关于磨入口一次风流量精确测量的研究及应用

张宇杰，陈世桐

（1.广东工业大学，广东 广州 510006；2.湛江电力有限公司，广东 湛江 524099）

1 背景概述

1.1 设备概况

某火力发电厂锅炉为东方锅炉厂生产的亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛、全悬吊露天布置、平衡通风、燃烧系统四角布置、切圆燃烧、固态排渣燃煤汽包炉。型号为DG1025/18.2-Ⅱ(5)型，采用钢结构炉架，原设计煤种为晋东南无烟煤和贫煤各50%的混煤，校核煤种Ⅰ为100%无烟煤，校核煤种Ⅱ为100%贫煤。因原燃用煤种的供应问题，2010年燃用煤种改为烟煤，制粉系统改为直吹式中速磨。

1.2 磨煤机概况

锅炉配置5台中速磨煤机，磨煤机型号为MPS170HP—II，其中燃用设计煤种时，在锅炉BMCR工况下，4台磨运行，1台磨备用。4台磨的总出力（按磨损中后期出力考虑）不小于锅炉B-MCR工况燃煤量的110%。单台磨煤机最小出力可在20%～25%负荷下长期连续运行，单台磨煤机最小出力11t。

1.3 磨入口一次风流量测量现状

目前，由于机组优化设计，制粉系统磨煤机入口混合一次风管道直管段长度不理想，导致冷热风混合后，管道内气流分布非常紊乱，加之原测量装置测点数量单一、安装位置不合适等多方面因素，磨煤机入口混合一次风流量存在波动较大、调节线性较差等问题，无法满足磨风量自动投入要求。

（1）在热风挡板、冷风挡板均稳定状态下，磨入口混合风显示值有较大波动，波动范围10～25t/h。

（2）当热风挡板开度增大时，磨入口混合风显示值有变小现象，出现不同程度反趋势。

（3）原磨入口混合风常出现不同程度的堵灰现象，需频繁吹扫，维护量大。

2 研究方向

冷热风混合后管道直管段条件很不理想，单纯依靠改造一次风量测量元件很难从根本上解决目前磨入口混合风量投自动的根本问题，所以设计构想一套完整的流量测量系统，首先通过风场调平手段调节混合后流场到相对均匀值，然后通过测试试验确定一次风量测量装置最佳安装位置，同时把原测量元件更换为阵列式流量计。

主要研究方向包括：

（1）风场分布均匀性研究。通过在管道内部安装多组节流元件，在冷热风混合处加装扰流元件，改变冷热风混合方式，充分扰流，最大程度保证冷热风混合均匀。

（2）温度偏差研究。研究优化后风场各截面温度分布偏差。

（3）磨入口混合风测量元件设计位置研究。通过标准仪器，在优化后的风场多个位置进行实际测试，找到最稳定气流分布位置。

（4）气流分布偏差研究。对优化后的风场全截面气流分布偏差进行实际测试分析。

（5）气流稳定性研究。研究不同工况下气流波动区间。

（6）跟随性研究。研究测量值与表盘其他相关参数的一致性、同步性。

3 试验方案

3.1 理论依据

风道内气体平均流速用毕托管或者标准差压测量仪器来进行测量，风道内同一截面上的平均气流速度V 用以下公式计算：

式中：ΔP为风道截面气体动压的平均值，单位Pa，其计算公式如下：

式中，ΔP1、ΔP2....ΔPn为各测点的动压值；n为所测量的点数；Kb为标准测量仪器流量系数。

ρ为风道内空气密度，计算公式如下：

式中，Px为风道内空气压力，单位Pa；t为风道内空气温度，单位℃。

3.2 试验步骤

（1）实测差压值。启动一次风机、引风机，相应磨煤机的热风调节挡板及关断门全开，冷一次风管道调节挡板全关。调节一次风机动叶开度，维持炉膛负压-20～-50Pa，维持磨煤机入口混合一次流量为60t/h左右，利用标准毕托管或者标准测试仪器在磨煤机入口混合一次风量进行等截面实测，同时记录相关数据。

（2）风门特性试验。①冷风调节门全关，热风调节门 按 照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%开度依次调节，待风量显示数据稳定后，记录对应数值。②热风调节门全关，冷风调节门按照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%开 度 依次调节，待风量显示数据稳定后，记录对应数值。③冷风调节门开度50%，热风调节门按照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%开度依次调节，待风量显示数据稳定后，记录对应数值。

4 数据分析

（1）系统改造后，风场分布均匀性得到了极大的提高。风场分布共计测试30组数据，各个测点风场分布的相对标准差最大为12.2%，平均相对偏差为5.4%。附表1。

表1

（2）温度共计测试30组数据，各个测点温度分布的最大相对标准差为4.20%，平均相对偏差为1.99%。附表2。

表2

（3）优化选择在线测风元件在风道内的安装位置，降低上下游风道结构对测量的干扰，风量实际测试系数为0.973，风量系数偏差为2.7%，满足控制风量系数偏差控制在3%以内。附表3。

表3

5 应用效果

关于磨入口一次风流量精确测量的研究及应用项目从投运至今，取得了理想的投运效果。磨入口混合一次风流量显示值稳定，波动范围较小，与热风挡板开度一致性、同步性吻合度较高，从根源上解决了原风量系统无法投自动问题，自动投入品质非常理想。

图1 改造后风门调节特性曲线

6 结语

综上所述，关于磨入口一次风流量精确测量的研究及应用项目达到了预期效果，解决了困扰已久的磨入口混合一次风流量波动大、投自动问题，点阵式流量计最终流量系数K与预置系数很接近，说明测量元件具有很高的测量精度；实测流量在机组冷态、启炉、0MW至325MW至150MW负荷变化间，随热风门开度、冷风门开度、一次风机档板开度呈现良好线性测量值，解决了项目研究优化前存在的问题，各性能指标符合预期。因此，研究优化后的一次风测量系统完全满足运行需要。