鍋爐結(jié)焦早期報(bào)警設(shè)計(jì)研究

翟耀坤

（蘭州西固熱電有限責(zé)任公司,蘭州 730060）

鍋爐結(jié)焦早期報(bào)警設(shè)計(jì)研究

翟耀坤

（蘭州西固熱電有限責(zé)任公司,蘭州 730060）

鍋爐的結(jié)焦是普遍存在的問題,嚴(yán)重的結(jié)焦甚至?xí)?dǎo)致鍋爐被迫停爐,極大地影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐結(jié)焦的原因是多方面的,涉及到鍋爐的設(shè)計(jì)、燃燒器的設(shè)計(jì)布置、設(shè)計(jì)煤種以及實(shí)際運(yùn)行煤種的特性及其差異、爐內(nèi)氣流的空氣動(dòng)力場狀況等等。通過對(duì)鍋爐水冷壁溫、過熱汽溫、鍋爐負(fù)荷、燃燒氧量、爐膛出口排煙溫度等各種運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測，可以評(píng)價(jià)鍋爐爐膛出口是否會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦，從而防止在燃用不同煤種時(shí)鍋爐爐膛結(jié)焦，并能獲得最大的鍋爐效率，具有良好的安全和經(jīng)濟(jì)效益，下面就鍋爐結(jié)焦早期報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)研究做一簡要介紹。

鍋爐；早期報(bào)警；結(jié)焦

1 方案綜述

由于鍋爐水冷壁溫、過熱汽溫、鍋爐負(fù)荷、燃燒氧量、爐膛出口排煙溫度等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視可反映出爐膛出口是否會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦，因此可在鍋爐水冷壁安裝溫度測點(diǎn)，在空預(yù)器入口增加氧量測點(diǎn)，在爐膛出口處增加排煙溫度測點(diǎn)并將以上測點(diǎn)引入DCS系統(tǒng)，在保證測量準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，通過對(duì)鍋爐特性的分析，設(shè)定報(bào)警定值；當(dāng)上述測點(diǎn)的測量值或測點(diǎn)之間的偏差值超過預(yù)設(shè)報(bào)警定值時(shí)，發(fā)出鍋爐結(jié)焦聲光預(yù)警報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐結(jié)焦的早期報(bào)警管理。

2 鍋爐水冷壁加裝溫度測點(diǎn)方案

對(duì)于大容量的鍋爐，爐內(nèi)煙氣溫度分布非常復(fù)雜，水冷壁為鍋爐主要受熱面，其外壁向火側(cè)受到高溫火焰熱輻射的作用，當(dāng)水冷壁局部結(jié)焦時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱偏差，因此，對(duì)水冷壁溫度進(jìn)行測量監(jiān)視能起到良好的結(jié)焦報(bào)警效果。

為了有效監(jiān)視鍋爐水冷壁的運(yùn)行情況，保證鍋爐安全運(yùn)行，加裝壁溫測點(diǎn)布置安裝在下水冷壁進(jìn)入中間混合集箱前的爐外管上。

測點(diǎn)安裝時(shí)采用集熱塊，將熱電偶固定在集熱塊中，集熱塊只用點(diǎn)焊固定在管壁上。集熱塊形成一個(gè)內(nèi)部等溫腔室，集熱塊的三面與管壁滿焊（除了引出熱電偶的一面以外），最大地加大與管壁的接觸面積，使集熱塊腔室內(nèi)的溫度最大限度地接近管子外壁溫度，從而提高測量準(zhǔn)確性。

在加裝溫度測點(diǎn)的就近布置IDAS前端控制柜，溫度測點(diǎn)安裝完成后，匯接入IDSA溫度前端采集模塊。經(jīng)過IDSA模塊的匯集處理后，實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的通訊傳輸。

利用集熱塊安裝方式加裝水冷壁溫度測點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方式較為簡單，缺點(diǎn)是改造和維護(hù)量較大，每臺(tái)爐需加裝溫度測點(diǎn)100個(gè)，還需加裝就地采集卡控制柜，敷設(shè)大量電纜，工程投資較大，日常維護(hù)量較大。

