循環(huán)流化床鍋爐測量儀表的改進方法

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

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循環(huán)流化床鍋爐（CFB）具有高效、低污染、煤種適應(yīng)性廣、負荷調(diào)節(jié)性好、不易滅火、灰渣可利用等特點，采用潔凈燃燒技術(shù)，符合國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策，再加上其較好的煤種適應(yīng)性，在我國得到迅速推廣，配套機組在向300MW及以上方向發(fā)展。

循環(huán)流化床鍋爐由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，所安裝的熱工儀表測量、保護儀表與常規(guī)煤粉爐相比，有許多類似之處也有明顯的區(qū)別。CFB鍋爐汽水系統(tǒng)的測點及其作用與普通煤粉爐相同，煙風系統(tǒng)增加了一些為CFB鍋爐專設(shè)的風機風道的壓力、溫度和流量的測點，其測量方法也同普通煤粉鍋爐相同。CFB鍋爐在參數(shù)測量方面的特別之處在于對爐膛、分離器、回料閥和冷渣器等固體流道參數(shù)的檢測。

一、循環(huán)流化床鍋爐的運行特點

CFB鍋爐在運行過程中特別要注重對床溫、分離器入口溫度、風煤比以及床壓的監(jiān)測、調(diào)節(jié)及控制，注重對影響物料流化、循環(huán)及燃燒的各種風量的監(jiān)控，確保建立一個平穩(wěn)、足夠的熱物料循環(huán)，從而完成鍋爐燃燒的燃料燃燒及熱量傳遞過程。

按照循環(huán)流化床鍋爐的特點，設(shè)置爐膛溫度、床溫、床料高度及其它有關(guān)測量儀表測點，以保證機組的安全、經(jīng)濟運行。壓力測點應(yīng)提供接口和防堵設(shè)施，溫度測點要求留有熱電偶插座，對有防磨要求的溫度測點應(yīng)加裝防磨裝置。

二、主要熱工參數(shù)的作用和意義

2.1床溫

床溫是CFB鍋爐的重要運行參數(shù)。所謂床溫主要是指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的料層溫度，床溫值是由鍋爐結(jié)構(gòu)、灰熔點、排放物指標（因煤種不同而有所區(qū)別）等綜合因素決定的，通過調(diào)節(jié)流經(jīng)布風板的一次風量和直接進入爐膛的二次風量之比來維持床溫，同時注意控制給煤量，保證溫度在850-925℃，使其處于zui佳燃燒狀態(tài)，并有利于爐內(nèi)石灰石脫硫。床溫過高或過低將造成鍋爐結(jié)焦滅火。影響床溫的因素主要有煤種、給煤量、一/二次風量、返料量及冷灰循環(huán)。在循環(huán)倍率一定時，主要與煤量和風量有關(guān)，其中一次風量起主要作用。

以一臺480t/h容量的東鍋鍋爐為例，它設(shè)置了2層床溫測點，下層24個測點，上層24個測點，左右側(cè)分為四列三排。它們均在二次風口以下，密相區(qū)之內(nèi)，每層測點沿爐膛前中后三排均勻、對稱布置，每層測點的輸出送入平均值計算回路，以計算床溫平均值。同時各測點均進入DCS顯示。當有點與平均溫度相差150度時，判斷此為壞點。

2.2床壓

床壓是料層高度的反映。運行中通常通過調(diào)整排渣量的多少控制床壓的高低。床料多、床壓高，對于穩(wěn)定燃燒、減小短時間斷煤波動的影響、減少排渣可燃物含量有利；但同時床壓高會增大一次風壓頭，電耗增加，同時也大大增加了啟動點火階段加熱床料的時間，降低運行經(jīng)濟性。床料薄、床壓低，易造成布風不均勻，引起結(jié)焦。

床壓一般是指密相區(qū)的床壓，床壓測孔一般布置在距布風板上端面250mm處，左側(cè)3個，右側(cè)3個，將3個壓力測量值通過3取中邏輯判斷后送至顯示及報警回路；3者取平均值作為床壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反饋信號?？刂拼矇旱姆椒?，通過控制排渣系統(tǒng)來維持爐膛床壓恒定，也即確保爐內(nèi)的灰平衡和床料構(gòu)成。

