某350 MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組風(fēng)量測(cè)量裝置技術(shù)改造

蘭蕾 柴勇權(quán) 張冠琪

摘 要：國(guó)電肇慶電廠自投產(chǎn)以來(lái)，磨煤機(jī)混合通風(fēng)量及雙側(cè)送風(fēng)量的巴類測(cè)點(diǎn)時(shí)常出現(xiàn)較大的測(cè)量誤差，導(dǎo)致運(yùn)行自動(dòng)投入率低、給煤機(jī)誤跳閘等，且存在低負(fù)荷時(shí)鍋爐總風(fēng)量保護(hù)動(dòng)作的隱患。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用了多測(cè)點(diǎn)帶自清灰的瓦特測(cè)量裝置對(duì)原有巴類風(fēng)量測(cè)量裝置進(jìn)行技術(shù)改造，后續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證了該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：磨煤機(jī)混合通風(fēng)量；AB側(cè)送風(fēng)量；巴類測(cè)點(diǎn)；多點(diǎn)式自清灰

中圖分類號(hào)：TK223.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）08-0007-02

1 背景概述

國(guó)電肇慶電廠兩臺(tái)35萬(wàn)機(jī)組分別于2012年9月和11月并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目位于肇慶市北江河畔大旺高新區(qū)內(nèi)，承擔(dān)著整個(gè)大旺新區(qū)的供熱和南網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。鍋爐型號(hào)：DG1150/25.4-Π2為東鍋的350 MW超臨界變壓直流鍋爐，爐膛內(nèi)布置5層低NOX旋流燃燒器，A、E層配置國(guó)電自主開(kāi)發(fā)的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)為中速碗式直吹型式。

技改前肇慶電廠碗式磨混合通風(fēng)量、空預(yù)器出口AB側(cè)送風(fēng)量使用的是威力巴測(cè)流量裝置，由于流體中夾雜的各類固體粉塵容易將巴類風(fēng)量測(cè)點(diǎn)的取樣管堵塞，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)量每臺(tái)碗式磨的混合通風(fēng)量及空預(yù)器出口AB側(cè)風(fēng)量就顯得尤為困難。碗式磨的混合通風(fēng)量測(cè)量值與實(shí)際值偏差大導(dǎo)致：磨煤機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)長(zhǎng)期無(wú)法投入自動(dòng)、給煤機(jī)誤跳（熱控邏輯設(shè)置磨煤機(jī)入口風(fēng)量小于整定值時(shí)跳對(duì)應(yīng)給煤機(jī)），空預(yù)器出口AB側(cè)送風(fēng)量DCS顯示值與實(shí)際值偏差大導(dǎo)致：送風(fēng)及氧量自動(dòng)無(wú)法投入（或偏差大跳為手動(dòng)調(diào)節(jié)）、低負(fù)荷時(shí)鍋爐總風(fēng)量保護(hù)可能動(dòng)作，機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性降低。

此外，熱控檢修的工作量很大，需要不定期強(qiáng)制或停止掃描相關(guān)測(cè)點(diǎn)，拆開(kāi)取樣管接頭進(jìn)行吹掃。為了提高鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，更好保證整機(jī)組自動(dòng)投入率，利用停機(jī)時(shí)機(jī)上述風(fēng)量測(cè)量裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐，驗(yàn)證了所采用改進(jìn)方法的有效性。

2 常規(guī)測(cè)量方法研究

2.1 測(cè)量原理

風(fēng)量測(cè)量的核心是測(cè)量差壓，通過(guò)插入流體管內(nèi)的斜角取壓管（兩根），測(cè)量出上游（迎風(fēng)側(cè)）的氣壓和下游（背風(fēng)側(cè)）的氣壓，二者相減，即為差壓。要準(zhǔn)確測(cè)量差壓要求兩根取壓管緊密布置（一般為一體化組裝產(chǎn)品），且安裝角度要保證。測(cè)出差壓和風(fēng)速，應(yīng)用伯努利方程就可算出相應(yīng)體積或質(zhì)量流量。

