熱電廠鍋爐一次風量測量問題及改造

汪滿云

福建福海創(chuàng)石油化工有限公司 福建 漳州 363216

2016年度由北京清新環(huán)境有限公司對1～4號脫硫超低排放改造EPC總承包項目改造時對煙氣流量測量裝置進行了改造，經過3年多的運行，設備運行狀態(tài)完好。另外我廠3、4號鍋爐一次風測量裝置已經于2020年也完成了技術改造，目前運行正常，且達到預期目標。該技術已經在多家其他單位進行推廣應用，并取得良好效果。下面就這一問題進行簡要闡述。

1 幾種常用的測量裝置對比分析

1.1 一次風量測量裝置工作原理

目前一次風測量裝置主要有兩大類型，一是熱式質量流量計，二是差壓式流量計。熱式質量流量計是利用傳熱原理，即流動中的流體與熱源之間熱量交換關系來測量流量的儀表，用于測量氣體較多。差壓式流量計是依據伯努利方程、流體連續(xù)性方程，根據節(jié)流原理，當流體流經節(jié)流件時，在其前后產生壓差，此壓差值與該流量的平方是成正比。

1.2 幾種測量裝置的對比分析

1.2.1 機翼式流量計測量裝置

其結構形式比較像飛機的翅膀一般使用于1m以上大型管道的測量。優(yōu)缺點：測量數值精確，但是因為其獨特的結構方式，容易積灰堵塞，因此粉塵量小的情況比較合適使用。

1.2.2 多點矩陣式流量計測量裝置

通過多個點均勻測量然后匯總一個平均值給最后測量適合1m以上的大管道。它通過測量風速和風向來計算風量，優(yōu)點是可以準確測量風量，而且它的測量精度高，可以滿足大多數應用場合的要求；缺點是它的成本較高，而且安裝和維護也比較復雜[1]。

1.2.3 熱式流量計測量裝置

該類型裝置自從引進國內以來，被許多電廠廣泛使用，經過多年的應用發(fā)現其優(yōu)缺點也很突出，主要表現在：故障率偏小、維護維修偏少、壓損偏小、測量穩(wěn)定；但其受脈動流限制，電廠長期運行的介質含粉問題造成的流量計探頭磨損偏大，且響應速度偏慢，困擾不易解決。應用于磨煤機一次風量控制，其若調門開度變化較大，則造成測量值將出現偏差；有的廠家為了解決這個問題，在管道內加裝擾流板、減少紊亂流，但卻增大了管道壓損。為消除這一問題大都采用多點布置方案，但是由于熱式流量計造價較高，每臺成本增加，多點布置所需要成本就相當大，其不適宜電廠改造應用。

2 一次風測量裝置使用情況

2.1 三曲線機冀式測量裝置改造前運行中存在的測量問題

4×670 t/h鍋爐為超高壓參數自然循環(huán)、四角切向燃燒方式，其采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)、中速碗式磨煤機、冷一次風機。其主要組成是原煤斗、給煤機、磨煤機、煤粉管道、密封風機和一次風機等設備。由于熱一次風含塵量較大，在鍋爐制粉系統(tǒng)運行過程中，磨煤機的磨碗差壓、出口風粉混合壓力、入口一次風流量以及出入口風壓等造成測點經常發(fā)生堵塞等現象，致使參數監(jiān)測失去意義，在很大程度上影響著運行人員對磨煤機運行工況的正確判斷。特別是磨煤機入口風量測點經常出現堵塞及熱態(tài)運行時，風量差壓小，受風粉影響波動嚴重，導致冷態(tài)標定時風量標定符合要求，而熱態(tài)運行時偏差大、零點漂移大，嚴重影響制粉系統(tǒng)的冷熱風擋板的自動投入，對運行人員的操作造成不利影響，且會對煙氣排放造成不良影響[2]。現有一次風測量裝置（三曲線機翼測風裝詈）測量準確性差，影響運行人員對鍋爐的燃燒調整，燃燒較為不合理，造成一定程度的燃燒損失，燃燒率降低；經常堵管，日常維護頻率高，造成一定程度的人力損失；風阻大，一定程度上增加了風機能耗。

