燃煤机组二次风量测量异常分析及技术改造

李文杰，宁势其，蔡卫国

(浙江浙能台州第二发电有限责任公司，浙江 台州 317100)

二次风量作为燃煤机组锅炉运行的一个重要参数，参与风量自动调节的同时，还作为FSSS系统(锅炉炉膛安全监控系统)保护判断：即当锅炉总风量值(包括一次风量与二次风量)低于定值时，触发锅炉总风量低MFT保护。因此，二次风量测量结果准确可靠在锅炉安全、经济运行中起着非常重要的作用。

本文基于某1050 MW超(超)临界燃煤机组二次风量测量装置技术改造实践，通过对二次风量测量值跳变、偶发性瞬时突降等异常现象分析，对测量装置技术改造，保障了测量装置可靠运行，减少了维护人员工作量，同时提高了测量值的可信度与稳定性。

1 测量装置结构及工作原理

某1050 MW超(超)临界燃煤机组锅炉采用东方锅炉(集团)股份有限公司制造的超超临界参数变压直流锅炉，型号为DG3100/28.25-II1。该机组二次风量测量装置基于多点矩阵式风量测量原理，测量装置安装在二次风道上，其引压管插入二次风道内。当二次风道内有气体流动时，迎风面由于受到气流冲击，气流动能转换成压能，在迎风面管内产生较高压力，该压力引至差压变送器正压侧；背风面由于不受气流冲击，管内压力为静压力，该压力引至差压变送器负压侧。

测量装置根据二次风道截面大小采用等截面多点布置，通过将多个测量点有机组装，将正、负压侧引压管各自互连；正、负压侧引压管各自引出汇集至1根水平布置的总引压管，并分别与3台差压变送器的正、负端相连，从而测得二次风道截面的平均差压，经风量计算公式校正计算后得到二次风量。

二次风量测量装置结构原理如图1所示。

图1 二次风量测量装置结构原理

为避免二次风道内气流含尘量较大，易造成测量装置堵塞，在该测量装置管道内部的垂直段装设了防堵塞清灰器，清灰器在管道内气流的冲击下会呈现无规则摆动，积灰在振动作用下回落至二次风管道内，起到自清灰作用。

2 二次风量测量异常分析

2.1 总体情况

自机组投产以来，二次风量测量装置运行正常，测量值基本稳定、准确，满足机组可靠运行需求，维护人员只需定期吹扫即能满足测量装置长周期运行要求。

随着机组运行时间延长，测量装置逐渐出现测量值跳变、偶发性瞬时突降等问题。尤其当机组运行至深度调峰区间，锅炉总风量较低，二次风量测量值会降至较低值，威胁机组的安全运行。与此同时，由于二次风量测量值跳变，运行人员需撤出送风机动叶自动调节，此时无法准确根据总风量、氧量等参数及时调整锅炉经济、安全运行，且随着测量值异常愈发频繁，维护人员对测量装置的吹扫也愈发频繁，极大增加了维护人员的工作量。

2.2 二次风量测量值跳变情况

统计机组运行1个月内二次风量测量值跳变情况如表1所示。

表1 二次风量测量值跳变情况

分析二次风量测量值跳变情况可见如下：

a.虽然维护人员对测量装置进行定期维护，且当测量值出现异常时及时吹扫，但二次风量测量值跳变现象未能得到缓解。随着机组连续运行时间延长，测量值出现异常现象的频率整体呈现增长趋势，时间间隔从初始的10天缩至3天。

b.虽然机组处于中、低负荷区间运行，但是单侧二次风量平均测量值能够保持在400 t/h以上，其差压变送器测得差压值未接近小流量信号切除区间范围，排除了由于单侧二次风量差压值较小而造成测量精确度下降的原因。

c.比较A、B两侧二次风量测量值出现跳变现象的频率，两者在时间上并不同步，且触发频率也不同，即相对于B侧二次风量测量值，A侧二次风量测量值更容易出现跳变现象。

d.单侧二次风量测量值跳变幅度较大，严重时接近600 t/h，影响自动调节回路的正常投运以及运行人员的监控判断。二次风量测量值跳变情况如图2所示。

图2 二次风量测量值跳变情况

2.3 二次风量测量值偶发性瞬时突降情况

在二次风量测量装置相对稳定运行的时间段，还会出现单侧二次风量测量值偶发性瞬间突降现象，突降幅度为50～150 t/h。

比较A、B二次风量测量值出现偶发性瞬间突降现象的频率，与二次风量测量值跳变情况相似，即A侧二次风量测量值出现偶发性瞬间突降现象更加频繁。分析单侧二次风量测量值出现偶发性突降现象的频率，同样在时间上呈现不确定性，时间间隔短至1～2 h，长至1～2天。

