关于循环流化床锅炉炉床料位测量技术的探讨

刘孟文

摘 要：循环流化床锅炉的床料料位检测直接影响着锅炉的正常投运，根据我公司循环流化床锅炉的特点，阐述了流体静力学的有关原理在正压锅炉床料料位监控技术中的应用，并介绍了差压测量仪表在循环流化床锅炉床料料位上进行测量时存在问题、解决对策及改造效果，以及在运行过程中应采取的技术措施，以提高测量的准确性和可靠性。

关键词：流化床 床层料位 床层差压 取压方式

中图分类号：TK17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3台240 t/h循环流化床锅炉，是高温、高压中温分离循环流化床、采用床下风道点火方式，自然循环单汽包、单炉膛、平衡通风、露天布置锅炉。改造前炉床料位采用带压力补偿装置的压力变送器测量。

1 料位参数测量区域的压力特性

1.1 工况的复杂性

如图1所示，循环流化床锅炉炉膛内不同部位的介质流动具有不同的气固两相流动特点，颗粒间存在强烈扰动和返混等性质；[1]运行时床料燃烧室处于正压工况，二次风区、三次风区处于微正压或负压区，炉膛出口以后风区是负压区。风室甲侧、乙侧进口，二次风区、三次风区南、北墙的进口风道上均装有调节风量的调节风门。

1.2 对床压参数测量的扰动因素

（1）床料厚度变化；（2）风室进风调节门开度变化；（3）二次风区、三次风区调节门开度变化；（4）锅炉尾部引风机转速的变化；（5）加到床层上的煤量、石灰石颗粒量；（6）分离器经加料阀返回到床层上的床料；7）从下料口经冷渣机排出的炉渣。

所以，床压参数并不是床层料位的单值函数，只通过测量布风板上侧的风压大小，并不能准确测量料位的高低。

2 差压变送器测量物位

2.1 采用差压变送器测量物位的原理

如果把炉膛燃烧室看成一个封闭的、气相压力不断变化的系统，则可简化问题如图2所示密闭容器的液位测量，气相压力P0随工艺不断变化，这种情况下，应选用差压变送器来测量液的。

由流体静力学原理，变送器正负压室所受压力分别是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式说明：变送器测量的压差只与料位高度成正比，而与料位上方气相压力无关。

2.2 采用差压变送器测量床层料位的可行性

综上所述，选用差压变送器来侧量循环流化床锅炉床料的料位，可以很容易的将所有与风压有关的干扰滤掉，如果锅炉负荷平稳，进入炉膛的煤量、从分离器返回炉膛的炉渣颗粒物量基本稳定，那么，只有从冷渣机放出的炉渣量将是料位的主要干扰因素。此时系统达到了动态平衡，由于从布风板吹进的风量是稳定的，悬浮的床层的平均密度就可以近似为常数，这时，如果准确测量出料层的差压也就测得了料层厚度的变化。

事实上，由于锅炉负荷在不断的变化，床料高度也要求不断做出调整，处在悬浮、流动、沸腾状态中的床料的平均密度也在变化。采用上述差压法，测出密相区内固定高度（如取H=1 m）的压差，可即时测出此刻料层的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通过DCS组态，两变送器信号引入除法器，计算结果就是当前的床层料位。

2.3 日常维护工作规定

为保证测量系统的稳定运行，我们对日常维护工作做了如下规定：

（1）当锅炉停止运行时，锅炉测压管将埋入沉降的床料中，为避免堵塞和烧损，可关闭阀2，打开阀1进行吹扫，然后调节阀1在小开度状态，维持取压点处为正压，防止颗粒床料堵塞取压口。

