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1、某电厂300MW机组锅炉风量风速改造方案1 概述该电厂300MW机组锅炉采用美国B&W公司双拱炉膛, W形火焰锅炉；制粉系统为双进双出钢球磨煤机配冷一次风机正压直吹式系统。现该锅炉的一次风、二次风测量均采用了威力巴均速管流量计，由于没有足够的直管段，并且被测量对象均为含尘气流，测量结果不稳定、且不准确，而机组自动基于风煤比控制策略，结果导致锅炉不能燃烧自动，机组无法自动协调运行。为此建议对锅炉一次风、二次风测量进行改造,采用PBS多点防堵阵列式风量测量装置来测量风量，由于PBS防堵阵列式风量测量装置是一种实现气体流速多点测量的装置，并且有非常优良的防粉尘堵塞的功能,可确保风量测量的准确
2、性，保证锅炉自动能正常投入。2 改造目的燃煤锅炉风量匹配合理，燃烧工况就会明显改善。对锅炉进行燃烧优化调整，概括起来就是就是将一、二次风量根据锅炉负负荷和不同的煤种进行合理的调节，风量调节好了，锅炉燃烧状况必将明显改善，炉效也将显著提高。燃烧参数的选择对锅炉的经济性有十分重要的影响，特别是燃烧器各调节挡板的开度及风量大小对锅炉的飞灰可燃物有直接的影响，应根据各燃烧器的着火情况加以仔细的调整。实际测试表明，经过燃烧参数的优化选择可使锅炉的热效率提高1%以上，同时锅炉辅机功耗明显下降，二者可使机组的供电煤耗下降5g(kW*h)以上，由此而产生的经济效益是十分巨大的。3 目前存在问题目前该电厂300
3、MW机组锅炉其一、二次风风量均采用了威力巴均速管流量计，由于威力巴均速管流量计装置自身的缺陷，客观存在以下缺点：1）、易于堵塞 由于必须通过检测孔来测流量，只要流体中有粉尘、固体颗粒、凝析物等，堵塞就难以避免。并非如厂商所说在探头正前方形成了高压区，粉尘不易进入。一旦堵塞检测孔，就会造成输出差压减小，最终无法测量，严重威胁到锅炉的安全运行。 2）、准确度较低威力巴流量计属于均速管类，只能通过检测杆来反映流速，无论在上面取了多少个测点，也只能反映管道截面直径（或宽、高）上的流速分布，在直管道达不到足够长要求时，这些点就失去代表意义，准确度难以优于±3%。通过对其他电厂的调研并结合本厂的
4、实际情况，建议采用PBS防堵型阵列风量测量装置。PBS防堵型阵列风量测量装置由于本身具备的自清灰和防堵塞功能，它可以确保长期测量的准确性，能及时地反映各风管内风量的大小，随时调整锅炉运行，让锅炉始终在较经济的工况下运行，可大大提高了锅炉的自动投入率。而且防堵型阵列风量测量装置压力损失小，节约送、引风机电量，可取得良好的经济效应。4 PBS防堵型阵列风量测量装置的工作原理特点PBS防堵型阵列风量测量装置是根据ISO3966封闭管道中流体流量的测量-采用皮托静压管的速度面积法国际标准而设计制造，基于S型毕托管测量原理，测量装置安装在管道上，其探头插入管道内，当管道内有气流流动时，迎风面受气流冲击，
5、在此处气流的动能转换成压力能，因而迎风面管内压力较高，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，其大小与管道内风速有关，风速越大，差压越大；风速小，差压也小，风速与差压的关系符合伯努利方程：v=式中： v 表示风速，单位：m/s K 表示测量装置系数P 表示差压，单位：Pa 表示气体密度，单位：kg/m3对于含尘气流，为了解决堵塞问题，PBS防堵型阵列风量测量装置装设了动能驱动防堵塞装置，在管道内气流的冲击下使清灰器作无规则摆动，起到自清灰作用。发电锅炉的风管风道直管段一般比较短，管道截面积上的流场很不均匀，有的部位甚