2.3風量

循環(huán)流化床鍋爐的運行基于流態(tài)化的高溫物料懸浮燃燒。燃燒風量是運行人員調(diào)整燃燒的的重要依據(jù)，其測量的準確性直接影響到鍋爐的經(jīng)濟安全運行。在機組安裝完成后，調(diào)試運行前，應(yīng)當對一、二次風機性能進行測定，并對風量的標定，主要是鑒定風機的出口風量、風壓能否達到設(shè)計要求，能否滿足燃燒需要，并且校正測量裝置的準確性。有效的測量風量，有利于一二次風比例的調(diào)整，能改善爐內(nèi)風、煤、灰的混合程度，達到zui佳的燃料、供風混合方式。

2.4點火風道溫度

由于CFB鍋爐的爐膛密相區(qū)和旋風分離器等多個部位設(shè)有較厚的耐磨耐火材料，因此，在啟動過程中必須嚴格控制加熱升溫速度，以防止這些非金屬材料因受熱不均而爆裂脫落。這就要求CFB鍋爐的啟動燃燒器設(shè)計既要位置合理又要有較寬的調(diào)節(jié)比，而且操作靈活，可控性高。

CFB鍋爐的啟動燃燒器一般有3類，即布置在布風板上的床上啟動燃燒器、床槍和布置在布風板下的熱煙發(fā)生器。東鍋早期設(shè)計的流化床采用床上加床下點火器，但后來的產(chǎn)品僅僅保存了床下燃燒器，床下燃燒器的風溫是個重要的監(jiān)測參數(shù)。

在DG490/13.8-II2型鍋爐，設(shè)計有風室溫度和點火風道溫度各二支，分為左右側(cè)。在點火時，通過調(diào)整燃燒將床下油點火器出口煙氣溫度控制在980℃以下，且風室溫度在870℃以下，在此期間，溫升率建議不超過28/每20～30分鐘。

三、運行情況與改進措施

由于CFB鍋爐內(nèi)進行固體燃料的循環(huán)燃燒，流動的物料極容易堵塞壓力測點和測壓管線，同時對測溫元件產(chǎn)生強烈的磨蝕，用常規(guī)手段難以進行準確可靠的連續(xù)測量，床溫和床壓測量元件均采用耐熱防磨及防堵措施使所測數(shù)據(jù)準確、可靠。而床溫、床壓等參數(shù)對保證CFB鍋爐的安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要，因此必須采用特殊的防堵、防磨測量手段。

3.1床溫測量的改進

東鍋的循環(huán)流化床爐膛床溫元件通常是采用多點鎧裝熱電偶，在布風板的前、中、后三個位置橫向各安裝8套鎧裝熱電偶，每套熱電偶由伸出布風板的距離為300mm，由耐磨保護套管保護；每套熱電偶有雙只鎧裝熱電偶組成，一點測上床溫，一點測下床溫。熱電偶安裝方式為由前后墻平插入風室，經(jīng)90°直角向上穿過并固定在布風板上的耐磨保護套管內(nèi)。中間的測溫元件從前墻插入。在機組啟動調(diào)試期間，由于溫度元件在風室內(nèi)的部分太長，在一次風力作用下晃動太大，首批安裝的24套熱電偶全部損壞。經(jīng)分析：床溫元件在風室內(nèi)的部分太長且不能很好固定，床溫元件容易被風室內(nèi)的高溫風沖刷，造成損壞。后雖經(jīng)過采取增加不銹鋼保護套管、用耐磨澆筑料及鋼絲網(wǎng)包裹、用耐火磚固定等方法進行處理，使床溫元件的工作條件有所改善，但仍然沒有從根本上解決問題。

因此，在大修期間我們建議對床溫元件進行改造，安裝方式均為爐底直插向上穿過布風板方式，同時加裝耐磨保護套管，在套管外側(cè)再增加耐磨澆筑料。如圖所示，這種方式不但能有效保護測溫元件，而且能夠?qū)崿F(xiàn)溫度元件的在線更換。

3.2床壓測量的改進

在國內(nèi)440t的流化床鍋爐在運行過程中，床層差壓，床層密度，床層壓力等幾個測點經(jīng)常結(jié)焦。在zui初的安裝中，測點取樣與爐壁成45度向上，加裝風煙自動分離器。但是使用時間較長后，依然會堵塞。后經(jīng)改進后，采用自動吹掃裝置，向測孔引入一股恒壓吹掃空氣，通過調(diào)節(jié)取樣管與吹掃管的距離，實現(xiàn)自動補償，解決了既要取壓防堵又要測量準確的問題。如圖所示，通過前后調(diào)節(jié)吹掃管在取樣裝置錐口的位置，實現(xiàn)自動吹掃補償。

