氧量软测量系统在600MW超临界锅炉的应用

信 号动 态特 性 ： 料 流 量 、 量 、 荷 扰 动 时优 燃 风 负 。 ０ ５ ～１０ ， 算 得 到 氧 量 的误 差 为 １５ ， 合 精 度见 表 ４ ．％ ．％ 计 ．％ 折 燃料 发 热 量 扰动 时 滞 后 实 际氧 量 （ ） 用 、 护 方 便 。该 方 案 不 存 在 硬 件 装 置 ， 于 氧 化锆 氧 量计 ， ３使 维
（． １福建华 电可门发电有限公 司 ， 福建 福 州 ３ ０ １ ；． ５ ５ ２ ２ 福建华 电漳平火电有限公司 ， 福建 漳平 ３４ ０ ） ６４ ０
摘
要 ： 析了传统氧量计存在 的问题 和氧量软测量系统 的优点 。通过在 ６０ＭＷ 超 临界锅炉 中应 用氧量 软测量系统 ， 分 ０
优化 了氧量控制 ， 降低 了风烟 系统耗 电量 ， 障锅炉运行安 全 ， 保 提高 了锅炉运行效率 。 关键词 ： 临界锅炉 ； 超 氧量 软测 量系统 ； 氧量 控制 ； 风烟 系统 ； 效率
风 、 形露 天 布 置 、 态 排 渣 、 钢 架 悬 吊结 构 ， Ⅱ 固 全 锅 炉 燃用 神府 东 胜 煤 。锅 炉 主要 设 计 参 数 见 表 １ ２ ，
机 组过 热蒸 汽流 量计 算 结果 见 表 ２ ２机 组 再 热蒸 ， 汽 流量 计算 结果 见表 ３ 。 拟 合公 式
能 三 泄 空 馈 。这些信号都存 在冗余信 号且温度 、 压力类信 号 断 方 面 ， 够 对 “ 管 ” 漏 、 气 预 热 器 堵 塞 或 泄 已经做 了质量 切换 ， 有很 高 的可靠 性 。 具 漏 、 粉系 统故 障 的判 断起辅 助 判断 功能 。 制 （ ） 算精 度 高 。该 计 算 方 案 的精 度 取 决 于 热 ２计 量 和 风量 的精 度 。采 用锅 炉 反平衡 法计 算 锅 炉 热量
３ 氧量软 测量 系统 的优点
不增 加现 场 维修 、 信号 接线 及 干扰 消 除等 工作 量 。 （） ４ 软测量 氧 量除 了在 测量 方 面 的应 用 外 ， 其 在
利用 锅 炉 已有信 号 ， 计算 出锅 炉 排 烟含 氧 量 （ 或 他 方 面 （ 制 、 备 故 障诊 断 等 ） 有 广 泛用 途 。氧 控 设 还 过量 空 气 系数 ） 氧 量软测 量 系统 相 对 于传 统 氧量 计 量 信 号 实 际代 表 锅 炉 风 煤 比 ， ， 其结 果 可 用 于 燃 烧 控
统 ， 高氧量控制 的精确性 ， 提 最终提 高锅炉运行 效率 。
精度 ： 本 误 差 ３ ， 复性 １ ， 定 性 ２ ， 基 ％ 重 ％ 稳 ％ 响应
时间 ５ ， 不确 定度 ４ 。以上误 差折 合成 氧量 为 ： Ｓ ％ 基 本误 差 ０ ６ ， ． ％ 重复性 ０ ２ ， ． ％ 稳定 性 ０ ４ ， ． ％ 响应 时
ｓ
装 １ 。对 于 ６０ＭＷ 机组 而 言 ， 侧 烟 道 的截 面 个 ０ 单 面 积一 般 在 ２ 左 右 ， ０ｍ 只安 装 １ 氧 量计 存 在 着 个
巨大 的采样误 差 。按 照统 计 ， 一般 锅 炉 的氧 量测 量 误差 为 １ 一 ％ Ｗ（ 。如果 氧 量偏 高 １ ５ ， ％ ２ Ｏ） ． ％ 将
Ｑ ２＝ｃ（ ） ｔ １＋ ｑ （ｐ—ｔ），
