淺談循環流化床鍋爐的熱工測點布置、選型及增改

何敏

循環流化床燃燒技術是20世紀70年代中期發展起來的新型燃燒技術，以其優良的環保性能、負荷調節特性好、良好的煤種適應性和高效的劣質燃料燃燒、易于實現灰渣綜合利用等優勢，在國內外發電行業中得到迅速發展和推廣。然而，循環流化床鍋爐燃燒對床溫床壓、爐膛差壓、料層差壓、分離器進口風溫和燃燒的各種風壓風量等熱工參數的控制要求非常高，一旦達不到，容易造成鍋爐出力不足、燃燒效率低、結焦、部件磨損嚴重、返料器堵灰等不良后果。筆者十年來參與了三臺循環流化床鍋爐的熱工測點布置和儀表選型的設計、建設、投用并接手負責維護、維修和技術改造，為了滿足鍋爐穩定運行的要求，通過摸索和總結，陸續對原有設計進行了必要的改動和增加，達到了預期的效果?，F以150t/h循環流化床鍋爐為例作簡要論述。

湖南省湘衡鹽化有限責任公司熱電廠現有循環流化床鍋爐和背壓式汽輪發電機組各3臺。其中2003年投產1臺75t/h鍋

爐和7.5MW 汽輪發電機組；2004年投產75t/h鍋爐，配用早年投產的3MW汽輪發電機組，均采用浙大中控JX-300X型DCS集散控制系統；2008年投產1臺150t/h鍋爐和15MW汽輪發電機組，采用杭州和利時MACSV集散控制系統。主蒸汽進汽輪發電機做功后分為排汽和抽汽兩路，經減溫減壓后送往真空制鹽廠蒸發罐和干燥床。150t/h鍋爐工藝總貌和測點布置如圖1所示。

一、溫度測點、選型和改進

1.溫度測點布置

（1）爐膛側12點：密相區床溫4點，左右各2點；沸騰層上部溫度2點，左右各1；爐膛出口溫度2點，左右各1；風室風溫2點，左右各1；熱煙氣發生器出口溫度2點，左右各1。

（2）返料器溫度2點，左右各1。

（3）煙溫、風溫16點：高溫過熱器進出口煙溫各兩點，左右各1；低溫過熱器出口煙溫2點，左右各1；上、中、下級省煤器出口煙溫各1點；一次熱風溫度2點，左右各1；二次熱風溫度2點，左右各1；下級空預器進口風溫1點；排煙溫度2點，左右各1。

（4）汽水系統21點：汽包壁溫12點，K型M8螺釘固定感溫片；過熱蒸汽溫度、主蒸汽溫度各1點，K型鎧裝熱電偶；低過、高過、省煤器三組出口集箱溫度各2點，左右各1；給水溫度1點。

（5）輔機溫度39點：①給水泵電機溫度7點，2臺14點，如圖2所示；②一、二次風機、引風機溫度設計為7點，共21點，如圖3所示；③返料風機2臺，軸承溫度各2點。

2.測溫元件選型

爐膛內和煙道高溫區全部采用K型耐磨抗振熱電偶，Ф20不銹鋼保護套，活動法蘭式，中間以石棉繩填充。煙道低溫區和水溫則選用PT100鉑熱電阻，螺紋安裝。

給水泵和風機是鍋爐運行的重要輔機設備，其電機各部分溫度不得超過國家標準的允許值，否則會直接影響電機的使用壽命，嚴重的可能燒壞電機，因此必須對電機的定、轉子繞組和軸承溫度進行準確的測量和監控。電機測溫元件均采用PT100端面鉑熱電阻，從使用情況來看測量精度和靈敏度是能夠滿足要求的。

3.改進

（1）密相區床溫和返料溫度原設計為K型熱電偶，因床溫經常保持在900～950℃，有時甚至會超1000℃，且密相層磨損特別厲害，因此使用不到三個月套管磨穿、熱電偶芯燒斷，后改為S型Ф25不銹鋼套管，且前端加有300mm長的金屬基體堆焊層耐磨頭。改造后效果顯著，套管平均使用壽命延長到6～10個月，定期更換套管情況下熱電偶芯可持續使用2～4年。

（2）主蒸汽溫度熱電偶原設計為Ф16mm不銹鋼保護套管，高溫高壓環境下抗熱沖擊性能差，經常穿孔漏氣，后改為M33*2不銹鋼錐形保護套管，顯著提高了熱電偶的測量穩定性和延長了使用壽命。

