自清灰防堵型風量測量裝置在300MW鍋爐上的應用

摘要：電廠鍋爐二次風測量一般采用機翼型、阿牛巴等測風裝置，由于被測量對象為含塵氣流，測量結果不穩定、不準確，影響鍋爐自動投入率。本文介紹了自清灰防堵型風量測量裝置的原理、構成、特點，在鍋爐二次風量中的應用，由于測量穩定準確，保證了鍋爐運行的安全性，提高了自動投入率。

關鍵詞：二次風量測量 自清灰防堵裝置 自動投入率

0 引言

某電廠3×300MW機組鍋爐采用是由東方鍋爐廠有限責任公司設計生產的亞臨界參數中間再熱自然循環鍋爐，型號為DCl025／17.4-114，單爐膛、“W”火焰燃燒方式。制粉系統采用正壓直吹式制粉系統，每臺鍋爐配置3臺BBD4062型雙進雙出鋼球磨煤機。該廠4號機組于2006年10月3日投產，該鍋爐二次風量主要參與的保護和自動有：二次風量與一次風量的和構成總風量?？傦L量低于30％觸發鍋爐MFT；二次風量參與送風自動調節。鍋爐安裝時采用阿牛巴測風裝置，由于測量結果不穩定，導致鍋爐不能燃燒自動，且總風量因為二次風量突變而發生改變造成多次機組非停。

1 概述

由于測風元件(機翼、文丘里管、笛形管、背靠背管、阿牛巴管等)全壓口迎著氣流，氣體中的粉塵就會長驅直入這孔徑很小的全壓口，同時，由于氣體及粉塵與測風元件發生摩擦，產生靜電，使粉塵粘結在全壓口和負壓口，因此即使測量一般未經過濾的空氣(如回轉式空預器后的熱空氣)測風元件使用時間長了也會堵塞，若是測量氣粉混合物(如磨機出口，給粉機出口一次風壓等)的測風元件更易堵塞，這種堵塞發生在測風元件內部，只能用壓縮空氣定時吹掃的辦法加以解決。目前許多電廠鍋爐的一、二次風風量及制粉通風量測量一般采用傳統的機翼型測風裝置、阿牛巴或威力巴測量裝置。然而，由于制粉系統布置空間限制，測風裝置所處的位置氣流不穩定，流場冷熱態差別大，熱態時不同工況的流場差別也大，進而影口自到測量的準確性：另外測量裝置其灰塵只進不出，容易堵塞，測量一次元件堵塞問題始終未能得到解決，使得熱工維護工作量很大，而且有的測風裝置壓力損失也較大。

2 電廠鍋爐增設自清灰防堵型風量測量裝置的原因

大量運行實踐表明：鍋爐一、二、三次風風量匹配合理，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、三次風量根據鍋爐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，效率也將顯著提高。目前有些測風裝置因自身的缺陷，對含塵氣流測量時，灰塵只進不出，造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時，冷、熱態的變化，所形成的水汽與測風裝置感壓管路中的灰塵會形成硬塊，很難清除，造成所測量的風量不準確。

該電廠二次風量測量中出現的問題有：①容易堵塞，隨著機組投產時間增長，吹掃間隔越來越短，至少每周要吹掃一次；②低負荷時，風量測量不穩定也不準確。因為二次風量的問題，電廠送風自動被迫解除，從而影響整個燃燒系統。通過對其他電廠的調研并結合本廠實際情況，該廠選用了自清灰防堵型風量測量裝置，對4號爐二次風測量裝置進行改造。該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，大大提高了鍋爐的自動投入率，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，自投運以來，取得了良好的經濟效益。

3 自清灰防堵型風量測量裝置一次測量元件原理

自清灰風量測量裝置是基于靠背測量原理，測量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內，當管內有氣流流動時，迎風面受氣流沖擊，在此處氣流的動能轉換成壓力能，因而迎面管內壓力較高，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，其大小與管內風速有關，風速越大，差壓越大：風速小，差壓也小，因此，只有測量出差壓的大小，再找出差壓與風速的對應關系，就能正確地測出管內風量。

為了解決堵塞問題，一次測量元件上增設了自清灰裝置，首先在垂直段內懸掛了清灰棒，該棒在管內氣流的沖擊下作無規則擺動，起到自清灰作用。其次，設計時與垂直管段連接了一根斜管，斜管與垂直管內間有節流孔，引壓管是從斜管中部引出，斜管起到二次沉灰作用。

由于風道截面比較大，直管道段比較短，僅一個測量點是不夠的，為了能夠準確測量風道流過的風量，自清灰防堵型風量測量裝置采用了風道截面上布置多個測點的測量方式，即依據測量原理，根據各風道截面尺寸的大小、直管段長短等其他因素來確定測量的點數，然后將許多個測量點等面積有機地組裝在一起，正壓側與正壓側相連，負壓側與負壓側相連，正、負壓側各引出一根總的引壓管，分別與差壓變送器的正、負端相連，測得截面的平均速度。如圖所示：

4 自清灰防堵型風量測量裝置的功能特點

4.1防堵塞。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，不需要外加任何壓縮氣體進行吹掃，完全可以做到長期運行免維護。

4.2性能穩定、調節線性好。

4 3適應各種現場安裝環境。由于電廠鍋爐一、二次風總管直管段安裝條件在許多場合無法滿足，而且風道截面大，流速在截面上容易分布不均勻，為了確保測量精度，可以將多個風量測量探頭進行等截面多點布置，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，這樣的組合風速測量裝置對風道的直管段沒有太多要求。

4.4節能。采用插入式布置，對于整個大風道來說，組合風速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。

5 自清灰防堵型風量測量裝置安裝方式及校驗方法

5.1在直管段上按照前100％后20％的原則確定安裝位置，在距離風量測量裝置500mm-1000mm的位置加裝置校驗接口。安裝時.①在確定的位置開孔，開孔尺寸宣稍大于裝置尺寸；②將裝置所配法蘭按氣體流動方向焊接在開孔位置，確保無泄漏，注意裝置與風道應同心；③將標準螺紋接頭連接取壓管，連接變送器及信號線纜。

5.2校驗時：①按規定啟動空預器、引送風機等鍋爐輔機設備；②依次調整各風門和檔板開度，保持爐膛負壓在允許范圍內；③保持運行工況穩定，開始測試，同時記錄操作員站相關數據：④分別調整風量至100％、75％和50％，待穩定后繼續測試；⑤將試驗數據計算處理，給DCS提供數學公式，修改DCS參數設置。

6 自清灰防堵型風量測量裝置計算的數學運算公式

風量計算的數學運算模型的公式為：

Q=K*A*f(I，T)=K*A*f(△P，T)(m3／h)*

式中：

K、K’為風量裝置的出廠運算校正系數；

A為風量測量裝置安裝處的面積

T為風速(量)所對應的風溫，單位℃；

AP為風量測量裝置輸出差壓，單位Pa；

I為差壓變送器輸出的4-20mA電流采樣輸入值，單位mA。

風量Q的單位可以分別為m³／h，t，h或Nm³／h

7 應用情況

7.1某電廠4號鍋爐二次風量采用自清灰防堵型風量測量裝置，由于測量較準確，再沒發生過總風量低導致鍋爐MFT，測量裝置也從未堵過，減少了大量的維護工作量，而且從煙氣含氧量數據來看，也提高了鍋爐燃燒的穩定性。

7.2自清灰防堵型風量測量裝置幾乎沒有壓損，由于本身具備的自清灰、防堵塞功能，使裝置性能可靠、免維護，風量顯示穩定，調節線性好。