2.2 常規(guī)測(cè)點(diǎn)布置

改造前肇慶電廠碗式磨混合通風(fēng)量在直管段布置三個(gè)取樣測(cè)點(diǎn)，AB側(cè)送風(fēng)量直管段共布置六個(gè)取樣測(cè)點(diǎn)，通過(guò)差壓變送器送至相應(yīng)DPU的AI模塊，再通過(guò)DCS的模擬量三選中（SELM）模塊后折算出實(shí)測(cè)風(fēng)量供PID自動(dòng)調(diào)節(jié)和運(yùn)行人員監(jiān)視。理論和生產(chǎn)實(shí)踐表明，風(fēng)量測(cè)量誤差主要受被測(cè)對(duì)象管道橫截面積、管道長(zhǎng)度（彎頭除外）和取樣點(diǎn)布置位置和個(gè)數(shù)的影響。受實(shí)際條件制約，管道橫截面積、管道長(zhǎng)度難以改變，故取樣點(diǎn)布置位置和個(gè)數(shù)成為技改的核心。常規(guī)測(cè)量方法的弊端在于測(cè)點(diǎn)布置個(gè)數(shù)相對(duì)較少、選取位置不合理且風(fēng)中攜帶灰塵較多，取壓管較易發(fā)生堵塞，導(dǎo)致差壓測(cè)量不準(zhǔn)，進(jìn)而影響風(fēng)量測(cè)值。

3 改進(jìn)測(cè)量方法研究

依據(jù)上述常規(guī)方法所存在的弊端，進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)，主要措施有：合理選取取樣位置、合理布置取樣測(cè)點(diǎn)、改用防堵塞取壓管。

因此，為準(zhǔn)確測(cè)量管內(nèi)流體流量，首先要檢查確認(rèn)原有測(cè)點(diǎn)布置位置是否合理，尤其在測(cè)點(diǎn)布置離彎頭較近時(shí)，測(cè)值誤差大且波動(dòng)幅度較大。其次增加取樣測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)，選取在同一風(fēng)管橫截面上均勻布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用取平均值的方法，消除取樣誤差，所有取樣測(cè)點(diǎn)的上游取壓管和下游取壓管各自匯流成一根總管后與差壓變送器相連。最后采用自清灰取樣測(cè)點(diǎn)，防止因灰塵堵塞取壓管而引起的測(cè)量誤差。

3.1 碗式磨混合通風(fēng)量改進(jìn)測(cè)量方法

磨入口風(fēng)量改進(jìn)相對(duì)較簡(jiǎn)單，只是將其取樣位置平移至離彎頭較遠(yuǎn)處，因其截面積相對(duì)較小，故考慮在不增加取樣測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將常規(guī)巴類測(cè)點(diǎn)換為帶自清灰功能的瓦特測(cè)點(diǎn)。

該類測(cè)點(diǎn)在每個(gè)取壓管內(nèi)同步布置了振打清灰固件，固件在管內(nèi)工質(zhì)沖量作用下，做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，振打取壓管內(nèi)壁，壁內(nèi)積灰隨之自動(dòng)脫落，消除取壓誤差。固件選用防銹蝕材質(zhì)，尺寸及質(zhì)量經(jīng)過(guò)25%～105%工況試驗(yàn)，選取最佳參數(shù)，基本上可以消除因取壓管積灰而引起的誤差，且其一次投入成本、改造施工和實(shí)際應(yīng)用效果比外加反吹掃裝置更有優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)6個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐證明，改進(jìn)方法非常有效，熱工人員再無(wú)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行過(guò)人工吹掃，且磨入口通風(fēng)量測(cè)量準(zhǔn)確，為運(yùn)行人員合理調(diào)節(jié)磨的通風(fēng)量，為防止堵磨、合理配風(fēng)及調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度提供了有效的監(jiān)視和參考手段。

