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摘要：目前火力发电厂对准确测量风量及气流的准确性已经加以重视，当前一部分先进技术的风速风量测量装置也逐渐面向市场，在改善风量检测措施方面使装置性能可靠、免维护，风量显示稳定，减少火焰过近并冲刷炉壁，从而提高锅炉的效率实现节能降耗的目的。文章针对某电厂300MW机组锅炉风量测量存在的问题，提出了一种风道截面上等截面网格法多点测量方法，此方法性能可靠，可保证风量显示稳定准确。
关键词：机组锅炉；风量测量；锅炉燃烧；煤粉燃烧器；燃烧效率
中图分类号：TK313 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0123-02
近年来，随着发电机组容量的不断增大，作为燃煤锅炉主要辅助系统之一的制粉系统，其送粉管路长度也随之大大增加，各送粉管道阻力差也随之增大，并带来诸如管道积粉、入炉一次风量不均以及煤粉堵管等问题。燃煤发电厂锅炉燃烧的稳定性、经济性与一、二次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。如果燃烧器的一、二次风及风粉比例偏离正常范围，会导致不完全燃烧，降低锅炉效率。同时，随着环保条列的不断更新，火力发电厂越来越关心机组效率和空气污染的问题，要提高锅炉热效率和降低空气污染最有效而又能保持低成本的方法之一就是准确测量和控制锅炉一、二次风量。
一、风量测量装置
目前，国内大容量锅炉一、二次风量测量元件多为机翼型、各种巴类、文丘里式和热式测量装置。在巴类中，由于均速管（阿牛巴）输出的差压信号较小，易堵塞，且分辨率低，一般需要与微差压变送器配套，测量精度不高。近几年美国生产的威力巴差压流量计，在性能上比阿牛巴均速管提高了一大步，但由于受直管段、量程比的限制，在计量上仍存在许多问题，不能满足用户的要求。而机翼型测量装置体积较大，压损较大，制造工艺比较困难，且易堵塞信号管路。采用标准文丘里管，在大管径时，其前后直管段要求很长，成本很高。热式流量计。它压损小，测量稳定，故障率小，维护工作少；但是响应速度慢，受脉动流限制，而且长期运行以后对于电厂的介质含粉问题造成的流量计探头磨损也没有太好的解决
办法。
二、机组锅炉风量测量装置改造方案
（一）存在的问题
某电厂300MW机组锅炉其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。
（二）一次风量测量装置测量原理
电站锅炉风速风量测量装置是基于差压测量原理，其原理图如图1所示，测量装置安装在管道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“总压”，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”，总压和静压之差称为动压，其大小与管内风速有关，风速越大，动压越大；风速小，动压也小，因此，只要测量出动压的大小，再找出动压与风速的对应关系，就能正确地测出管内风速，在此基础上，通过与标定系数和管道截面积的计算可以实时测量管道风量。
；
；
其中：
——为测量装置总流量系数。以设计值和现场的实际标定结果综合代入计算，在正式标定后，此值会有进一步的修正。
——被测气体质量流量（T/H）；
——被测气体体积流量（km3/H）；
——风量测量装置输出差压（kPa）；
——被测气体温度（℃）；
——安装现场大气压力（kPa）。
——被测管道内的压力（kPa）。
——被测介质密度（kg/m3）。
（三）一次风量测量装置改进
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。
三、结语
燃煤发电厂锅炉燃烧的稳定性、经济性与一、二次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。对于火电机组来讲，锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量始终是我们追求的目标。通过准确检测锅炉一、二次风量，能够将真实数据提供给锅炉操作人员进行合理操作，是保证锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量最有效途径之一。本文采用的风量测量装置本身具有利用流体动能进行自清灰防堵塞的功能，不需要外加任何压缩气体进行吹扫，可以做到长期运行免维护，大大节省了检修维护的财力与
人力。
参考文献
[1] 刘禾，白焰，李新利．火电厂热工自动控制技术及应用
[M]．中国电力出版社，2009．
[2] 王绍纯．自动检测技术[M]．北京：冶金工业出版社，1995.
