一次風速測量裝置在145MW機組上的應用

步士喜 汪 波 曹德思

（山東里彥電廠，濟寧 273517）

1 概述

1.1 燃煤鍋爐加裝一次風速測量裝置的必要性

（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。

（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，降低爐堂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、二次風匹配比率以及二次風上、中、下各層的配風情況，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）對旋流燃燒器，每一個燃燒器的合理風煤配比就顯得尤為重要，有了監測系統，就能使每個旋流燃燒器都能在配風較好的狀況下運行。

由于氣固兩相流的復雜性，電站鍋爐一次風速測量裝置使用選擇中面臨難題：

1）流程中的管路受限于空間位置，往往不能滿足流量儀表對直管段長度的要求測量設備在氣固兩相流環境中長期可靠的運行，必須要防堵，不用采用定期反吹等手段就可以實現長期的免維護要求。

2）為了保證測量的準確度，測量設備必須要耐磨。只有測量設備在長期運行過程中，取壓裝置不產生任何變形、磨損，才能保證測量的準確度，才能為鍋爐的燃燒提供有用的運行參考參數。

3）必須保證測量設備的低壓損，減小對管道原有風阻的影響。在一次風管道中，由于已經根據風阻調平每管的速度，所以安裝測量設備后，要保證原有的運行狀況。而在大風道中，由于流速較低，較低的壓損可以降低風機運行速度，具有明顯的節能效果。燃煤電廠迫切希望安裝一種實用、運行可靠的電站鍋爐一次風速測量裝置在線監測系統。

1.2 山東里彥電廠#3機組（145MW）情況及原一次風速測量裝置簡介

山東里彥電廠電廠的#3機組（145MW）機組于2001年8月投產。鍋爐為上海鍋爐廠SG—455/13.7---M753型、超高壓、中間一次再熱、單汽包自然循環，固態排渣。制粉系統采用中間儲倉式制粉系統，配置2臺滾筒式磨煤機。一次風速裝置采用傳統的靠背管差壓測量裝置，由于被測量對象為含塵氣流，測量裝置容易堵塞增加維護工作量，測量結果不穩定、且不準確，而且磨損情況嚴重，加裝后完全起不到該有的監測作用。 經多方調研比較后,于2011年3月在#3機組大修期間改裝了DHFS型自清灰防堵、耐磨型風速測量裝置，該裝置具有防堵、耐磨功能，能夠保證熱態情況下由于工況變化情況下的風速變化，因此在加裝了風速在線檢測裝置后可以在熱態運行時及時通過調節鎖孔調平風速，隨時監測各個風管內的風速，改造取得了很好效果。

1.3 原一次風速測量裝置存在的問題

（1）由于一次粉管內為含塵風，測量裝置堵塞嚴重。原測量裝置在使用中吹入取樣管內的灰塵無法排出，容易造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時，冷、熱態的變化，管內的水氣凝結后與取壓管路中的灰塵形成硬塊，難以清除，從而造成測量裝置無法使用。只能采用調整一次風靜壓的方法來實現，但是傳統的靜壓測量方法，不能正常反映一次風道內的配風情況，這是由于各風道的長短、彎頭的多少、風門的開度、煤粉的濃度等各不相同，雖然測得的靜壓相差不大，然而進入爐膛參加燃燒的一次風量卻相差甚多。因此，用一次風靜壓來指導燃燒是不合理的，況且大多數鍋爐的參數是一次風速，如果把風速調勻了，不管是何型號的鍋爐，都將得到合理的燃燒工況。如果鍋爐一次風配風合理，各風道內風速均勻，就可保證鍋爐燃燒穩定，改善燃燒工況，提高鍋爐運行效益。通過測量一次風速，能有效判斷堵粉和斷粉現象。調整一次風速，可以控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐結焦和爆管。因此，準確測量一次風道風速對鍋爐安全經濟運行具有重要意義。

（2）一次風速管內風速較高，如果沒有很好的耐磨措施，原測量裝置磨損嚴重，影響測量效果。原一次風速測量裝置由于耐磨措施不當，往往在加裝后幾個月磨損嚴重，磨損后造成測點失效，由于在機組運行期間不能夠及時更換，造成機組運行安全隱患，頻繁更換一次風速測量裝置也給廠里造成重復投資浪費，增加了維修費用支出。

1.4 一次風速測量裝置改造的目的

(1)避免使用一次風靜壓來指導鍋爐燃燒，通過一次風速來指導鍋爐燃燒，況且大多數鍋爐的參數是一次風速，如果把風速調勻了，不管是何型號的鍋爐，都將得到合理的燃燒工況。如果鍋爐一次風配風合理，各風道內風速均勻，就可保證鍋爐燃燒穩定，改善燃燒工況，提高鍋爐運行效益。通過準確測量一風速，能有效判斷堵粉和斷粉現象。調整一次風速，可以控制鍋爐燃燒火焰中心，防止鍋爐結焦和爆管。因此，測量一次風道風速對鍋爐安全經濟運行具有重要意義。

