二次风流量测量改造可研性报告

广东大唐国际潮州发电有限责任公司
热控技术改造可研性报告
[2006]第01号
执行技术措施单位：热控专业、锅炉专业
主题：关于二次风流量测量系统改造的可研性报告
编写：高伟 2006年10月25日审核： 2006年月日审定： 2006年月日批准： 2006年月日可研性报告内容：
一、我厂二次风流量测量系统概况
广东大唐潮州发电厂2×600MW机组——HG-1900/25.4-YM4型锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国三井巴布科克能源公司（MB）的锅炉技术，进行设计、制造的。

锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生（Benson）直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置。

锅炉燃烧器采用30只低NO X轴向旋流燃烧器（LNASB）前后墙布置、对冲燃烧，配有6台HP963中速磨直吹式制粉系统，B-MCR工况下5台运行，一台备用。

采用中速磨直吹式制粉系统，每台炉配6台HP963型磨煤机，在B-MCR工况下5台运行，一台备用。

每台磨煤机供布置于前(或后墙)一层的LNASB燃烧器，燃烧器喷口数量与磨煤机数量相匹配，前后墙各3层(共6层LNASB型燃烧器)，每层布置5只,每层燃烧器各布置1层二次风，每层有5只风口。

为满足二次风调节需要，每层燃烧器二次风入口A、B侧均安装有流量测量装置，我厂二次风流量测量采用艾默生过程控制有限公司制造的T485阿牛巴流量计。

具体参数如下：型号：T485阿牛巴流量计485G780ZCHPS2T10007RL
常用流量：159840kg/h
刻度流量：170000kg/h
介质压力：0.00193Mpa
介质温度：316℃
管道规格：2100×2000（宽×高）壁厚4.5mm
管道材料：Q235-A
管道安装方式：水平
参考差压：0.246kPa
节流装置前直管段长度：2.6米
节流装置后直管段长度：1.4米
环室与孔板材质：1Cr18Ni9Ti
二、阿牛巴流量计测量原理及要求
阿牛巴流量计取压装置由检测杆、取压口和导杆组成，它横穿管道内部与管轴垂直，在检测杆迎流面上设有多个总压测压孔，在其背面上有静压测压孔，分别由总压导压管引出，接在差压变送器上，根据差压值，计算流经管道的流量。

检测杆是一根中空的金属管，迎流面钻有多组总压孔，它们分别处于各单元面积的中央，分别反映了各单元面积内的流速大小，由于各总压孔是相通的，各点总压值平均后由总压引出管传至高压取压口。

当传感器正确安装后有足够它的直管段的工艺管道上时，流量截面上应没有旋涡，整个截面的静压可认为是常数，在传感器的背面中间设有一个检测孔，代表整个截面的静压，经静压引管传至低压取压口。

高低压测得的差压平方根与截面的平均流速成正比，从而得到流量与差压的关系。

Qv=αε×π/4×D 2(2ΔP/р)0.5
Qv：流经测量管的流体流量m3/h
α：流量系数
ε：流束膨胀系数，对不可压缩流体ε＝1
D：测量管内径mm
р：流体在工作状态下的密度Kg/m3
ΔP：差压Kpa
阿牛巴流量计作为较为常见的流量测量装置，由于其压损小、制造成本低、安装维护方便，广泛应用于工业生产领域。

但同样也存在一定的问题，如：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，测量精度不高等。

注释：D代表管道直径
表一
三、我厂二次风流量测量系统存在的问题
我厂燃烧器层二次风及过燃风系统自安装调试开始就存在测量不准，二次风流量与二次风调节门开度线性度差等问题，导致A层A侧二次风调整门、A层B侧二次风调整门、B层A侧二次风调整门、B层B侧二次风调整门、C层A侧二次风调整门、C层B侧二次风调整门、D层A侧二次风调整门、D层B侧二次风调整门、E层A侧二次风调整门、E层B侧二次风调整门、F层A侧二次风调整门、F层B侧二次风调整门、前墙A侧燃尽风门、前墙B侧燃尽风门、后墙A侧燃尽风门、后墙B侧燃尽风门共计16只调整门无法投入自动。

由于二次风调整门及燃尽风调整门无法投入自动，导致锅炉氧量自动无法投入，影响机组经济运行。

按SAMA图设计，锅炉总风量=磨煤机A入口风量+磨煤机B入口风量……+磨煤机F入口风量+A层A侧二次风流量+A层B侧二次风流量……+F层B侧二次风流量+前墙A层燃尽风流量……+后墙B侧燃尽风流量。

由于燃烧器层二次风流量测量不准，在总风量逻辑设计时燃烧器层二次风流量及燃尽风流量不得不使用热二次风A、B侧母管流量之和替代；当A、B 侧二次风流量测点堵塞或出现其他异常时，将极有可能发生锅炉总风量低MFT（特别是低负荷时），危险过于集中。