[3] 高魁明．热工测量仪表[M]．北京：冶金工业出版社，1998.
作者简介：王慧丽（1983-），女，山东济宁人，华能济宁运河发电有限公司助理工程师，研究方向：热工仪表。
（责任编辑：文 森）
关键词：机组锅炉；风量测量；锅炉燃烧；煤粉燃烧器；燃烧效率
中图分类号：TK313 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0123-02
近年来，随着发电机组容量的不断增大，作为燃煤锅炉主要辅助系统之一的制粉系统，其送粉管路长度也随之大大增加，各送粉管道阻力差也随之增大，并带来诸如管道积粉、入炉一次风量不均以及煤粉堵管等问题。燃煤发电厂锅炉燃烧的稳定性、经济性与一、二次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。如果燃烧器的一、二次风及风粉比例偏离正常范围，会导致不完全燃烧，降低锅炉效率。同时，随着环保条列的不断更新，火力发电厂越来越关心机组效率和空气污染的问题，要提高锅炉热效率和降低空气污染最有效而又能保持低成本的方法之一就是准确测量和控制锅炉一、二次风量。
一、风量测量装置
目前，国内大容量锅炉一、二次风量测量元件多为机翼型、各种巴类、文丘里式和热式测量装置。在巴类中，由于均速管（阿牛巴）输出的差压信号较小，易堵塞，且分辨率低，一般需要与微差压变送器配套，测量精度不高。近几年美国生产的威力巴差压流量计，在性能上比阿牛巴均速管提高了一大步，但由于受直管段、量程比的限制，在计量上仍存在许多问题，不能满足用户的要求。而机翼型测量装置体积较大，压损较大，制造工艺比较困难，且易堵塞信号管路。采用标准文丘里管，在大管径时，其前后直管段要求很长，成本很高。热式流量计。它压损小，测量稳定，故障率小，维护工作少；但是响应速度慢，受脉动流限制，而且长期运行以后对于电厂的介质含粉问题造成的流量计探头磨损也没有太好的解决
办法。
二、机组锅炉风量测量装置改造方案
（一）存在的问题
某电厂300MW机组锅炉其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。
（二）一次风量测量装置测量原理
电站锅炉风速风量测量装置是基于差压测量原理，其原理图如图1所示，测量装置安装在管道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“总压”，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”，总压和静压之差称为动压，其大小与管内风速有关，风速越大，动压越大；风速小，动压也小，因此，只要测量出动压的大小，再找出动压与风速的对应关系，就能正确地测出管内风速，在此基础上，通过与标定系数和管道截面积的计算可以实时测量管道风量。
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其中：
——为测量装置总流量系数。以设计值和现场的实际标定结果综合代入计算，在正式标定后，此值会有进一步的修正。
——被测气体质量流量（T/H）；
——被测气体体积流量（km3/H）；
——风量测量装置输出差压（kPa）；
——被测气体温度（℃）；
——安装现场大气压力（kPa）。
——被测管道内的压力（kPa）。
——被测介质密度（kg/m3）。
（三）一次风量测量装置改进
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。
三、结语
燃煤发电厂锅炉燃烧的稳定性、经济性与一、二次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。对于火电机组来讲，锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量始终是我们追求的目标。通过准确检测锅炉一、二次风量，能够将真实数据提供给锅炉操作人员进行合理操作，是保证锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量最有效途径之一。本文采用的风量测量装置本身具有利用流体动能进行自清灰防堵塞的功能，不需要外加任何压缩气体进行吹扫，可以做到长期运行免维护，大大节省了检修维护的财力与
人力。
参考文献
[1] 刘禾，白焰，李新利．火电厂热工自动控制技术及应用
[M]．中国电力出版社，2009．
[2] 王绍纯．自动检测技术[M]．北京：冶金工业出版社，1995.
[3] 高魁明．热工测量仪表[M]．北京：冶金工业出版社，1998.
作者简介：王慧丽（1983-），女，山东济宁人，华能济宁运河发电有限公司助理工程师，研究方向：热工仪表。
（责任编辑：文 森）