1 火電廠送風系統的特點

 

    近幾年隨著火電廠自動化水平的提高，特別是超臨界機組和超超臨界機組的建設，自動調節的投入率大大提高，鍋爐的負荷、給煤量及配風量需實現在線準確檢測和自動協調控制。準確的風量測量有助于選擇最佳燃燒工況和風量調節，提高安全性和經濟效益。鍋爐一、二次風配風合理，各風管內風速均勻，對保證鍋爐穩定燃燒，提高鍋爐效率，有著重要的影響。但是迄今為止，火電廠仍存在風量測量比較困難、測量的準確度比較低、流量計的通用性差等問題。引起這些問題的原因，主要和火電廠中送風系統的特點有關：

 

    （1）流體性質的多樣性。壓力與溫度參數的高低、流體含塵量的多少、流體黏度的差別、單相流體與多相流體的區別等等，這些物性會影響流體狀態，在流量測量中必須加以考慮，但又很難精確。

 

    （2）管路系統的多樣性。管道直與彎的區別、圓截面與非圓截面的區別、直管段長短不一樣，風道內部布置各種加強支撐、角鐵等部件，這些因素都會影響流動狀態和流速分布，使流量測量復雜化。

 

    （3）流動狀態的多樣性。由于流體的物性和管道布置的不同，會影響到流體的流動狀態，諸如旋轉流和脈動流、層流和紊流、流動是否達到充分發展等等。

 

    （4）直管段短，且空間布置狀態復雜。火電廠中，風機一般布置在廠房內鍋爐底部煙道后部兩側。該布置使風道的直管段很短，在需要測量流量的部位，有時幾乎沒有直管段，而且分布有T形管道、L形管道、調節風門等，這使得風道內介質的流動狀態較為復雜，很難實現風量的準確測量。這些因素要求必須針對被測對象的實際情況選擇合適的流量計。

 

    2 常用風量測量裝置的比較

 

    目前，國內許多電站鍋爐（包括新設計的鍋爐）的風量測量一般采用機翼型、文丘里、阿牛巴、威力巴等測風裝置。然而，由于受風管道（箱）布置空間限制，其一、二、三次風（容量風、旁路風）管道沒有足夠的直段，在測風裝置所處的位置，氣流不穩定，流場冷、熱態差別大，熱態時不同工況的流場差別大，進而影響到測量結果的準確性和穩定性；另外由于文丘里和機翼型等測風裝置自身的缺陷，測量含塵氣流時，灰塵只進不出，造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時冷、熱態的變化，所形成的水氣與測風裝置感壓管路中的灰塵會形成硬塊，很難清除，維護工作量大，從而造成所測量結果不準確。

 

    （1）三曲線機翼式測風裝置三曲線機翼式測風裝置配差壓儀表，適合于氣體流量較大、流速較低的風量測量，其長度較短，便于安裝，對測量裝置前后直管段長度要求不高。一般前直管段應大于風道當量直徑的0.6倍，后直管段應大于風道當量直徑的0.2倍，阻力損失小，最大壓力損失不超過最大差壓的10%～20%（當機翼喉部通流截面積與風道截面積之比較小時，壓力損失較大），系統可靠性高、穩定性好。電廠中，鍋爐燃燒所需風量一般較大、流速較低、直管段較短，同時壓力損失要求較小，三曲線機翼式測風裝置的特點完全符合上述的要求，是一種比較廣泛、成熟的測量方式。

 

    機翼型測速裝置雖然有動壓放大作用，但它是以減少有效流通面積、增大壓力損失做代價的。另外，機翼型測速裝置是風道型的測速裝置，搬運、安裝都困難。

 

    （2）均速管

 

    均速管流量傳感器是基于皮托管測速原理發展而來的一種流量傳感器。由于外形似笛，又稱笛形管流量傳感器，在國外又稱阿牛巴管。均速管流量傳感器是由一根中空的細金屬管和兩根引壓管及管接頭組成，是一種結構簡單的插入式儀表，沒有易磨損的轉動部件。它具有以下特點：

 

    結構簡單、重量輕、制造成本低；安裝、拆卸非常簡單；維護方便；

 