（2）床压测量有别于常规的压力测量，因为流动的床料极易堵塞测压点和测压管线，为防止床料堵塞取压管口和测压管线，需每周吹扫一次。方法是先关闭阀2再打开阀1即可。

采用差压法测量流化床床料厚度，克服了干扰，比原来采用压力变送器测量获得了较准确的测量结果，为运行人员平稳操作提供了保证。因此，从差压仪表测量物位的原理入手，探讨流化床锅炉料位的测量方法。最后获得直观可靠的料位信息，同时，通过改造也消除了原来补偿装置异常给测量带来的误差和维护费用，改造效果显著。

3 结语

循环流化床锅炉内的流体动力学特性，至今还未被完全认识清楚。炉内介质的密相区和稀相区随锅炉负荷变化的规律还需进一步探索。炉床料位检测研究的目的主要是下部密相区压差值与浮动料位高度的关系。当负荷变化较大时，给煤量及分离器返回的炉渣量将发生变化，对料位产生影响。因此，稳定操作，使炉内风煤在炉床上混合分布均匀，促使炉内温度、压力、氧浓度分布均匀，进一步提高锅炉燃烧效率，同时，也使密相区平均密度得以恒定，提高料位测量的准确性，为将来料位控制投入自控调节创造条件。

参考文献

[1] 徐齐胜，等.300 MW循环流化床锅炉炉膛数值模拟及优化与试验研究[D].

[2] 范玉久.化工测量及仪表[M].化学工业出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳兴.仪表工试题集[M].化学工业出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint

摘 要：循环流化床锅炉的床料料位检测直接影响着锅炉的正常投运，根据我公司循环流化床锅炉的特点，阐述了流体静力学的有关原理在正压锅炉床料料位监控技术中的应用，并介绍了差压测量仪表在循环流化床锅炉床料料位上进行测量时存在问题、解决对策及改造效果，以及在运行过程中应采取的技术措施，以提高测量的准确性和可靠性。

关键词：流化床 床层料位 床层差压 取压方式

中图分类号：TK17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3台240 t/h循环流化床锅炉，是高温、高压中温分离循环流化床、采用床下风道点火方式，自然循环单汽包、单炉膛、平衡通风、露天布置锅炉。改造前炉床料位采用带压力补偿装置的压力变送器测量。

1 料位参数测量区域的压力特性

1.1 工况的复杂性

如图1所示，循环流化床锅炉炉膛内不同部位的介质流动具有不同的气固两相流动特点，颗粒间存在强烈扰动和返混等性质；[1]运行时床料燃烧室处于正压工况，二次风区、三次风区处于微正压或负压区，炉膛出口以后风区是负压区。风室甲侧、乙侧进口，二次风区、三次风区南、北墙的进口风道上均装有调节风量的调节风门。

1.2 对床压参数测量的扰动因素

（1）床料厚度变化；（2）风室进风调节门开度变化；（3）二次风区、三次风区调节门开度变化；（4）锅炉尾部引风机转速的变化；（5）加到床层上的煤量、石灰石颗粒量；（6）分离器经加料阀返回到床层上的床料；7）从下料口经冷渣机排出的炉渣。

所以，床压参数并不是床层料位的单值函数，只通过测量布风板上侧的风压大小，并不能准确测量料位的高低。

2 差压变送器测量物位

2.1 采用差压变送器测量物位的原理

如果把炉膛燃烧室看成一个封闭的、气相压力不断变化的系统，则可简化问题如图2所示密闭容器的液位测量，气相压力P0随工艺不断变化，这种情况下，应选用差压变送器来测量液的。

由流体静力学原理，变送器正负压室所受压力分别是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式说明：变送器测量的压差只与料位高度成正比，而与料位上方气相压力无关。

2.2 采用差压变送器测量床层料位的可行性

综上所述，选用差压变送器来侧量循环流化床锅炉床料的料位，可以很容易的将所有与风压有关的干扰滤掉，如果锅炉负荷平稳，进入炉膛的煤量、从分离器返回炉膛的炉渣颗粒物量基本稳定，那么，只有从冷渣机放出的炉渣量将是料位的主要干扰因素。此时系统达到了动态平衡，由于从布风板吹进的风量是稳定的，悬浮的床层的平均密度就可以近似为常数，这时，如果准确测量出料层的差压也就测得了料层厚度的变化。

