1 引言
電廠大型燃煤機(jī)組一般都采用直吹式制粉系統(tǒng)，即每臺磨煤機(jī)出口有4～8根一次風(fēng)煤粉管道直接與鍋爐燃燒器相連，煤粉經(jīng)過輸粉管輸送到燃燒器進(jìn)行燃燒。由于各煤粉管道的長度和彎頭數(shù)量不同，使得每根管道的壓損不同，由此形成各煤粉管道之間煤粉分配不均，結(jié)果使鍋爐燃燒器不能在*佳風(fēng)煤比工況下運(yùn)行，使燃燒效率降低，NOX排放增加并且使鍋爐故障率增高。
2 存在問題分析
當(dāng)各煤粉管道之間煤粉分配不均時，可能出現(xiàn)煤粉濃度過高、過低，流速過高、過低等情況。煤粉濃度過高時可出現(xiàn)以下情況：煤粉堵管，不能向爐內(nèi)輸送煤粉，同時引起管內(nèi)煤粉自燃以致燒壞輸粉管;煤粉燃燒不完全，效率低、CO增加、加劇爐膛內(nèi)受熱面及過熱器受熱面的高溫腐蝕;爐膛及過熱器局部結(jié)渣，嚴(yán)重影響鍋爐的**運(yùn)行。煤粉濃度過低時，出現(xiàn)以下結(jié)果：爐膛溫度降低，易滅火，鍋爐氣壓降低，無法滿足負(fù)荷要求;產(chǎn)生大量的NOX，污染環(huán)境，過熱器超溫，甚至引起過熱器爆管等事故;為了提高氣壓，加大一次風(fēng)(輸粉管)流速，爐膛切圓偏移爐膛中心，造成爐墻局部結(jié)渣，尾部受熱面煙溫偏差過大，甚至引起爆管。
當(dāng)煤粉和空氣混合物的流速過高時，會影響煤粉*佳濃度，出現(xiàn)以下情況：加劇輸粉管的磨損;燃燒器出口混合物流速過高，燃燒滯后，造成火焰中心偏斜并容易引起爐墻局部結(jié)焦以及爐膛尾部過熱器局部超溫爆管;燃燒不完全，灰中含碳量以及排煙溫度增加，降低鍋爐效率。當(dāng)混合物流速過低時，除影響*佳煤粉濃度外，造成以下結(jié)果：輸粉管沉積的煤粉增加，引起堵管;引起煤粉自燃，甚至發(fā)生煤粉管道爆炸;燃燒器出口混合物流速降低，煤粉大量與主氣流分離，長久下去除造成煤耗增加，還會引起爐膛滅火以及二次燃燒堵死鍋爐下部出灰口。
3 解決方案
解決以上問題的辦法是通過在線測量煤粉管內(nèi)煤粉的流速和質(zhì)量流量，并以此為依據(jù)調(diào)整每個燃燒器的二次風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)燃燒的*佳狀態(tài)。
在直吹式制粉系統(tǒng)中，煤粉量的控制是靠進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量來控制的。因此，一次風(fēng)流量信號顯得尤為重要。對于文丘里管測流量，當(dāng)其前后流場穩(wěn)定及均勻時，其流量系數(shù)K為常數(shù)，只要測得流體密度與壓差值，即可求出通風(fēng)量。然而由于環(huán)境及設(shè)備條件的限制，使差壓信號失真，系數(shù)K不是常數(shù)，*大偏差達(dá)34%以上，故通過擋板控制風(fēng)量來調(diào)整進(jìn)入鍋爐的燃煤量不可靠。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增減時，司爐工只能靠經(jīng)驗(yàn)及測得的參考風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)煤的調(diào)整。如果在輸粉管(即一次風(fēng)管)安裝煤粉流量和濃度在線測量裝置，則能更好地控制煤粉量，降低煤耗，同時減輕司爐工勞動強(qiáng)度，改善勞動環(huán)境。對于直吹式制粉系統(tǒng)來說，在一次風(fēng)管上安裝煤粉流量和速度在線測量裝置，除解決上述雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)風(fēng)量測定誤差大、不可靠問題外，還可發(fā)現(xiàn)直吹式分離器鎖氣器泄漏、不起作用等故障。
4微波固體流量測量系統(tǒng)
4.1 測量原理
SolidFlow2PF微波固體流量測量儀采用先進(jìn)的微波超短脈沖技術(shù)，為各類金屬固體輸料管槽的流量測量而設(shè)計(jì)，采用**技術(shù)，具有美國和歐洲**。它利用微波能量場和固體顆粒對微波的反射和多普勒特性，傳感器向金屬輸料管道/料槽內(nèi)的固體顆粒發(fā)射低能量微波信號，信號被固體反射后又被傳感器接收到。通過移動物料的微波反射能量來測量物料的密度，相當(dāng)于一個微波計(jì)數(shù)器，從而測量出物料的流量。其適應(yīng)固體顆粒(粉末)的直徑從1nm～1cm，測量準(zhǔn)確度優(yōu)于±2%(標(biāo)定后)。
4.2 系統(tǒng)構(gòu)成