以出现偶发性突降现象较为频繁的A侧二次风量为例，统计A侧二次风量测量值突降情况如表2所示。

表2 A侧二次风量测量值突降情况 t/h

3 问题原因

观察二次风量测量装置前后直管段距离较长，且无弯头、风门挡板等设备。此外，通过分析二次风量测量值跳变、突降前后风烟系统相关压力、流量等系统参数以及风机动叶等执行机构动作情况，能够排除由于系统及人为原因造成二次风量异常变化。综上所述，从测量介质及测量装置本身的结构分析具体原因如下。

a.锅炉空预器积灰严重，二次风经过空预器加热后，夹杂大量飞灰进入二次风道内，测量装置迎风面取样管道更容易进灰。

b.由于二次风道截面积较大，在多点矩阵测量装置测量不同位置截面的压力时存在压差，且这个压差将会在测量装置水平布置的总引压管内形成微循环，从而将二次风道内的飞灰引入总引压管内。经过长时间累积，部分灰粒沉积，逐步堵塞总引压管。

c.测量装置水平布置总引压管无保温等防护措施，遇降雨等天气，环境温度较低，引压管内凝结水汽与沉积的灰粒容易形成小积块，造成吹扫效果不佳。

d.测量装置内部垂直段与分支引压管呈封闭的倒Y字型结构。灰粒在倒Y字型结构接口处逐步积累，当积灰量达到一定值时，会出现瞬间“塌灰”现象，分支引压管出现短时堵塞，造成测量压差突变，二次风量测量值瞬时突降。

结合机组停运期间对测量装置总引压管割管检查情况，管内确实存在较为严重的积灰现象，且积灰局部呈现积块状。比较A、B两侧测量装置总引压管积灰情况，A侧测量装置总引压管积灰程度更为严重，这也直接验证了A侧测量装置比B侧测量装置更容易出现跳变、突降等现象。测量装置水平段引压管积灰情况如图3所示。

图3 测量装置水平段引压管积灰情况

4 改造方案及应用情况

4.1 测量装置水平总引压管改造

为避免灰粒在测量装置水平总引压管沉积，同时考虑测量装置上方存在钢梁等因素，将总引压管由水平布置改造成M型布置。在M型总引压管中间凹陷处安装一个测量筒，将3台差压变送器的引压管统一汇集至该测量筒。测量装置由于内部微循环带至总引压管段的飞灰能够随时回落至二次风道内，避免飞灰在总引压管堆积。同时，在总引压管及测量筒外部增强保温，防止管内灰粒形成小积块。改造前后测量装置总引压管结构如图4所示。

(a)改造前

4.2 测量装置内部倒Y字型结构改造

为避免飞灰在测量装置内部垂直段与分支引压管封闭的倒Y字型结构内积累，在倒Y字型结构处焊接一段垂直取样管，并在其末端切割剖口面，使得该位置的积灰能够及时回落至二次风道内。改造前后测量装置内部倒Y字型结构如图5所示。

图5 测量装置内部倒Y字型结构

通过对测量装置内外部2个部位优化改造，提升了测量装置自身的防积灰性能；另一方面，随着锅炉空预器换热元件完成更换，空预器积灰量减少，确保了测量装置长周期稳定运行。观察测量装置改造后二次风量测量情况，测量值准确可靠，能及时、快速反映二次风道内风量变化。改造后二次风量测量值变化趋势如图6所示。

图6 改造后二次风量测量值变化趋势

5 结束语

通过燃煤机组锅炉二次风量异常测量现象原因分析，开展测量装置改造实践，优化测量装置构造，保证了二次风量测量结果准确性，提高了自动调节系统投入率；运行人员能够根据测量结果及时调整设备，使锅炉长期运行在安全经济工况。