    不可恢復性壓力小，當管道從100～1800mm，均速管流量傳感器的不可恢復性壓力損失僅占差壓的2%～15%，而常用的孔板流量計的不可恢復性壓力損失要占差壓的40%～80%；適用范圍寬廣，可用于氣體、液體、蒸汽等流體；在充分發展紊流的流場中，準確度及穩定性較好。均速管流量傳感器具有上述優點的同時，其結構形式與測量原理也決定了它的一些局限性：第一，為了得到一個理想的速度分布，必須在傳感器前后有足夠的直管段，根據管道布置情況及上游側局部阻力件形式，傳感器前直管段要求為管道內徑的7～25倍。這在多數情況下是難以滿足的，特別是對于電廠大管徑風道；第二，被測流體應是單相的，不含污穢、沉淀物，對于成份復雜的流體，須與單一成份的流體類似時方能使用；第三，由于均速管流量傳感器的放大作用不大，輸出差壓低，一般要配性能較好、價格較高的電容式微差壓變送器。在測量低速、高溫的氣體流量時，輸出差壓很低，有時只有幾個毫米水柱。

 

    （3）近年來出現了一些新的用于風量測量的流量計，如橫截面式流量計，也在一些電廠中得到了應用。橫截面式流量計是針對工業現場沒有足夠直管段的情況而設計的一種新型流量計。由于電廠大管徑風道沒有足夠的直管段，通過管道橫截面上各點的流速不一樣，實際風速分布沒有一定的規律可遵循。橫截面式流量計采用速度面積法，將測量流速的截面分割成若干小的單元面積，通過測量每個單元面積的流速，然后經過計算、匯總獲得總的流量[1]。

 

    3 濰坊電廠風量測量裝置的選擇

 

    山東濰坊發電廠2×670MW機組屬于超臨界機組，對自動化水平的要求較高，準確連續地測量鍋爐的風量，是機組實現自動化控制和運行的必要條件之一。風量測量采用了一種新型的橫截面式流量計——插入式多點測量裝置[2]。由于該機組的一次風、二次風以及負荷風、旁路風的風道截面比較大，對于大風道的風量測量，僅有一個測量點是不夠的，為了能準確地測量出鍋爐風量，采用的辦法是在大風道截面上嚴格按標準采用等截面多點測量原理，測量截面的平均速度。具體方案是根據各測量管道截面尺寸的大小、直管段長、短等因素來確定測量點數，并將多個測量點的等截面有機地組裝在一起，正壓側與正壓側相連，負壓側與負壓側相連，正、負壓側各引出一根總的引壓管，分別與差壓變送器的正負端相連，測得截面的平均速度，然后計算出風量。

 

    例如：對于熱一次風A、B側風量的測風裝置，風道直徑2320mm，由于風道大，直管段短，截面風速容易分布不均勻。為了確保準確測量風量，風道截面上按等截面多點測量原理布置13個風量測量點，在風道內將13個風量測量探頭的正壓側與正壓側、負壓側與負壓側相互連接，引出1組正、

    負壓信號至差壓變送器。其等截面布置風量測量點見圖1。對于磨煤機旁路風的測風裝置，風道直徑530mm，直管段短。風道截面上布置5個風量測量點，其等截面布置風量測量點見圖2。

 

    與其他流量計相比，插入式多點測量裝置最突出的優點是對直管段的要求比較低，只要有270～300mm的安裝位置，就能保證測量的準確度。目前，在完全沒有直管段的情況下，采用這種流量計不失為一種較好的測量方式。

 

 

 

    要長期、準確地測量火電廠機組風量，還必須解決測量裝置的防堵塞問題。濰坊電廠工程中，為了解決堵塞問題，風量測量元件上增設了自清灰裝置，首先在引壓管垂直段內懸掛了清灰棒，該棒在管內氣流的沖擊下作無規則擺動，可起到自清灰作用；其次，與垂直管段連接了一根斜管，如圖2所示，斜管與垂直管內間有節流孔，引壓管是從斜管中部引出，斜管起到二次沉灰作用。

 

 

 

    4 結束語

 

    山東濰坊發電廠二期工程2×670MW機組的負荷風、旁路風、總風等采用多點式測風裝置，由于測量準確、穩定，機組自動投入率100%，取得明顯的效果。多點式測風裝置，由于本身具備的自清灰、防堵塞和防磨功能，使裝置性能可靠、靈敏度較高，免維護，風量顯示穩定。