一套完整的微波固體測量系統(tǒng)包括：傳感器及安裝底座;中央處理單元FME;C2Box接線盒(連接傳感器與中央處理單元)。傳感器與中央處理單元之間采用RS2485Modbus連接，當(dāng)距離超過1.8m時，需采用C2Box接線盒。系統(tǒng)組成如圖1所示。
4.3 傳感器安裝
根據(jù)輸送管道上下游區(qū)域情況，選擇合適的安裝位置。當(dāng)管徑大于<200mm時，每根輸送管上應(yīng)安裝2～3個傳感器，傳感器之間的間隔為150mm，并成90°角或120°角。對于物料自由落體的應(yīng)用(如螺桿給料機(jī)或旋轉(zhuǎn)閥后)，物料落體點(diǎn)后300mm處是*好的安裝點(diǎn)。安裝時，先將傳感器底座焊接到一個固定的位置，然后從傳感器底座鉆一個<20mm的洞到管道內(nèi)，插入傳感器并通過連接螺母使傳感器測量面與管道內(nèi)表面平齊或鎖回1～2mm即可。
4.4 標(biāo)定
該微波固體流量計(jì)的標(biāo)定方法必須采用實(shí)際被測介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。對于電廠的煤粉質(zhì)量流量的標(biāo)定，可以采用丹麥M&W的專用煤粉采樣系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。
4.5 微波固體流量計(jì)應(yīng)用后的控制改進(jìn)
將鍋爐煤粉流量測量和一、二(三)次風(fēng)測量系統(tǒng)作為DCS的獨(dú)立系統(tǒng)，實(shí)時在線監(jiān)測一、二(三)次風(fēng)各風(fēng)管的風(fēng)速、噴口速度和風(fēng)量，以及各一次風(fēng)管的煤粉濃度、煤粉量等參數(shù)，以指導(dǎo)運(yùn)行人員優(yōu)化調(diào)整鍋爐燃燒。
出煤粉流量測量信號送入DCS，然后根據(jù)煤種進(jìn)行必要的煤粉量平衡，通常簡單而經(jīng)濟(jì)的做法：只測量系統(tǒng)煤粉量不均勻的情況，并根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算每個燃燒器所需的空氣量，因?yàn)榭諝饬康恼{(diào)整比較容易實(shí)現(xiàn)，只要用風(fēng)門擋板就可以控制燃燒器的二次風(fēng)量。雖然各燃燒器間煤粉量的不平衡沒有改善，但能保證每個燃燒器運(yùn)行在設(shè)計(jì)風(fēng)煤粉比范圍內(nèi)。
司爐工根據(jù)測量結(jié)果把一次風(fēng)管(即輸粉管)內(nèi)風(fēng)煤比例調(diào)整到*佳工況并相互匹配平衡，從而改變原來根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整風(fēng)門擋板和給粉量的習(xí)慣操作方法。
針對直吹送粉鍋爐，可以通過磨煤機(jī)各煤粉管煤粉流量的累計(jì)值來調(diào)整給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)出力的準(zhǔn)確調(diào)整。
針對鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)中熱量信號測量遲延大，造成燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈敏制約其負(fù)荷響應(yīng)速度及其調(diào)節(jié)品質(zhì)的問題，在熱量調(diào)節(jié)控制環(huán)節(jié)中增加一給粉量的閉環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，克服其給粉量內(nèi)擾，以提高燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈敏度。
鍋爐各一次風(fēng)管輸送的給粉量閉環(huán)控制，可真正實(shí)現(xiàn)自動優(yōu)化鍋爐燃燒工況。
5 結(jié)束語
通過提高燃煤機(jī)組煤粉流量(濃度)以及風(fēng)量(速)的**測量，實(shí)現(xiàn)各給粉管煤粉濃度和風(fēng)量(速)的調(diào)平，使鍋爐燃燒火焰中心保持在爐膛中心，以達(dá)到燃燒均衡出力、優(yōu)化燃燒及延長鍋爐使用壽命、保持鍋爐長周期**經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，可降低電廠煤耗3%，并可降低發(fā)電廠NOx的排放量。
公安機(jī)關(guān)備案號：
