热电厂锅炉一次风量测量问题及改造

汪满云

福建福海创石油化工有限公司 福建 漳州 363216

2016年度由北京清新环境有限公司对1～4号脱硫超低排放改造EPC总承包项目改造时对烟气流量测量装置进行了改造，经过3年多的运行，设备运行状态完好。另外我厂3、4号锅炉一次风测量装置已经于2020年也完成了技术改造，目前运行正常，且达到预期目标。该技术已经在多家其他单位进行推广应用，并取得良好效果。下面就这一问题进行简要阐述。

1 几种常用的测量装置对比分析

1.1 一次风量测量装置工作原理

目前一次风测量装置主要有两大类型，一是热式质量流量计，二是差压式流量计。热式质量流量计是利用传热原理，即流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量的仪表，用于测量气体较多。差压式流量计是依据伯努利方程、流体连续性方程，根据节流原理，当流体流经节流件时，在其前后产生压差，此压差值与该流量的平方是成正比。

1.2 几种测量装置的对比分析

1.2.1 机翼式流量计测量装置

其结构形式比较像飞机的翅膀一般使用于1m以上大型管道的测量。优缺点：测量数值精确，但是因为其独特的结构方式，容易积灰堵塞，因此粉尘量小的情况比较合适使用。

1.2.2 多点矩阵式流量计测量装置

通过多个点均匀测量然后汇总一个平均值给最后测量适合1m以上的大管道。它通过测量风速和风向来计算风量，优点是可以准确测量风量，而且它的测量精度高，可以满足大多数应用场合的要求；缺点是它的成本较高，而且安装和维护也比较复杂[1]。

1.2.3 热式流量计测量装置

该类型装置自从引进国内以来，被许多电厂广泛使用，经过多年的应用发现其优缺点也很突出，主要表现在：故障率偏小、维护维修偏少、压损偏小、测量稳定；但其受脉动流限制，电厂长期运行的介质含粉问题造成的流量计探头磨损偏大，且响应速度偏慢，困扰不易解决。应用于磨煤机一次风量控制，其若调门开度变化较大，则造成测量值将出现偏差；有的厂家为了解决这个问题，在管道内加装扰流板、减少紊乱流，但却增大了管道压损。为消除这一问题大都采用多点布置方案，但是由于热式流量计造价较高，每台成本增加，多点布置所需要成本就相当大，其不适宜电厂改造应用。

2 一次风测量装置使用情况

2.1 三曲线机冀式测量装置改造前运行中存在的测量问题

4×670 t/h锅炉为超高压参数自然循环、四角切向燃烧方式，其采用正压直吹式制粉系统、中速碗式磨煤机、冷一次风机。其主要组成是原煤斗、给煤机、磨煤机、煤粉管道、密封风机和一次风机等设备。由于热一次风含尘量较大，在锅炉制粉系统运行过程中，磨煤机的磨碗差压、出口风粉混合压力、入口一次风流量以及出入口风压等造成测点经常发生堵塞等现象，致使参数监测失去意义，在很大程度上影响着运行人员对磨煤机运行工况的正确判断。特别是磨煤机入口风量测点经常出现堵塞及热态运行时，风量差压小，受风粉影响波动严重，导致冷态标定时风量标定符合要求，而热态运行时偏差大、零点漂移大，严重影响制粉系统的冷热风挡板的自动投入，对运行人员的操作造成不利影响，且会对烟气排放造成不良影响[2]。现有一次风测量装置（三曲线机翼测风装詈）测量准确性差，影响运行人员对锅炉的燃烧调整，燃烧较为不合理，造成一定程度的燃烧损失，燃烧率降低；经常堵管，日常维护频率高，造成一定程度的人力损失；风阻大，一定程度上增加了风机能耗。

2.2 改造后使用矩阵式测量装置的情况

根据国家发改委、环保部、能源局曾于2014年9月印发《煤电节能减排升级与改造行动计划》及2015年12月印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的要求启动超低排放改造。因排放指标的降低，原有设备户经无法满足超低排放的精度要求，因此也对烟气流量计提出了更高的要求，从而产生了新一低产品矩阵式流量计。为提高燃煤使用效率，保证超低排放改造目标，经专业技术人员讨论，及参考其他单位风量改造情况，结合#3、#4炉磨煤机入口一次风量测量装置已于2020年完成技改，投入使用情况良好。得出#1、2炉磨煤机一次风量采用矩阵式测量装置测量的可行性及必要性的结论。

矩阵式流量测量装置其测量方式稳定，并带自动振打清灰功能。在保证测量准确性的前提下也大大减少了维护人员检维修工作量。它具有测量准确度高，线性好的优势，便于机组深度调峰。同时其自清灰功能在极大程度上解决了堵塞的问题，省去了频繁人工清理的麻烦。

3 测量装置实际改造及运行状况

3.1 装置改造情况介绍

在1号、2号锅炉检修期间对1号、2号锅炉10套一次风测量装置进行更换。现拆除现有#1、#2炉磨煤机入口一次风量测量装置（三曲线机翼测风装置），在不改动现有风道管道的情况下，利用现有的安装位置进行一次风测量装置（矩阵式测风装置）安装。 更换精度更高量程更合适的差压变送器（微压），并校对差压变送器量程，修改DCS组态公式，对一次风量进行温压补偿运算，实现准确测量[3]。

我厂#2号炉磨煤机入口一次风量测量装置，于2022年7月11日开始施工，2022年7月31日安装、冷态调试完成，9月20日随#2炉整体启动一次投入运行。热电厂#1号炉磨煤机入口一次风量测量装置，于2022年8月2日开始施工，2022年8月24日安装、冷态调试完成，8月31日完成冷态试验标定及参数调整。

3.2 锅炉磨煤机入口一次风量测量装置标定实验结果

3.2.1 锅炉冷态通风实验结果

在正常的标定工作中，由于人员读表及仪表采集数据会存在一定的误差，一般实测风量与表盘风量在15%以内，认为为正常误差，不建议进行修正，见表1、表2。

表1 号锅炉冷态通风试验结果

表2 2号锅炉冷态通风试验结果

备注：“流量系数” 定义为实测风量（t/h）与DCS风量均值（t/h）的比值；

3.3 装置运行情况

改造前阀门开至一定阀位后，流量不随阀位变化而变化，关键的是流量计装置和取样管经常出现堵塞，造成偏差大、零点漂移大；改造后流量随阀门调节而平稳增减，基本达到改造目的。详见#1、2号炉改造后DCS曲线图如图1、图2所示。

图1 1号炉改造后DCS曲线

图2 2号炉改造后DCS曲线

4 结束语

本次对 #1及 #2 炉磨煤机入口一次风量测量装置的改造项目于2022年8月完成，目前系统已投入正常运行，风量测量稳定，风粉堵塞引压管情况基本消除，达到了改造目标，截止目前设备运行情况良好。一次风量装置改造的目的是实现一次风量准确计量，提高锅炉燃烧调整准确性，减少煤粉堵塞引压管造成的测点失准情况。一次风量的准确测量，可以更好的实现锅炉燃烧风粉比例的准确调节，保证了热电厂超低排放和节能的目标的实现。

本次改造实现一次风量准确计量，提高锅炉燃烧调整准确性，提高机组的自动投入率，提高锅炉燃烧效率，在一定程度上可减少污染源（烟气）超标排放次数，从而实现安全、稳定、经济、环保运行的目的。