式 中 ： 烟 气 比热 容 ， 烟温 的函数 ， Ｊｍ ； 为 漏 ｃ 是 Ｍ ／ 风 系数 ； 为总 风 量 ， ｓｔ ｇ ｍ／ ； 。为排 烟温 度 ， ； ｔ 。为
冷 风温度 ， 。 ℃
ｇ 采用 煤质 和排 烟 氧量 拟 合得 到 ， 采 用 锅 炉 ， ｇ 设计值 ， 均为常数 。 ４ ２ 煤 发 热量计 算 ． 利 用 锅 炉 总热 量 和 给煤 量 计 算 ， 料 发 热量 计 燃 算误 差 一般 优于 ３０ 。 ．％
式 中： ， 氧量计算热量 ， Ｊ Ｑ Ｑ。为 Ｍ ； 为 锅 炉 总 热 量 ， Ｍ ；， Ｊ ９ 为未完 全燃 烧损 失 ， 。 ％
氧 量计 算公 式 为 ２ ｛ 一［ ｏ棚 ＋（ ｏ １ｑ Ｋｑ Ｑ 一Ｑｑ ］ ０邮）
式 中 ： ０ ） 排 烟 氧 量 ， ； 为 锅 炉 总 风 量 ， Ｗ（ 为 ％ ｑ ｍ ／ ； 为油 燃烧 理 论 空气 量 ， ｋ ； 。 油 发 热 ｓ ｍ ／ ｇＱ 为
第３ ４卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ２月
华 电技 术
Ｈ ｕ ｄ ａ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ２ １３ ． Ｆｅ ２ ２ ｂ． ０１
氧 量 软 测 量 系统 在 ６ ０ＭＷ 超 临 界 锅 炉 的应 用 ０
周 立群 张碧 芳 许 中川 ， ，
１ 锅 炉 概 况
２锅 炉为 超 临 界参 数 变 压 运 行 螺 旋 管 圈 直 流 炉 ， 炉 膛 、 次 中 间再 热 、 单 一 四角 切 圆燃 烧 、 衡 通 平
间 ５ ， 确定 度 ０ ８ 。在 锅炉 中 ， 不 Ｓ ．％ 氧量计 一般 安装
在 省煤 器后 、 空气 预热 器前 ， 炉尾部 烟道 两侧 各安 锅
第 ２期
周 立群 ， ： 量软 测量 系统在 ６０ＭＷ 超 临界锅 炉的应 用 等 氧 ０
・ ９・
２ ， ０ 同加装 保 护套 管 的氧化 锆 氧量计 动态 响应 速 度 ｓ
基 本相 当。
表 ４ 信 号 静态 精 度
焓 ， ／ｇ ＭＪｋ 。其 中 ， 热蒸 汽 流 量 采用 高压 加 热 器 能 再 量 平衡 的方 法计 算 。
５ ２ 排 烟氧 量 ．
利用 煤燃 烧 的空气 热量 比为 一常 数 的性质 计算 锅炉 排烟 氧量 。氧 量热 量和 锅炉 总热 量信 号之 间相 差未完 全 燃烧 损失 ， 料 中未 完 全 燃 烧部 分 不 参 与 燃 燃 烧 ， 产生热 量 ， 不 也不 消耗 氧气 。氧 量热量 计算 公
４ ３ 锅 炉效 率计 算 ．
煤发 热量 计算 公式 为
Ｑ：
ｇｃ ｍ
．
式 中： 为煤 发热 量 ， ／ｇｇ 为锅 炉 给 煤 量 ， Ｑ ＭＪｋ ；
ｋ ／ｓ ｇ 。
采 用标 准反 平衡 法计 算 锅炉效 率 。主 要误 差来 自未完 全燃 烧损 失 ， 据 煤 质 数 据 与排 烟 氧量 拟 合 根 得 到 。效率 计算 误差 一般 优 于 ０５ 。 ．％ ４４ 快 速热 量计 算 ． 采 用 风烟 侧 信 号 构造 锅 炉 热 量信 号 ， 号 具 有 信
导致 锅 炉排 烟 温 度升 高 ５℃ ， 炉 效 率 降低 ０９ ， 锅 ．％
２９， ・
