容量风含粉尘多，粉尘细度只有几十到几百微米，有很强的粘附性；威力巴测量元件取样孔非常细小，而气体有一定的湿度，从而加快其取样孔积灰堵塞。
2.2易磨损：容量风风速较高，达到每秒几十米，且含粉尘，测量元件磨损严重。
2.3 测量不准：威力巴元件对直管段要求在5-6D，二容量风管道直管段较短、拐弯多等，管内流场很不均匀，造成测量不准。
以上原因造成年容量风量测量装置测量不准确，不能线性的反应挡板开度的变化，严重影响到锅炉的燃烧调整。
3 对几种流量测量原件的分析
流量产品的种类和品种繁多，差压式，电磁式，涡街式，浮子式，超声波，容积式和科里奥利式等[2]。应用最广泛的目前还是差压式。而差压式的主流产品是节流式（孔板，文丘里管或喷嘴等类产品）和动压头式（均速管）。测量气体的装置主要有以下几种。
3.1巴类流量计
巴类流量计采用插入式安装，管壁上拥有许多测量小孔。由于其管壁上是许多小孔，而测量环境极其恶劣，气体中含有大量粉尘，容易导致测量孔堵塞，造成测量不准确。直管段要求前20D后10D。
3.2热式流量计
热式流量计是利用恒功率的原理，通过带走的热量来算出流量。它的测量探头是导热管，属于一般材质，不能做到防腐防磨，也不能在外部涂防腐层，不能长期使用和保证长期稳定工作。
热平衡法测量时，管道中的潮湿气体会造成测量探头会受到腐蚀和黏附微粒，微粒在探头的温度传感器上形成绝缘层，使得系统响应时间变慢，不能实时反映流量。
3.3皮托管法
皮托管易堵塞、需加装反吹扫装置，不适宜流场复杂的环境灵敏度低和精度不高的缺点。
3.4超声波法
超声波法的探头易受到颗粒物的干扰，同样需要反吹扫，同时测量的是一条线，得到的是线平均而不是面平均流量，此外，流场复杂（如涡流、轴流等）的情况下测量不能保证测量精度。直管段要求前20D后10D。
3.5全截面多点阵列流量测量装置
该类装置适合安装在风道风道的管段上，而容量风管道现对较小，无法采用多少式阵列流量测量装置。
3.6双文丘里流量计
双文丘里风量测量装置是利用气流在文丘里管喉部流速增加，静压降低的原理制成的，该装置在内文丘里管管内及外文丘里管管外分别开孔测量静压，经过两级文丘里的放大，将风道实际动压放大10-20倍左右，适当调整文丘里管的截面收缩比，可以改变装置测得的压差和灵敏度。其技术特点是：
3.6.1在相同测量条件下，能产生较大的压差信号，输出信号稳定，相对误差较小；
3.6.2压力损失较小，不影响风道流场，不影响风机有效压头；
3.6.3工作条件要求低，对装置前直管段长度要求不高；
3.6.4安装方便，运行安全可靠、维护工作量小；
3.6.5对管道形状和结构没有特殊要求，圆形管道和矩形管道均可安装。
3 改进方法
3.1需求分析
由于容量风管道测量短、气体中粉尘大，流场复杂，原来用的威力巴测量装置测量不准，严重影响机组的安全经济运行和控制精度，因此对新的测量元件要求要达到：
3.1.1防堵：风量测量装置具有本质防堵功能，无需反吹装置。
3.1.2工作稳定：风量信号输出稳定，保证自动调节、保护、联锁等功能连续运行。
3.1.3精度高：测量装置具有一定的精度和准确度，能随相应挡板的开度线性变化。
3.1.4安装方便，不影响原有管道结构。
3.2改进方案
图1 流量计实物图
通过对上述几种测量装置的原理分析和现场实际需求，比较接近的方案是采用双文丘里流量计测量。但普通的双文丘里管并不能有效解决测量的准确性，因此要根据实际的管段和运行工况，采用了一种变异的双文丘里流量计来测量。该装置孔径大、带自清灰装置，不易堵塞；管壁厚不易磨损；动压放大倍数大测量的灵敏度高。改进后的装置如上图。
4 改进后的效果
将8套容量风测量装置安装到#2炉磨机容量风管道上。经过现场标定，标定数据与测量数据基本一致。通过调整磨机容量风门的开度，流量趋势的变化与挡板呈线性关系，能真实的反应挡板的开度变化。如下图：
图2 挡板开度与流量趋势图
该装置投运至今，运行可靠、稳定、不堵塞，保证了容量风量数据的准确性。解决了困扰多年的容量风量测量不准确的难题，为运行人员调整燃烧以及燃烧自动投入后优化运行提供了基础，为机组的节能降耗提供了有效手段。
参考文献:
[1]《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第六部分 防止锅炉炉膛爆炸事故
[2]赵燕平，杨平. 《电厂热工测量装置及控制系统试验技术》 第三章 压力流量测量仪表校验
作者简介:
梁飞（1972-），男，汉族，助理工程师，大学本科，电力系统及其自动化专业。主要从事热工专业的检修、调试方面的研究工作
论文作者:梁飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/22
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