3 水平煙道加裝氧量測點(diǎn)

鍋爐運(yùn)行氧量即爐內(nèi)的氧化或還原性氣氛，它對(duì)鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響，如果鍋爐運(yùn)行氧量偏低，爐內(nèi)還原性氣氛較強(qiáng)，煤的灰熔點(diǎn)就會(huì)下降，鍋爐就容易結(jié)焦。這是因?yàn)榛胰埸c(diǎn)隨著鐵量的增加而下降，鐵對(duì)灰熔點(diǎn)的影響還與爐內(nèi)氣體性質(zhì)有關(guān)，在爐內(nèi)氧化性氣氛中，鐵可能以Fe2O3形態(tài)存在，這時(shí)隨著含鐵量的增加，其熔點(diǎn)的降低比較緩慢；在爐內(nèi)還原性氣氛中（氧量不足），F(xiàn)e2O3會(huì)還原成FeO ，灰熔點(diǎn)隨之迅速降低，而且FeO 最容易與灰渣中的SiO2形成熔點(diǎn)很低的SiO2，其灰熔點(diǎn)僅為1065 ℃。因此，氧量的準(zhǔn)確測量對(duì)鍋爐結(jié)焦預(yù)警系統(tǒng)非常重要。目前公司鍋爐氧量測點(diǎn)安裝在高溫預(yù)熱器出入口處，由于漏風(fēng)和煙氣分層等因素的影響，氧量測量值并不能準(zhǔn)確反映爐膛出口煙氣氧量，因此，需在水平煙道處加裝氧量測量裝置。

4 加裝爐膛出口煙溫測量裝置

鍋爐結(jié)焦會(huì)直接導(dǎo)致鍋爐出口煙溫升高，因此通過爐膛出口煙溫的測量實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐結(jié)焦的早期預(yù)警最為迅速、直接。爐膛出口是鍋爐輻射換熱和對(duì)流換熱的分界點(diǎn)，由于爐膛出口煙溫較高且含有大量灰塵，不易安裝測點(diǎn)，煙溫測量一直是溫度測量技術(shù)中的難點(diǎn)，目前國內(nèi)實(shí)踐較為成功的是美國PryoMetrix聲波測溫系統(tǒng)。

圖2

PryoMetrix聲波測溫系統(tǒng)測量原理基于如下公式：T=1/Rr C2

式中T=絕對(duì)溫度

R=氣體常數(shù)

r=定壓定容下比熱之比

C=聲速

PryoMetrix聲波測溫系統(tǒng)采用非接觸測量方式，通過聲波強(qiáng)度高（＞170dB）和聲波前沿陡峭（＜50μs）的聲波發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛出口煙溫的精確測量，測量精度達(dá)到±1％。并且具有能在啟動(dòng)、停止和負(fù)荷變化全過程中全程投運(yùn)，不間斷監(jiān)視爐膛出口煙溫和左右偏差的能力，可滿足鍋爐結(jié)焦早期報(bào)警對(duì)爐膛出口煙溫測量的要求。因此本方案擬加裝爐膛聲波測溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛出口煙溫的測量、監(jiān)視。

聲波測溫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是非直接測量，安裝、維護(hù)量小，測量相對(duì)準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格很高，工程投資較大。

通過以上測點(diǎn)的加裝改造，并將目前機(jī)組已有的過熱、再熱汽溫、鍋爐負(fù)荷等參數(shù)一同引入DCS進(jìn)行邏輯判斷和報(bào)警設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐結(jié)焦的早期報(bào)警，為運(yùn)行和檢修人員處理鍋爐結(jié)焦提供寶貴時(shí)間，確保機(jī)組長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]于佳.基于多PCA模型的循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦故障診斷[D].內(nèi)蒙古大學(xué),2012.

[2]陳大為.哈鍋670t/h鍋爐結(jié)焦的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究[D].東北電力大學(xué),2008.

[3]陳彥軍.電站鍋爐結(jié)焦?fàn)顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2005.

翟耀坤（1970—），男，甘肅蘭州人，本科，公司熱工專業(yè)管理。