事实上，由于锅炉负荷在不断的变化，床料高度也要求不断做出调整，处在悬浮、流动、沸腾状态中的床料的平均密度也在变化。采用上述差压法，测出密相区内固定高度（如取H=1 m）的压差，可即时测出此刻料层的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通过DCS组态，两变送器信号引入除法器，计算结果就是当前的床层料位。

2.3 日常维护工作规定

为保证测量系统的稳定运行，我们对日常维护工作做了如下规定：

（1）当锅炉停止运行时，锅炉测压管将埋入沉降的床料中，为避免堵塞和烧损，可关闭阀2，打开阀1进行吹扫，然后调节阀1在小开度状态，维持取压点处为正压，防止颗粒床料堵塞取压口。

（2）床压测量有别于常规的压力测量，因为流动的床料极易堵塞测压点和测压管线，为防止床料堵塞取压管口和测压管线，需每周吹扫一次。方法是先关闭阀2再打开阀1即可。

采用差压法测量流化床床料厚度，克服了干扰，比原来采用压力变送器测量获得了较准确的测量结果，为运行人员平稳操作提供了保证。因此，从差压仪表测量物位的原理入手，探讨流化床锅炉料位的测量方法。最后获得直观可靠的料位信息，同时，通过改造也消除了原来补偿装置异常给测量带来的误差和维护费用，改造效果显著。

3 结语

循环流化床锅炉内的流体动力学特性，至今还未被完全认识清楚。炉内介质的密相区和稀相区随锅炉负荷变化的规律还需进一步探索。炉床料位检测研究的目的主要是下部密相区压差值与浮动料位高度的关系。当负荷变化较大时，给煤量及分离器返回的炉渣量将发生变化，对料位产生影响。因此，稳定操作，使炉内风煤在炉床上混合分布均匀，促使炉内温度、压力、氧浓度分布均匀，进一步提高锅炉燃烧效率，同时，也使密相区平均密度得以恒定，提高料位测量的准确性，为将来料位控制投入自控调节创造条件。

参考文献

[1] 徐齐胜，等.300 MW循环流化床锅炉炉膛数值模拟及优化与试验研究[D].

[2] 范玉久.化工测量及仪表[M].化学工业出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳兴.仪表工试题集[M].化学工业出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint

摘 要：循环流化床锅炉的床料料位检测直接影响着锅炉的正常投运，根据我公司循环流化床锅炉的特点，阐述了流体静力学的有关原理在正压锅炉床料料位监控技术中的应用，并介绍了差压测量仪表在循环流化床锅炉床料料位上进行测量时存在问题、解决对策及改造效果，以及在运行过程中应采取的技术措施，以提高测量的准确性和可靠性。

关键词：流化床 床层料位 床层差压 取压方式

中图分类号：TK17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0036-01

我公司3台240 t/h循环流化床锅炉，是高温、高压中温分离循环流化床、采用床下风道点火方式，自然循环单汽包、单炉膛、平衡通风、露天布置锅炉。改造前炉床料位采用带压力补偿装置的压力变送器测量。

1 料位参数测量区域的压力特性

1.1 工况的复杂性

如图1所示，循环流化床锅炉炉膛内不同部位的介质流动具有不同的气固两相流动特点，颗粒间存在强烈扰动和返混等性质；[1]运行时床料燃烧室处于正压工况，二次风区、三次风区处于微正压或负压区，炉膛出口以后风区是负压区。风室甲侧、乙侧进口，二次风区、三次风区南、北墙的进口风道上均装有调节风量的调节风门。