二、壓力測點、選型和增加

1.壓力測點布置

主蒸汽壓力、集汽聯箱壓力各1點；汽包壓力2點；點火油壓1點；一次風機、二次風機出口各2點；風室風壓2點；播煤風風壓2點；密相區床壓2點；爐膛出口壓力2點；高、低溫過熱器進口負壓各2點；上、中、下三級省煤器進口負壓各2點；上、下級空預器進口負壓各2點；排煙處負壓2點；引風負壓2點。

2.壓力元件選型

爐膛、分離器和尾部煙道取壓點加裝防堵風壓裝置，裝置與爐墻成40°斜角，取樣管為Ф16不銹鋼管，壓力變送器分區集中安裝在室內，便于維護維修和防塵防凍。使用情況良好，多年來測量穩定、精確，基本無故障。

料層差壓和爐膛差壓是通過DCS系統軟件分別將床壓和爐膛出口負壓與風室壓力相減計算得出。

3.增加點

為加強對返料系統的控制，在返料器的兩個室分別增加了返料風壓和松動風壓兩個壓力測點，在旋風分離器腿部增加了返料器負壓測點，方便調節返料風機開度大小，判斷返料狀態，是否堵灰等，共6點，現已成為運行中不可或缺的重要參數之一。

三、流量測點、選型和改動

1.流量測點布置和改動

流量測點原設計：給水流量、減溫水流量、主蒸汽流量、點火油流量、回油流量、播煤風風量、返料風量、一次風總風量、二次風總風量。總結了2臺75t/h鍋爐運行經驗，取消了點火流量、回油流量，改為用點火油壓來調節；取消了播煤風風量，改為用播煤風風壓來調節；將返料風量的取壓測量位置由羅茨風機出口總管改為分別在兩個返料器的進口風管上安裝流量計，便于更清楚地觀察和監控左、右兩邊的返料情況。另外，根據公用計量需要還增加了外送至制鹽廠的蒸汽流量。這些改動均取得了非常好的效果。

2.流量計選型

流量是一個動態量，處于運動狀態的液體不僅可能存在黏性摩擦作用，還會產生不穩定的旋渦和二次流等復雜現象，因此流量計的選擇和使用要根據生產要求，從被測流量的性質及流動情況出發，注意管道布置方向、流動方向、上下游管道直管段長度、管道口徑、維護空間、管道振動、接地、環境溫濕度等多方面因素，綜合考慮測量的安全性、準確性和經濟性。從多年使用情況來看，流量計的穩定性和準確性還是可以滿足運行要求的。

給水流量選用標準孔板，法蘭取壓；減溫水流量選用一體化數字渦街流量計；主蒸汽流量選用長徑噴嘴，徑距取壓；外送蒸汽流量選用V型錐流量計，標準取壓；一、二次風總風量選用機翼測風裝置，標準取壓；返料風量選用德爾塔巴流量計。

四、其他重要測點

1.物位

汽包水位是鍋爐最重要的參數之一，水位計更是鍋爐三大安全附件之一。除了兩套電接點水位計，還采用兩臺攝像機對就地雙色水位計進行實時監控，信號傳輸至控制室32寸液晶電視屏幕顯示。另外，配有三套雙室平衡容器配差壓變送器，信號進DCS系統。

2.氧量

煙氣含氧量是鍋爐燃燒情況的晴雨表，氧量表既可以幫助調整燃燒狀態，又可以很直觀地幫助運行人員對異常情況做出準確判斷。在省煤器出口煙道兩側流通好的位置各設一個氧量測點，探頭安裝點附近無人孔門或漏風點、無吹灰設備、無機械振動、煙氣壓力變化不大。探頭水平安裝，稍向下傾斜，保持與水平有20°的夾角，防止水蒸氣殘留在探頭內。

3.電動執行機構

電動執行機構是實現集散控制自動化的現場控制儀表，能夠替代人工操作，既可降低工人的勞動強度，又可提高操作的及時性、穩定性和安全性?？刂泣c分布見圖4。

給水主調、副調，運行風門（左、右），一次風、二次風、引風機的風門均由電動執行機構實現遠程調節。其中，風機調節在運行中一般以變頻器調速為主，風門全開，電動執行機構調節為輔。汽包水位和爐膛負壓實現自動控制。返料風機一開一備，因選用變頻電機已取消電動門。

通過近5年的實際運行證明，對150t/h循環流化床鍋爐熱工儀表測點布置、選型和增改基本能夠滿足生產運行的需要。應該看到，不同工藝有其不同特點，應用中必須結合運行的實際情況和操作的真實需求進行分析和摸索實驗，才能保證技術改造有效、可靠。

參考文獻：

[1]任永紅主編.循環流化床鍋爐實用培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]王樹青，樂嘉謙主編.自動化與儀表工程師手冊[M].北京：化學工業出版社，2010.