在吹掃口的吹掃氣源上，特別且加裝了調(diào)壓穩(wěn)壓器，完全解決了電廠氣源不穩(wěn)的問題，確保了流量控制器的正常運行。

3.3點火風道溫度的改進

在運行過程中，點火風道溫度元件插入深度過長，被高溫風吹刷，以致于保護管和熱電偶同時損壞。經(jīng)檢查，熱電偶保護管已穿過澆筑料80MM，測量的已不是壁溫，而是煙溫。后將熱電偶保護管調(diào)整，露出澆筑料10-20MM，同時在測量元件對側(cè)又加裝一個測溫點，構(gòu)成A、B二點，即保證測量的靈敏度，又提高元件應(yīng)用的可靠性，有利用縮短啟動時間，為經(jīng)濟運行提供基礎(chǔ)。

3.4風量測量元件的改進

風量對于流化床鍋爐來說，無疑是一個重要參數(shù)，無論是設(shè)計還是調(diào)試、運行人員，都希望表計的讀數(shù)能真實的反應(yīng)實際的工狀。一、二次風機性能的測定和風量的標定，主要是鑒定風機的出口風量、風壓能否達到設(shè)計要求，能否滿足燃燒需要，并且校正測量裝置的準確性。在測量中應(yīng)注意，雖然一般都采用標準的測風裝置進行風量測量（目前zui普遍的是采用機翼型測風裝置）。

但是在實際施工中，設(shè)計的安裝在鍋爐風道上的風量測量裝置，往往由于鍋爐風道截面大，直管段長度短，彎頭多，按廠家要求管道直段不能滿足測量，在加上裝置加工誤差等原因使流量系數(shù)偏離設(shè)計值，因此必須對其進行標定。由于流量與風溫、差壓、風壓的關(guān)系較大，有的采用了三種取樣元件分別測量其參數(shù)，造成測量裝置折線系數(shù)公式相當繁瑣，其故障自檢能力也基本沒有。因此當然，有必要采用先進的測量元件器可以減少測量誤差。

在實際應(yīng)有中，我們選用了熱式質(zhì)量流量計，經(jīng)過一年多的運行，相比于其它測量風量的元件相比，具有性能優(yōu)良、可靠性高的特點。該產(chǎn)品基于熱擴散技術(shù)，其典型傳感元件包括兩個熱電阻，當這兩個熱電阻被置于流體中時，其中一個被加熱，另一個用于感應(yīng)過程溫度。兩個熱電阻之間的溫差與過程流速及過程介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，保持該溫差恒定，則電子單元加熱熱電阻的能量與質(zhì)量流量成一定的比例，我們就能推算出風量。

3.5給煤系統(tǒng)的改進

在鍋爐試運過程中出現(xiàn)zui頻繁的問題是煤倉堵煤，為保證正常運行，在煤倉開設(shè)人工捅煤孔，有一次斷煤時，就地觀察員工打開捅煤孔捅煤，破壞了給煤機的壓力平衡，爐內(nèi)煙氣反竄到給煤機，造成一臺給煤機皮帶及其它部件燒損。給煤機廠家對此進行了改造，在給煤機進煤口安裝了測溫元件，信號送入DCS作為是否超溫的判斷條件，同時聯(lián)鎖快關(guān)閥。當爐內(nèi)有熱煙氣反竄到給煤機時，通過溫度信號使快關(guān)閥迅速關(guān)閉。原來的電接點雙金屬溫度計作為給煤機就地控制柜的報警信號。

通過調(diào)試，對電廠運行人員建議：六臺給煤機盡量采用對稱投運和兩側(cè)爐膛給煤量比較均衡的運行方式。如果發(fā)生單側(cè)煤倉堵煤，只能投運單側(cè)爐膛給煤機投運或兩側(cè)爐膛給煤量相差較大的運行方式時，會造成屏過熱偏差和床溫的不均勻，會影響機組安全運行，而且很可能造成兩側(cè)爐膛的風煤比失調(diào)（即使總的燃燒過?？諝庀禂?shù)控制得很好），影響鍋爐運行的經(jīng)濟性，應(yīng)當盡可能避免。因此，在正常情況下，六臺給煤機都應(yīng)投運且給煤量應(yīng)基本一致，由于1#、6#給煤口靠近排渣口，可適當減小其給煤量，盡可能延長燃料爐內(nèi)停留時間。

四、總結(jié)

經(jīng)上述改進后，鍋爐熱工測量的可靠性和準確性大大提高，為機組設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供了保證，為系統(tǒng)實現(xiàn)更大限度的自動調(diào)節(jié)提供了必要的條件。

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