6、至有回流产生。当风道的截面积较大时，单点测量风道内的风量是不科学的，甚至其测量的数据无任何意义。PBS防堵型阵列风量测量装置采用等截面网格法阵列布置多个测点的方法，测得同截面的平均速度，采用的选点方法为ISO3966封闭管道中流体流量的测量-采用皮托静压管的速度面积法和ISO 7145:1982圆形截面封闭管道中流体流量的测定 -在截面的一点上测量速度的方法国际标准中规定的等面积法。对于各种形状的风道，可根据现场实际情况确定所需测点的数量、测量装置的数量和布置方式等。总之，PBS防堵型阵列风量测量装置功能特点：1）彻底解决了含尘气流风量测量装置的信号堵塞问题，风量测量装置本身具有利用流体动能进
7、行自清灰防堵塞的功能，绝对不需要外加任何压缩气体进行吹扫，无论气体含尘浓度多大，完全可以做到长期运行免维护。2）风量测量装置性能稳定，调节线性好。3）为了确保测量精度，将多个风量测量探头进行等截面网格法多点布置，然后将各测量装置的正压与正压、负压与负压相互连接，最终引出一组信号到变送器，这样的组合风量测量装置对风道的直管段没有太多要求,一般只要求直管段长度不小于管道的当量直径即可。4）采用插入式布置，对于整个大风道来说，组合风量测量装置的挡风面积几乎可以忽略不计，因此，其对整个风道流体的压力损失几乎没有，节能效果十分显著，且安装方便。 PBS系列防堵阵列式风量测量装置主要技术指标 测量精度：
8、±1.5%； 探头材料：321不锈钢（1Cr18Ni9Ti）； 探头长度：0.26.0m（根据风道尺寸确定）； 测点距离：0.11.0m（根据系统需要确定）； 风管风道最小直管段：0.5d: 动压输出接口：M20×1.5内螺纹； 测量介质：空气或其它低湿度、含尘气体； 工作温度：-50+450PBS系列防堵阵列式风量测量装置与其它风量测量装置性能的比较目前在电站锅炉上有多种风量测量装置在使用，由于其工作原理与结构的不同，各有特点，以下将主要的几种风量测量装置进行比较。表：几种风量测量装置特点对照表特点产品名称优点缺点均速管型插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快；
9、可实现多点布置测量大风道平均流速。取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质风量测量。文丘里型插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快。取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质；如果单点布置，不适宜大风道的风量测量。机翼型反应速度快；多点测量大风道平均流速。体积大，安装不方便；风道阻力大，不节能；取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质。热式气体流量计插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；非差压方式测量，不存在堵塞问题，运行维护量小；低流速精度高。热传导方式测量，存在滞后现象；价格高；无方向性；电极上的积灰会影响其测量准确性；如果单点布置，不适宜大风道的测量。PBS系列防堵阵列式风
10、量测量装置插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快；防堵塞，高浓度的煤粉气流也能适用，运行维护量小；多点测量大风道平均流速。不适用小直径的风管。5 该电厂300MW机组锅炉风量测量装置改造实施方案5.1 双进双出磨煤机入口一次风量一次风量的大小对锅炉燃烧经济性的影响很大，一次风量调节合适既对锅炉燃烧有利，又不会导致一次风管的堵塞。过高的一次风量将使煤粉着火推迟，火焰中心升高，导致飞灰可燃物和排烟温度上升，对锅炉的经济性产生不利的影响；在保持送风量不变的情况下，一次风量的增加必然使炉膛出口氧量增加，从而降低锅炉的经济性；而且，随着一次风量的增大，磨煤机出口煤粉也将逐渐变粗，这对锅炉的燃烧
