一次風粉流速測點頻繁堵塞的解決方案

鐘華

（長安益陽發電有限公司 湖南 益陽 413000）

火電廠630MW直流爐磨煤機出口至鍋爐爐膛為熱一次風與煤粉的混合物，其風粉混合物的流速是非常重要的一個燃燒控制參數，每個燃燒器都只能按一定風／煤比向爐內送入燃料和空氣，才能使整個爐膛燃燒效果最佳，若各燃燒器以差異懸殊的比例送入風和燃料，對單個燃燒器會帶來諸如著火區后延、燃燒不穩、火咀局部結渣、一次風堵管和著火、磨煤機爆炸等嚴重后果，準確測量風粉流速，防止粉管堵塞和粉管爆燃，是鍋爐安全經濟燃燒的重要保障，所以準確監測每一個一次風管風粉流速值顯得尤為重要。

一次風粉流速的測量原理[1]：系統中的風速(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“正壓”，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“負壓”，正壓和負壓之差稱為差壓，其大小與管內風速(量)有關，風速(量)越大，差壓越大；風速(量)小，差壓也小，因此，只要測量出差壓的大小，再找出差壓與風速(量)的對應關系，就能正確地測出管內風速，即風粉混合物的流速。

因此，取樣管堵塞將造成測量不準，例如，正壓側堵塞，正壓側壓力變小，導致差壓變小，使實測風速低于真實風速。如負壓側堵塞，負壓側壓力變小，導致差壓變大，使實測風速大于真實風速。

1 選題理由

1）機組缺陷居高不下，據一個月統計數據，有些磨煤機一次風粉流速故障缺陷數量在10次左右，2臺機組一共12臺磨煤機，平均下來，僅僅由于一次風粉流速不準的缺陷一個月就多達100條左右，每出現一條缺陷都必須檢修人員及時響應，至少2人配合打開取樣管接頭，外接壓縮空氣管對整個取樣管路進行人工吹掃，浪費大量的人力在一些重復性工作上，嚴重影響工作效率。

2）測量一次元件及取樣管道使用一定時間后，管道內壁容易結垢，降低了管道通徑，容易造成堵塞,并且隨著使用時間的推移，結垢會越來越嚴重，故障率將會增加。

3）風粉流速的測量值直接反映磨煤機出力工況，直接反映機組帶負荷能力，當測量值與實際值有較大偏差時，很有可能造成運行人員錯誤的判斷磨煤機制粉系統的運行情況，更甚的話采取完全與實際要求相反的操作指令，對磨煤機的安全運行帶來重大隱患。

因此，不論是從影響機組檢修質量指標的缺陷數還是機組安全運行來說，徹底解決取樣管頻繁堵塞，準確的測量一次風粉流速值是當下需要解決的難題。

2 原因分析

1）人員管理不到位，頻繁的人工吹掃過程需要頻繁的拆卸接頭，很多接頭由于滑絲導致密封效果下降，煤粉在漏風處堆積，從而加速了堵塞時間。

2）設備本身缺陷，盡管測量元件生產廠家宣稱有干擾器防堵并采用了新型的防堵材料，但取樣管內徑偏小仍屬先天問題，防堵效果并不理想。

3）保溫效果不佳，尤其在冬天，由于取樣管道接頭在管道外，管道內風粉混合物溫度（大概100 ℃）和外部環境溫差偏大，極易造成取樣口結露，引起堵塞。

3 要因分析

4 針對要因采取的對策

1）對頻繁拆卸接頭造成取樣接頭處不對心、已經滑絲的接頭和密封不好的接頭，全部割掉，重新焊接,所有新接頭，加裝軟密封墊，排除泄漏造成的堵塞。

2）在取樣管道接頭處制作活動式、可拆卸保溫裝置，減少因為結露造成的堵塞。

通過對2個主要原因（取樣管接頭密封不好和保溫不好）進行了改進之后，有一定效果，堵塞次數和頻率有較大減低[2]，但并沒有100%杜絕堵塞情況的出現，那仍存在需要人工吹掃的情況，就像前面提到的隨著使用時間的延長，故障率會不斷升高，仍會有安全隱患，沒有達到最理想的效果，問題解決不徹底，需要尋求更好的解決方案。

5 原因再分析

正壓系統的風粉系統測量，是一個難題，我們通過深入現場分析，發現不管管道是否泄漏，保溫如何加強，總難免出現堵塞，必須定期對整個取樣管路進行吹掃，才能確保測量的連續與可靠，因為它不像其他系統干凈的風和汽、水等介質的測量，沒有或者偶爾存在脈動壓力，也不會有結露的現象發生。那么，采取什么方法能夠既簡單、經濟又方便的解決這個問題，通過思考，這使我們有個想法，既然管道堵塞最終的處理辦法就是采用人工吹掃，那我們把人工吹掃的過程交給機器來做，不就一勞永逸了。為此，我們選擇現在最流行的PLC（可編程控制器）作為控制中心，編制一個自動吹掃程序，輔以執行元件（電磁閥、繼電器等），引入壓縮空氣定期對每一根取樣管進行吹掃，將堵塞扼殺在萌芽狀態。

6 方案實施細節（圖1）

圖1 單個測點原理圖Fig.1 Schematic diagram of a single measuring point

1）每臺磨煤機的風粉流速有一個測量柜，每一個柜子有四個差壓變送器，一個變送器包括正負壓兩根取樣管，因此，一個測量柜內一共有8根取樣管。所以，每一個測量柜引入一路儀用壓縮空氣作為自動吹掃的總氣源，該氣源進入匯流板，匯流板有8個出口，每一個出口都有一個電磁閥單獨控制。

2）編制一個自動程序，程序的一個流程內容為由PLC控制八個電磁閥依次打開，每一個電磁閥打開持續時間為20S，當八個電磁閥全部動作一遍后即該程序流程結束。

3）設置循環參數，程序執行完第一個流程后，每隔4h自動重復這個流程，只要PLC送電后，程序的執行和循環完全自動，無需人工干預。（注：循環時間及電磁閥打開持續時間可根據煤質、環境溫度，等情況任意設置，暫定每隔4h執行一次，每次每根管道吹掃20s。并可在現場根據需要手動啟動吹掃過程，只需要按一下手動按鈕。）

4）將吹掃管連接至各取樣管路，送上PLC電源，投入運行即可，無需維護。

7 經濟效益

1）通過對所有磨煤機一次風粉流速測點的改造，半年來未出現一例取樣管堵塞現象[3]，效果不言而喻，極大的提高了系統測量的可靠性，減輕了檢修人員的勞動強度，提高了工作效率，最大限度地降低了運行人員對現場工況的誤判，消除了安全隱患。

2)改造一臺磨煤機自動吹掃裝置花費：PLC 300元，電磁閥100×8=800元，繼電器以及配件200元，一共1300元一套。

3)能增加的效益：每年每臺磨煤機的缺陷屈指可數，有些甚至為零缺陷，我們認為，安全就是最大的效益，尤其是本質安全是一個廠追求卓越的有力保障，作為檢修人員，設備改造成功帶來的喜悅不言而喻，今后，要不斷創新、持續改進、不懈地追求。

注：該自動吹掃裝置獲得國電益陽發電有限公司2012年度QC成果發布會一等獎。

[1]米立海.火力發電機組節能控制研究[D].華北電力大學,2013.

[2]王笑旭,劉寶民.自清灰防堵型風量測量裝置在300MW鍋爐上的應用[J].中小企業管理管理與科技,2009,(09):287-288.

[3]趙安民.鍋爐送風量測量裝置的改進[J].華電技術,2011,(6):50-51.