3.2 空預(yù)器出口AB側(cè)送風(fēng)量改進(jìn)測(cè)量方法

肇慶電廠AB兩側(cè)風(fēng)箱入口管道尺寸為（3 980×2 810 mm）。由于風(fēng)管橫截面積大，管內(nèi)工質(zhì)速度場(chǎng)和壓場(chǎng)分布偏差較大。故宜進(jìn)行均壓處理，以取的更切合實(shí)際值的加權(quán)差壓值。具體做法為將原有測(cè)量取壓點(diǎn)拆除，在風(fēng)道平直段沿管壁外周均勻加裝18個(gè)帶清灰固件的取壓測(cè)點(diǎn)，以獲得更貼近實(shí)際的差壓均值。改進(jìn)的測(cè)量裝置示意圖，如圖1所示。

測(cè)量出的平均差壓，經(jīng)過(guò)三個(gè)變送器接入總線就地柜，通過(guò)耦合器由光纜傳輸至PB卡件，PB卡輸出信號(hào)通過(guò)AI（模擬量輸入通道）送至DPU，DPU根據(jù)內(nèi)置邏輯算法將變送器傳入的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量平均差壓，轉(zhuǎn)換為送風(fēng)量的質(zhì)量流量并將其送至送風(fēng)及氧量調(diào)節(jié)以及各開(kāi)關(guān)量保護(hù)邏輯中。送風(fēng)質(zhì)量流量的數(shù)學(xué)模型公式如下：

G=0.3005K×A■（t/h）

其中：

G為被測(cè)氣體質(zhì)量流量，單位t/h；

K為風(fēng)量測(cè)量裝置流量系數(shù)；

A為通流面積，單位m2；

ΔP為平均差壓，單位Pa；

t為被測(cè)氣體溫度，單位℃；

Px為被測(cè)氣體管內(nèi)的壓力，單位Pa。

改進(jìn)后的風(fēng)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖，如圖2所示。

由于采用風(fēng)道截面上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后將多個(gè)測(cè)點(diǎn)有機(jī)組合在一起的方式，差壓放大倍數(shù)增大，改造后的裝置所產(chǎn)生的差壓值是本身管段內(nèi)流體動(dòng)壓的十多倍，大大提高了測(cè)量精度。裝置出廠前需進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)裝置測(cè)量出的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)皮托管測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，裝置測(cè)量出的差壓值是標(biāo)準(zhǔn)皮托管測(cè)量出來(lái)的差壓值的十多倍。由于測(cè)量裝置本身具有利用粉塵動(dòng)能進(jìn)行自動(dòng)清灰防堵塞的功能，不需要加裝反吹掃裝置也無(wú)需頻繁人工吹掃，能真正做到長(zhǎng)期免維護(hù)，解決了原風(fēng)量測(cè)量裝置的堵塞問(wèn)題。

此外，多點(diǎn)組合風(fēng)量測(cè)量裝置采用插入直管段的安裝方式，其擋風(fēng)面積很小，因此，其對(duì)整個(gè)風(fēng)道流體的壓力損失可以忽略不計(jì)，節(jié)能效果非常好。且安裝方便，適合安裝在水平管道上，大大減少了安裝工程量。

4 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)代火電廠由于DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，原有風(fēng)量測(cè)量裝置已滿足不了鍋爐總風(fēng)量自動(dòng)投入率的要求。并且其抗惡劣運(yùn)行環(huán)境影響的性能不足，常常導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差，運(yùn)行人員無(wú)法作出正確的判斷和調(diào)整，不利于鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文立足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用自清灰多點(diǎn)式測(cè)量裝置替代原有的威力巴類測(cè)量裝置，經(jīng)過(guò)半年多的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，驗(yàn)證了該改造方案的可行性。我廠該測(cè)量裝置投入使用至今未出現(xiàn)過(guò)堵灰現(xiàn)象，大大減少了熱工人員的維護(hù)量，且穩(wěn)定性也非常高，目前風(fēng)量能完全投自動(dòng)，運(yùn)行良好，保證了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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