2.2 改造后使用矩陣式測量裝置的情況

根據國家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局曾于2014年9月印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》及2015年12月印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的要求啟動超低排放改造。因排放指標的降低，原有設備戶經無法滿足超低排放的精度要求，因此也對煙氣流量計提出了更高的要求，從而產生了新一低產品矩陣式流量計。為提高燃煤使用效率，保證超低排放改造目標，經專業(yè)技術人員討論，及參考其他單位風量改造情況，結合#3、#4爐磨煤機入口一次風量測量裝置已于2020年完成技改，投入使用情況良好。得出#1、2爐磨煤機一次風量采用矩陣式測量裝置測量的可行性及必要性的結論。

矩陣式流量測量裝置其測量方式穩(wěn)定，并帶自動振打清灰功能。在保證測量準確性的前提下也大大減少了維護人員檢維修工作量。它具有測量準確度高，線性好的優(yōu)勢，便于機組深度調峰。同時其自清灰功能在極大程度上解決了堵塞的問題，省去了頻繁人工清理的麻煩。

3 測量裝置實際改造及運行狀況

3.1 裝置改造情況介紹

在1號、2號鍋爐檢修期間對1號、2號鍋爐10套一次風測量裝置進行更換。現拆除現有#1、#2爐磨煤機入口一次風量測量裝置（三曲線機翼測風裝置），在不改動現有風道管道的情況下，利用現有的安裝位置進行一次風測量裝置（矩陣式測風裝置）安裝。 更換精度更高量程更合適的差壓變送器（微壓），并校對差壓變送器量程，修改DCS組態(tài)公式，對一次風量進行溫壓補償運算，實現準確測量[3]。

我廠#2號爐磨煤機入口一次風量測量裝置，于2022年7月11日開始施工，2022年7月31日安裝、冷態(tài)調試完成，9月20日隨#2爐整體啟動一次投入運行。熱電廠#1號爐磨煤機入口一次風量測量裝置，于2022年8月2日開始施工，2022年8月24日安裝、冷態(tài)調試完成，8月31日完成冷態(tài)試驗標定及參數調整。

3.2 鍋爐磨煤機入口一次風量測量裝置標定實驗結果

3.2.1 鍋爐冷態(tài)通風實驗結果

在正常的標定工作中，由于人員讀表及儀表采集數據會存在一定的誤差，一般實測風量與表盤風量在15%以內，認為為正常誤差，不建議進行修正，見表1、表2。

表1 號鍋爐冷態(tài)通風試驗結果

表2 2號鍋爐冷態(tài)通風試驗結果

備注：“流量系數” 定義為實測風量（t/h）與DCS風量均值（t/h）的比值；

3.3 裝置運行情況

改造前閥門開至一定閥位后，流量不隨閥位變化而變化，關鍵的是流量計裝置和取樣管經常出現堵塞，造成偏差大、零點漂移大；改造后流量隨閥門調節(jié)而平穩(wěn)增減，基本達到改造目的。詳見#1、2號爐改造后DCS曲線圖如圖1、圖2所示。

圖1 1號爐改造后DCS曲線

圖2 2號爐改造后DCS曲線

4 結束語

本次對 #1及 #2 爐磨煤機入口一次風量測量裝置的改造項目于2022年8月完成，目前系統(tǒng)已投入正常運行，風量測量穩(wěn)定，風粉堵塞引壓管情況基本消除，達到了改造目標，截止目前設備運行情況良好。一次風量裝置改造的目的是實現一次風量準確計量，提高鍋爐燃燒調整準確性，減少煤粉堵塞引壓管造成的測點失準情況。一次風量的準確測量，可以更好的實現鍋爐燃燒風粉比例的準確調節(jié)，保證了熱電廠超低排放和節(jié)能的目標的實現。

本次改造實現一次風量準確計量，提高鍋爐燃燒調整準確性，提高機組的自動投入率，提高鍋爐燃燒效率，在一定程度上可減少污染源（煙氣）超標排放次數，從而實現安全、穩(wěn)定、經濟、環(huán)保運行的目的。