一次风速测量装置在145MW机组上的应用

步士喜 汪 波 曹德思

（山东里彦电厂，济宁 273517）

1 概述

1.1 燃煤锅炉加装一次风速测量装置的必要性

（1）使锅炉配风合理，燃烧比较稳定，可有效地降低排烟温度、降低飞灰含碳量、降低煤粉的机械及化学不完全燃烧热损失，提高锅炉效率。

（2）能合理地调整风粉比例。将一次风管道系统中的阻力调平后，各一次风管内的流速大小能间接地反映出管内煤粉浓度的大小。

（3）能有效地防止堵管或断粉现象的发生。当某一次风管内煤粉浓度过大，流速降低出现堵管迹象，或管内煤粉浓度过稀，流速过大出现断粉迹象时，司炉能依据风速的变化作出正确的判断。

（4）能有效地控制锅炉燃烧火焰中心，防止锅炉局部结焦，同时也能有效地防止火焰偏斜，降低炉堂出口两侧烟温的偏差。防止水冷壁及过热器爆管。

（5）对直流燃烧器，能合理地确定一、二次风匹配比率以及二次风上、中、下各层的配风情况，是正塔型、倒塔型、或是束腰型等配风方式司炉能一目了然。

（6）对旋流燃烧器，每一个燃烧器的合理风煤配比就显得尤为重要，有了监测系统，就能使每个旋流燃烧器都能在配风较好的状况下运行。

由于气固两相流的复杂性，电站锅炉一次风速测量装置使用选择中面临难题：

1）流程中的管路受限于空间位置，往往不能满足流量仪表对直管段长度的要求测量设备在气固两相流环境中长期可靠的运行，必须要防堵，不用采用定期反吹等手段就可以实现长期的免维护要求。

2）为了保证测量的准确度，测量设备必须要耐磨。只有测量设备在长期运行过程中，取压装置不产生任何变形、磨损，才能保证测量的准确度，才能为锅炉的燃烧提供有用的运行参考参数。

3）必须保证测量设备的低压损，减小对管道原有风阻的影响。在一次风管道中，由于已经根据风阻调平每管的速度，所以安装测量设备后，要保证原有的运行状况。而在大风道中，由于流速较低，较低的压损可以降低风机运行速度，具有明显的节能效果。燃煤电厂迫切希望安装一种实用、运行可靠的电站锅炉一次风速测量装置在线监测系统。

1.2 山东里彦电厂#3机组（145MW）情况及原一次风速测量装置简介

山东里彦电厂电厂的#3机组（145MW）机组于2001年8月投产。锅炉为上海锅炉厂SG—455/13.7---M753型、超高压、中间一次再热、单汽包自然循环，固态排渣。制粉系统采用中间储仓式制粉系统，配置2台滚筒式磨煤机。一次风速装置采用传统的靠背管差压测量装置，由于被测量对象为含尘气流，测量装置容易堵塞增加维护工作量，测量结果不稳定、且不准确，而且磨损情况严重，加装后完全起不到该有的监测作用。 经多方调研比较后,于2011年3月在#3机组大修期间改装了DHFS型自清灰防堵、耐磨型风速测量装置，该装置具有防堵、耐磨功能，能够保证热态情况下由于工况变化情况下的风速变化，因此在加装了风速在线检测装置后可以在热态运行时及时通过调节锁孔调平风速，随时监测各个风管内的风速，改造取得了很好效果。

1.3 原一次风速测量装置存在的问题

（1）由于一次粉管内为含尘风，测量装置堵塞严重。原测量装置在使用中吹入取样管内的灰尘无法排出，容易造成取压管路堵塞，再加上锅炉启、停炉时，冷、热态的变化，管内的水气凝结后与取压管路中的灰尘形成硬块，难以清除，从而造成测量装置无法使用。只能采用调整一次风静压的方法来实现，但是传统的静压测量方法，不能正常反映一次风道内的配风情况，这是由于各风道的长短、弯头的多少、风门的开度、煤粉的浓度等各不相同，虽然测得的静压相差不大，然而进入炉膛参加燃烧的一次风量却相差甚多。因此，用一次风静压来指导燃烧是不合理的，况且大多数锅炉的参数是一次风速，如果把风速调匀了，不管是何型号的锅炉，都将得到合理的燃烧工况。如果锅炉一次风配风合理，各风道内风速均匀，就可保证锅炉燃烧稳定，改善燃烧工况，提高锅炉运行效益。通过测量一次风速，能有效判断堵粉和断粉现象。调整一次风速，可以控制锅炉燃烧火焰中心，防止锅炉结焦和爆管。因此，准确测量一次风道风速对锅炉安全经济运行具有重要意义。

（2）一次风速管内风速较高，如果没有很好的耐磨措施，原测量装置磨损严重，影响测量效果。原一次风速测量装置由于耐磨措施不当，往往在加装后几个月磨损严重，磨损后造成测点失效，由于在机组运行期间不能够及时更换，造成机组运行安全隐患，频繁更换一次风速测量装置也给厂里造成重复投资浪费，增加了维修费用支出。