1.2 对床压参数测量的扰动因素

（1）床料厚度变化；（2）风室进风调节门开度变化；（3）二次风区、三次风区调节门开度变化；（4）锅炉尾部引风机转速的变化；（5）加到床层上的煤量、石灰石颗粒量；（6）分离器经加料阀返回到床层上的床料；7）从下料口经冷渣机排出的炉渣。

所以，床压参数并不是床层料位的单值函数，只通过测量布风板上侧的风压大小，并不能准确测量料位的高低。

2 差压变送器测量物位

2.1 采用差压变送器测量物位的原理

如果把炉膛燃烧室看成一个封闭的、气相压力不断变化的系统，则可简化问题如图2所示密闭容器的液位测量，气相压力P0随工艺不断变化，这种情况下，应选用差压变送器来测量液的。

由流体静力学原理，变送器正负压室所受压力分别是：

P+=P0+Hρg P-= P0 △P= P+-P-=Hρg [2]

上式说明：变送器测量的压差只与料位高度成正比，而与料位上方气相压力无关。

2.2 采用差压变送器测量床层料位的可行性

综上所述，选用差压变送器来侧量循环流化床锅炉床料的料位，可以很容易的将所有与风压有关的干扰滤掉，如果锅炉负荷平稳，进入炉膛的煤量、从分离器返回炉膛的炉渣颗粒物量基本稳定，那么，只有从冷渣机放出的炉渣量将是料位的主要干扰因素。此时系统达到了动态平衡，由于从布风板吹进的风量是稳定的，悬浮的床层的平均密度就可以近似为常数，这时，如果准确测量出料层的差压也就测得了料层厚度的变化。

事实上，由于锅炉负荷在不断的变化，床料高度也要求不断做出调整，处在悬浮、流动、沸腾状态中的床料的平均密度也在变化。采用上述差压法，测出密相区内固定高度（如取H=1 m）的压差，可即时测出此刻料层的密度：△P2=Hρg=1×ρg。[3]通过DCS组态，两变送器信号引入除法器，计算结果就是当前的床层料位。

2.3 日常维护工作规定

为保证测量系统的稳定运行，我们对日常维护工作做了如下规定：

（1）当锅炉停止运行时，锅炉测压管将埋入沉降的床料中，为避免堵塞和烧损，可关闭阀2，打开阀1进行吹扫，然后调节阀1在小开度状态，维持取压点处为正压，防止颗粒床料堵塞取压口。

（2）床压测量有别于常规的压力测量，因为流动的床料极易堵塞测压点和测压管线，为防止床料堵塞取压管口和测压管线，需每周吹扫一次。方法是先关闭阀2再打开阀1即可。

采用差压法测量流化床床料厚度，克服了干扰，比原来采用压力变送器测量获得了较准确的测量结果，为运行人员平稳操作提供了保证。因此，从差压仪表测量物位的原理入手，探讨流化床锅炉料位的测量方法。最后获得直观可靠的料位信息，同时，通过改造也消除了原来补偿装置异常给测量带来的误差和维护费用，改造效果显著。

3 结语

循环流化床锅炉内的流体动力学特性，至今还未被完全认识清楚。炉内介质的密相区和稀相区随锅炉负荷变化的规律还需进一步探索。炉床料位检测研究的目的主要是下部密相区压差值与浮动料位高度的关系。当负荷变化较大时，给煤量及分离器返回的炉渣量将发生变化，对料位产生影响。因此，稳定操作，使炉内风煤在炉床上混合分布均匀，促使炉内温度、压力、氧浓度分布均匀，进一步提高锅炉燃烧效率，同时，也使密相区平均密度得以恒定，提高料位测量的准确性，为将来料位控制投入自控调节创造条件。

参考文献

[1] 徐齐胜，等.300 MW循环流化床锅炉炉膛数值模拟及优化与试验研究[D].

[2] 范玉久.化工测量及仪表[M].化学工业出版社，2003（2）：27-31.

[3] 王森，朱炳兴.仪表工试题集[M].化学工业出版社，2001（4）：115-117，133-134.endprint