８８６ ２ ・
送、 引风 机 电耗 增加 １ ％ ； ０ 如果 氧量 偏 低 １ ５ ， ． ％ 将 导致 锅 炉效 率 降 低 １ ５ ， 炉 容 易 结 焦 导 致 设 备 ．％ 锅 损伤。
量分 布 不均 匀 、 装处 漏风 的影 响 ， 量精 度不 易保 安 测 证， 综合 误差 为 １ 一 ％ Ｗ（ 。 ％ ２ Ｏ ）
式中 ： ｐ 为调 节 级后 压力 ；ｍ为过 热 蒸 汽 流量 ；。 ｑｓ ｔ 为 调 节级后 温 度 。 拟合 公 式
ｑ ＝ ｑ 一０ ０ ． ０２２１ △ｆ， ｑ
折 算为 标准 单位
ｇｓ ｍ ・ ９ ・ ， ６
在 实 际使 用 中 ， 氧量计 存在 的 问题 ： （ ） 障率高 。主要 故 障包 括 飞灰 磨 损 、 灰 、 １故 堵 铂 电极 中毒 或剥 离脱 落 、 电加热 器损 坏等 。 （） ２ 测量精 度 低 。受 传 感 器 本 身精 度 、 气 氧 烟
式为
Ｑ ．＝Ｑ （ ｏ ｂ １—０ Ｏ ｑ４ ． ｌ３）
快速响应特性 ， 响应时间小 于源自２ 静态精度一般优 ０， Ｓ于 ５０ 。 ．％
４ ５ 给 水流 量校 准 ．
依 据 给水 节 流 装 置设 计 数 据 ， 核 给水 流量 组 校
态逻 辑 ； 通过 给水 泵 出 口流 量 求 和 ， 准 给 水 流量 。 校 通 过 主蒸 汽流 量减 过 热 器 减 温 水 流 量 ， 准 给 水 流 校
为 了提 高锅 炉 效 率 ， 而 提 高机 组 的运 行效 率 进
收 稿 日期 ：０ １— ６— ８ ２ １ ０ ２
渗透 的过程 ， 造成 测量 滞后 大 。为 了减少 飞灰磨 损 ， 许 多氧 量计探 头 上 加装 陶瓷 保 护 套 管 ， 这 样 又增 但 加 了堵 灰 的可能 性和测 量 滞后性 。 （） ４ 检修 、 护 、 验 困难 。 维 校
式中 ： ｇ 为再 热蒸 汽流 量 ； 为过热 蒸 汽流量 ； ９ △ 为
高 压加 热器 组 出入 口水 温差 。
（） ３ 动态 特性 差 。氧 化锆 氧 量 计是 利 用 浓差 电
池 的原 理工作 的 ， 分 子 在 氧化 锆 电介 质 内有一 个 氧
２ 传统 氧量计存 在的 问题分析
到 ０ ２ ～０ ５ 。风 量 测 量 和计 算 精 度 也 能 达 到 ．％ ．％ 成 氧量 约 为 ０ ３ ， 论精 度上 优 于氧 化锆 氧量 计 。 ．％ 理
４ 氧量 软测量 系统计算误 差
已经 是很 成熟 的方 法 ， 过多 年 实践 ， 算 精 度 可 达 ４ １ 排烟 氧量 计算 经 计 ． 通 过热 量 和 风 量 计 算 锅 炉 排 烟 氧 量 ， 号 静 态 信
５ ％和 １ ％左右 。影 响这 ２项 损 失 的主要 是 锅 炉燃烧
并 降低供 电煤 耗 ， 需要 将 机 组 的 Ｏ控 制 在 最优 值 附 ｔ
近 。 目前 检 测 的方 法 是 在 锅 炉 尾 部 烟 道 内安 装 氧量 表 ， 锅炉 排烟 氧量 Ｗ（ ： Ｏ ）和 之 间存在 着 确定 的函数关 系 ：
中 图 分 类 号 ：Ｋ３ Ｔ １ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６４—１５ （０ ２ ０ １７ ９ １ ２ １ ）２—００ ０ ０ ７— ４