1.4 一次风速测量装置改造的目的

(1)避免使用一次风静压来指导锅炉燃烧，通过一次风速来指导锅炉燃烧，况且大多数锅炉的参数是一次风速，如果把风速调匀了，不管是何型号的锅炉，都将得到合理的燃烧工况。如果锅炉一次风配风合理，各风道内风速均匀，就可保证锅炉燃烧稳定，改善燃烧工况，提高锅炉运行效益。通过准确测量一风速，能有效判断堵粉和断粉现象。调整一次风速，可以控制锅炉燃烧火焰中心，防止锅炉结焦和爆管。因此，测量一次风道风速对锅炉安全经济运行具有重要意义。

(2)解决一次风量测量装置经常堵塞的问题，减少检修人员维护工作量。解决一次风速磨损问题，延长使用寿命，节约维护成本。

2 一次风速测量装置改造的实施

2.1 一次风速测量装置选型

我们对国内多家电站锅炉一次风速测量装置使用现状进行调研，发现目前各传统一次风速测量装置在含尘风的测量上普遍使用情况不佳，主要故障表现就是精度低、堵塞严重。部分电厂在改造中加装了在线反吹装置，却经常发生由于反吹扫压缩空气带水造成探头内积灰板结引起测量管路堵塞，或是由于反吹扫电磁阀漏气影响测量准确性的现象。在对多种风速测量装置改造应用情况进行分析后，同时根据我厂 改造试用情况并结合工程费用预算、施工量对比后，我们决定采用DHFS自清灰防堵、耐磨风速测量装置对现有一次风速测量装置进行改造。

2.2 DHFS自清灰防堵、耐磨型风速测量装置的原理及特点

(1)测量原理：

一次风速测量装置是基于靠背测量原理，测量装置安装在管道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“全压”，背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”，全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速有关，风速越大，差压越大；风速小，差压也小，因此，只有测量出差压的大小，再找出差压与风速的对应关系，就能正确地测出管内风速。

(2)测量装置特点：

1）耐磨：测量探头采用AI2O3耐磨陶瓷，在1850℃烧结而成；

2）防堵塞：产品对防堵采取多种手段。

3）尺寸：靠背管尺寸￠50mm不锈钢圆管，深入粉管部分外套耐磨陶瓷。

4）系统构成：

一次风速测量装置主要由自清灰防堵塞一次测量元件、微差压变送器、引压管等组成。测速装置把风管内的风速转换成差压，通过引压管至变送器，变送器4～20mA DC输出，直接进入DCS系统进行显示，DCS系统中一次风风速的计算模型由我方依据设计及标定结果加以确定。

3 DHFS自清灰防堵、耐磨一次风速测量装置改造实施

3.1 实施步骤

(1）在安装部位搭设脚手架，以便人员作业。

(2）在安装位置拆除保温。

(3）准备安装所需相关工具：切割机（乙炔）、电焊机，照明灯（黑夜作业使用）等。

(4）在一次粉管上安装DHFS系列风速测量装置，并加设标定孔。

(5）在离粉管近的平台上放置变送器柜，并铺设风速测量装置与变送器之间的引压管。

(6）安全铺设变送器与DCS之间的电缆。

(7）在DCS中进行组态（由电厂热控人员负责），生产公司提供组态模型；

(8）在一次风机启动的状态下，配合生产厂家对风速测量装置进行冷态调试，根据调试的结果对组态系数进行修正，并出具调试报告；

3.2 改造效果

(1）提高锅炉燃烧效率

在使用风粉在线监测系统运行时，哪个管内风速偏大或偏小均能一目了然。制粉系统启停进程中，磨煤机出口门、喷燃器门是否开足或关严，司炉均能一清二楚。这样就能保证锅炉在较为合理的风煤比下运行，大大提高锅炉燃烧效率。

(2）节约设备费用

a.若系统缺乏监测系统，火焰偏斜将会引起火嘴烧坏，而监测系统实施之后，则将彻底避免类似情况发生。按每台炉每年烧坏3支计算，则可节约好几万。

b.若因局部结焦引起水冷壁爆管，将会给电厂造成巨额的经济损失。

(3）节约维护费用

由于杜绝了炉膛偏心结焦，风管堵塞等，每年潜在的节省了大量的维修、维护费用、停炉停产造成的各种损失费用并延长了锅炉寿命，折算至少每年数十万元

(4）减少了检修人员的热工维护量。

4 经验总结及建议

1.由于风管道振动可能会造成接头松动导致管路泄漏引起测量不准，因此在施工中应将风量测量装置与取样管在接头处焊接，以防止泄漏，并且整个取样管路不安装取样门、平衡门、排污门。

2.在实际运行中需要注意的是要保证装置到变送器之间的引压管的泄露问题，如有泄露容易形成回路，会使灰尘通过装置进入引压管内，造成压力信号波动，影响测量精度。使用橡胶软管进行连接的需要注意老化漏气问题。

5 结束语

1.山东里彦电厂#3机组DHFS自清灰、防堵型一次风速测量装置改造完全达到了预期目标。

2.DHFS自清灰、防堵型一次风速测量装置，由于在设计上根据电站锅炉一次风及风道特点本身具备自清灰和防堵塞、耐磨功能，性能可靠，测量准确。

[1]段泉圣电站锅炉送风流量测量方法研究[J].电力标准化与计量，2005，52(2)：19～21.

[2]谢伯达.关于锅炉吹管系数计算方法的探讨[J].热力发电.2001年第4期.28～29.41