(2)解決一次風量測量裝置經常堵塞的問題，減少檢修人員維護工作量。解決一次風速磨損問題，延長使用壽命，節約維護成本。

2 一次風速測量裝置改造的實施

2.1 一次風速測量裝置選型

我們對國內多家電站鍋爐一次風速測量裝置使用現狀進行調研，發現目前各傳統一次風速測量裝置在含塵風的測量上普遍使用情況不佳，主要故障表現就是精度低、堵塞嚴重。部分電廠在改造中加裝了在線反吹裝置，卻經常發生由于反吹掃壓縮空氣帶水造成探頭內積灰板結引起測量管路堵塞，或是由于反吹掃電磁閥漏氣影響測量準確性的現象。在對多種風速測量裝置改造應用情況進行分析后，同時根據我廠 改造試用情況并結合工程費用預算、施工量對比后，我們決定采用DHFS自清灰防堵、耐磨風速測量裝置對現有一次風速測量裝置進行改造。

2.2 DHFS自清灰防堵、耐磨型風速測量裝置的原理及特點

(1)測量原理：

一次風速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速。

(2)測量裝置特點：

1）耐磨：測量探頭采用AI2O3耐磨陶瓷，在1850℃燒結而成；

2）防堵塞：產品對防堵采取多種手段。

3）尺寸：靠背管尺寸￠50mm不銹鋼圓管，深入粉管部分外套耐磨陶瓷。

4）系統構成：

一次風速測量裝置主要由自清灰防堵塞一次測量元件、微差壓變送器、引壓管等組成。測速裝置把風管內的風速轉換成差壓，通過引壓管至變送器，變送器4～20mA DC輸出，直接進入DCS系統進行顯示，DCS系統中一次風風速的計算模型由我方依據設計及標定結果加以確定。

3 DHFS自清灰防堵、耐磨一次風速測量裝置改造實施

3.1 實施步驟

(1）在安裝部位搭設腳手架，以便人員作業。

(2）在安裝位置拆除保溫。

(3）準備安裝所需相關工具：切割機（乙炔）、電焊機，照明燈（黑夜作業使用）等。

(4）在一次粉管上安裝DHFS系列風速測量裝置，并加設標定孔。

(5）在離粉管近的平臺上放置變送器柜，并鋪設風速測量裝置與變送器之間的引壓管。

(6）安全鋪設變送器與DCS之間的電纜。

(7）在DCS中進行組態（由電廠熱控人員負責），生產公司提供組態模型；

(8）在一次風機啟動的狀態下，配合生產廠家對風速測量裝置進行冷態調試，根據調試的結果對組態系數進行修正，并出具調試報告；

3.2 改造效果

(1）提高鍋爐燃燒效率

在使用風粉在線監測系統運行時，哪個管內風速偏大或偏小均能一目了然。制粉系統啟停進程中，磨煤機出口門、噴燃器門是否開足或關嚴，司爐均能一清二楚。這樣就能保證鍋爐在較為合理的風煤比下運行，大大提高鍋爐燃燒效率。

(2）節約設備費用

a.若系統缺乏監測系統，火焰偏斜將會引起火嘴燒壞，而監測系統實施之后，則將徹底避免類似情況發生。按每臺爐每年燒壞3支計算，則可節約好幾萬。

b.若因局部結焦引起水冷壁爆管，將會給電廠造成巨額的經濟損失。

(3）節約維護費用

由于杜絕了爐膛偏心結焦，風管堵塞等，每年潛在的節省了大量的維修、維護費用、停爐停產造成的各種損失費用并延長了鍋爐壽命，折算至少每年數十萬元

(4）減少了檢修人員的熱工維護量。

4 經驗總結及建議

1.由于風管道振動可能會造成接頭松動導致管路泄漏引起測量不準，因此在施工中應將風量測量裝置與取樣管在接頭處焊接，以防止泄漏，并且整個取樣管路不安裝取樣門、平衡門、排污門。

2.在實際運行中需要注意的是要保證裝置到變送器之間的引壓管的泄露問題，如有泄露容易形成回路，會使灰塵通過裝置進入引壓管內，造成壓力信號波動，影響測量精度。使用橡膠軟管進行連接的需要注意老化漏氣問題。

5 結束語

1.山東里彥電廠#3機組DHFS自清灰、防堵型一次風速測量裝置改造完全達到了預期目標。

2.DHFS自清灰、防堵型一次風速測量裝置，由于在設計上根據電站鍋爐一次風及風道特點本身具備自清灰和防堵塞、耐磨功能，性能可靠，測量準確。

[1]段泉圣電站鍋爐送風流量測量方法研究[J].電力標準化與計量，2005，52(2)：19～21.

[2]謝伯達.關于鍋爐吹管系數計算方法的探討[J].熱力發電.2001年第4期.28～29.41