11、是十分不利的。 根据现场情况，由于磨煤机入口一次风直管段较短，截面风速容易分布不均匀。为了确保准确测量风量，拟在风道截面上按等截面网格法多点测量原理布置2支探头共6个传感器测点，测得同截面的平均速度，是为了确保准确测量风量，将2个风量测量探头的正压侧与正压侧相互连接、负压侧与负压侧相互连接，引出一组正、负压信号至差压变送器。由于在风道截面上严格采用标准的网格多点式布置、且测量装置本身具备的自清灰和防堵塞功能，几乎没有压损，装置性能可靠，可保证风量显示稳定准确。真正做到了长期免维护运行。测量探头布置方式示意图见图1。推荐型号：PBS95-N-1000-200-3×2。5.2 二次风箱入
12、口分风量二次风箱入口风道直管段比较短，管道截面积上的流场很不均匀，有的部位甚至有回流产生。空气预热器热面元件上积灰被加热的热风带到送风里，当锅炉启、停炉时，冷、热态的变化所形成的水气与测风装置感压管路中的灰尘会形成硬块，很难清除。PBS防堵型阵列风量测量装置由于本身具备的自清灰和防堵塞功能，可以确保长期测量的准确性，能及时地反映各层风量的大小，随时调整锅炉运行，让锅炉始终在较经济的工况下运行，大大提高了锅炉的自动投入率。而且防堵型阵列风量测量装置压力损失小，节约送、引风机电量，可取得良好的经济效应。为了确保准确测量风量，拟在风道截面上按等截面网格法多点测量原理布置16个风量测量点，测得同截面的
13、平均速度，是为了确保准确测量风量，将16个风量测量探头的正压侧与正压侧相互连接、负压侧与负压侧相互连接，引出一组正、负压信号至差压变送器。测量探头布置方式示意图见图2。推荐型号：PBS50-N-2000-200-8×2。5.3 磨煤机出口一次风速燃煤锅炉一次风管内（或喷口）风速调整均匀，锅炉燃烧工况必将明显改善，锅炉效率也将提高。具体说有如下几方面作用：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
14、小。若某一管内煤粉浓度增加，由于输送煤粉的阻力增加，则管内风速就会降低，反之就会升高。因此，司炉能依据一次风管内风速的大小来确定风管内煤粉浓度的相对大小。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，降低炉膛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，能合理地确定一次风匹配比率以及各层的配风情况，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）对一次风实施在线监测等于
15、对制粉系统的通风量实施了在线监测，有利于制粉系统的安全和经济运行。7）可大大地减少锅炉冷态空气动力场试验的工作量。对于高浓度的煤粉气流或含尘气流，要长期准确地测量出管道内风速，必须要解决二个问题，一是堵塞问题，二是磨损问题。PBS50系列防堵耐磨型风速测量装置，较好地解决了堵塞和磨损问题。为了解决堵塞问题，首先在感压口设计了防堵塞装置。其次在取压口设计了自动回流管，即在垂直管段上连接了一根斜管，斜管与垂直管之间有节流孔，引压管从斜管上引出，斜管起到了灰尘自动回流的作用。为了解决耐磨问题，探头的插入部分采用了刚玉耐磨材料。测点布置见图35.4 现场安装及标定PBS系列防堵耐磨型风量测量装置安装非常简便，可在风道上开孔焊接法兰式安装底座，然后将风量测量装置插入并用紧固件紧固即可。对于每个风道中的多支风量测量装置，应先用仪表管分别将每支风量测量装置全压侧与全压侧、静压侧与静压侧连接，然后再分别连接到差压变送器的正、负压侧（可连多台差压变送器）。测量装置出厂前的测量精度与流量系数k通常是通过实验室风洞测试得出的，是常规条件下的流量数据，现场被测介质的流场与实验室风洞中的流场会有很大差异，因此为了保证测量系统的现场测量准确性和在不同运行工况下线性度，对测量装置进行现场校验是必要的，也是必须的。如条件允许，最好做3个工况，一般做2个工况的校验就可以满足要求。对于燃煤锅炉按照GB10184-8
