电站锅炉燃烧系统一、二次风风速在线测量装置

摘　要：

关键词：
1、项目的提出
　　随着电力工业的迅速发展，电网对电厂运行的洁净、安全、经济性提出了更高的要求。由于锅炉的系统结构复杂，运行工况，环境的恶劣，锅炉一直是电厂运行中问题最集中，事故率最高，对机组可用率影响最大的一个设备。其中，锅炉燃烧工况的好坏在很大程度上，决定着锅炉设备和整个发电厂运行的经济性和安全性。煤粉燃烧工况复杂的特性，决定了燃烧过程以及与之有关的其它他过程是难以控制和测量的，如果只凭表面现象和直观经验已经很难对运行工况作出准确的判断和合理的调整。因此，就需要对影响燃烧工况的主要参数，能够实现准确地测量，从而能够达到有目的、有计划的控制、调整燃烧，实现锅炉最佳的运行方式。
燃烧调整的目的是寻找和建立最佳的燃烧方式，建立起炉内良好的空气动力工况。其中，关键的调整项目是使四角配风均匀台理。这对于携带煤粉的一次风有着较为严格的要求，对动能、刚性比一次风大得多的二次风有着更高的要求。一般对于一次风喷口风速同层四角偏差要求<10%，如果条件允许，二次风喷口风速同层四角偏差要求最好是<5%。而要达到这一目的，则必须实现对各一、二次风喷口风速的准确测量，尤其是二次风喷口风速的准确测量更困难，在没有开发出合适的一次测量元件以及对风道进行必要改造的前提下，测量几乎是不可能实现的。
2、现状和问题
　　目前，实际运行中，可炉检测一、二次风，进行燃烧调整的手段主要有3种，现分析如下：（1）依据安装于每个燃烧器一、二次风支管及风箱上的静压测点指示，调平各层风速。其测量原理是利用流体力学的伯努力方程，即假设在全压相等的前提下，动压等于全压减静压，通过测量静压来对比动压。（2）通过对各风门进行冷、热态的风门特性试验，依据风门开度的大小来实现一、二次风的调整。（3）近几年，一些科研院所做过一些工作，如在一、二次风支管中安装全压测速管：把二次风小风门作为阻力件，通过测量风门钱后的管道静压差，或直接在风道安装靠背管和笛型管等项技术，来试图解决一、二次风风速的测量。
由于现场所能提供的测量条件和上述一次测量元件自身测量条件要求的限制，在工业现场的实际应用中难以胜任燃烧器喷口风速准确测量的工作。
3、改造方案
　　锅炉燃烧系统中二次风依次从四角二次风大风箱进行分组，分别分配给各层二次风水平支管，然后进入炉内。在这种结构中能实现对每个二次风喷口风速测量的场所，只能在水平直管段。但水平管段一般为变径管和组合弯头，可供正常安装风速测量装置的位置几乎没有，即使对支管结构进行改造，其直管段的长度也是非常有限的，是很难满足目前现有的各种动压测量装置的测量条件的。通过对上述存在问题的仔细分析、研究。实现锅炉的一、二次风速的准确测量，必须同时满足如下3个必要的条件：（1）对于任何测量装置或仪器来说，要保证测量的准确、稳定，即有误差限作保证，都需要一个基本的测量条件。对于动压测量装置也是如此，即需要一定的整流直管段。因此，需要根据锅炉风箱和风道的结构进行必要的技术改造，为一次测量元件的安装和测试提供一定的测量条件。（2）设计、开发出能够实现测量矩形、圆形截面管道，洁净或低含尘气流平均风速测量，适合于一、二次风喷口风速测量的较为理想的一次动压测量元件，具有测量条件要求低，输出信号稳定、准确，小管径，高流速，局部阻力小的特点。（3）在此基础上，利用微差压传感器、先进的数据采集系统和计算机处理技术，对动压信号进行必要地 修正，以数字量和模拟量的方式在计算机屏幕上显示出来，指导运行。
4、设备改造和调试
4.1一次元件的设计
　　在常规测速装置中，翼形风速测速装置由于它是喉部取压，测量信号稳定，精度和灵敏度较高；本身可以对流场进行整形，要求的前后直管段短；整个形状为流线型，不可恢复的动压损失小；输出的差压信号能放大3-5倍，足以满足传感器对微差压信号的要求，基本上能够满足一、二次风风速测量的条件，同时也满足锅炉送风系统的设计、风道结构布置的要求。但是，传统意义上的机翼测量装置是由单板成型的，适用于低流速大管径、矩形截面、纯净空气流速测量领域的装置。因此，如果选定机翼型测速装置为该监测系统的一次测量元件，就需要对它的结构、制造工艺，计算方法进行相应的改进，适合于矩形、圆形、小管径、高流速、全截面（多点、网格法）平均风速、低含尘气流动压准确测量的需要。经改造设计和外委加工、安装、建立模化试验台、确定试验方法、计算方法和试验内容，开发出翼型风速测量装置，在阻力系统较小（0.3-0.5）的情况下，机翼前后各有1D和0.5D的直管段，就能保证风速测量误差<2.5%。
　　根据对现场的防尘、防电磁和高温的要求，开发出微差压传感器，作为该系统传感器部件。每个传感组由8路信号组成。传感器的核心元件是选用进口的扩散硅电阻桥硅膜片，具有良好的稳定性。信号经放调理转换成4-20m标准信号输出，系统精度<0.5%/F.S.
4.2现场改造
　　改造方案：根据锅炉一、二次风风箱、风道的具体结构和相关的技术参数，设计机机翼型测速装置，并提出具体的改造方案。利用机组大修的机会对相关设备进行技术改造工作，加装机翼型测速装置。安装热工检测部分，结合现场的具体情况，进行系统软、硬件的整体调试工作、消除系统中存在的缺陷。
4.3试验与调试
　　冷态试验：由于机翼型测速装置是一种非标准的测速标准，因此，必须对其进行流量系数的标定工作。此项工作可以通过试验风洞或在现场通过冷态试验完成，另外，对燃烧设备的状况进行必要的检查。
热态试验：在锅炉启动以后，还需要对锅炉进行热态的燃烧调整试验，目的是通过该项试验确定，在一定的煤质范围内，锅炉在不同负荷、不同工况和磨组合方式下最佳的燃烧运行方式。其中，最主要的是锅炉一、二次风的调整、匹配方式，并建立燃烧运行卡。
5、结论试验结果
　　改造结果表明，加装了电站锅炉燃烧在线监测系统后，可以实现对锅炉燃烧工况较为精确的控制。不仅提高了锅炉的热效率，提高了主蒸汽气温度水平，低负荷稳燃能力和煤种的适应性，而且能够较好地控制NO的生产。