如果采用所有燃烧器层二次风流量及燃尽风流量相加，就算几个测点出现异常对也不会对总风量计算产生太大影响。

针对燃烧器层二次风流量测量不准，热控专业做了深入探讨，原因主要为燃烧器层二次风直管段太短，不能满足阿牛巴流量测量要求。

我厂二次风布置示意图如图一（以前墙B 侧二次风为例）：
图一
可以看出，阿牛巴流量计测量装置前有2个90度的弯头，根据阿牛巴测量装置对直管段的要求（表一），计算出的总直管段长度应该至少为23D，其中上游侧为9D，下游侧为14D。

而我厂燃烧器层二次风管直管段长度仅为3D左右，根本无法满足阿牛巴流量计的测量要求。

四、解决方案
为满足二次风流量测量要求现提出改造方案
方案一、改为多点式含尘风测量装置
多点式含尘风测量装置一次测量元件是基于靠背测量原理，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“全压”，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”，全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速(量)有关，风速(量)越大，差压越大；风速(量)小，差压也小，因此，只有测量出差压的大小，再找出差压与风速(量)的对应关系，就能正确地测出管内风速。

对于高浓度的煤粉气流或含尘气流，要长期准确地测量出管内风速，必须要解决二个问题，一是测速装置的耐磨问题，二是测速装置的防堵塞问题。

而多点式一、二次风风量及制粉通风量测量一次测量元件，较好地解决这二个问题。

为了解决耐磨问题，一次测量元件探头采用AI2O3耐磨陶瓷，在1850℃烧结而成；为了解决堵塞问题，一次测量元件上增设了
自清灰装置，首先在垂直段内悬挂了清灰棒，该棒在管内气流的冲击下作无规则摆动，起到
自清灰作用，棒的自重及粗细是经过出厂前的实验来确定的，在实验台上按照各风管内设计风量的范围实验得出，棒太重太轻或太粗太细都不能符合要求。

其次，设计时与垂直管段连接了一根斜管，斜管与垂直管内间有节流孔，引压管是从斜管中部引出，斜管起到二次沉灰作用。

由于一、二次风量及制粉通风量的风道截面比较大，对于大风道的风量测量，仅有一个测量点是远远不够的，为了能够准确地测量出锅炉一、二次风量及制粉通风量，采用的办法是在大风道截面上严格按标准采用了等截面多点的测量原理，从而测得截面的平均速度。

再根据各测量管道截面尺寸的大小、直管段长、短等因素来确定测量点数，并将许多个测量点等截面有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正、负端相连，测得截面的平均速度，然后计算出风量。

等截面布置风量测量点如图二。

图二等截面布置风量测量点（图中“0”表示测量点）方案二、改为机翼式测量装置
机翼式测风装置是基于毕托管测速原理的一种差压式流量仪表。

当充满管道的气流流经机翼测量装置时,流速在翼形处成局部收缩,在机翼表面产生绕流，在A,B点所测得压力分别为:
PA=P静+P动=P静+ ρ1V21 /2g
PB=P静-P动=P静-ρ1 V22 /2g
机翼式风量测量装置原理图如下图三：
图三
机翼式风量测量装置实物如下图四：
图四
五、方案对比
（一）多点式风量测量装置的主要优点有：
1、解决了含尘气流风量测量装置的信号堵塞问题，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，无论气体含尘浓度多大，完全可以做到长期运行免维护。

2、对风道的直管段没有太高要求,一般只要求直管段长度不小于管道的当量直径即可。

3、采用插入式布置，对于整个大风道来说，组合风量测量装置的挡风面积几乎可以忽略不计，因此，其对整个风道流体的压力损失几乎没有，节能效果好。

缺点有：在管道上开孔较多，测量差压信号较小，精度不高。

（二）机翼式风量测量装置的主要优点有：
1、流量系数稳定，在相同测量条件下，由于机翼测风装置的局部收缩，能产生较大的压差信号，相对误差远比阿牛巴要小，因而可准确测量风量，改善锅炉调节特性。

2、工作条件要求低，对装置前直管段长度要求仅需(1～2)当量直径
3、运行安全可靠，在全国电厂得到广泛的应用，改造风险小。

缺点有：机翼装置较为笨重，运输及安装烦琐，由于采用局部收缩以增加流体流速产生较大的差压信号，相应的节流损失大，增大送风机出力。

目前机翼式风量测量较为普遍，在全国电厂一、二次风流量测量都有广泛应用，特别是大唐国际乌沙山电厂测量较为理想，能完全满足二次风及氧量自动的投入。

多点式风量测量作为比较新型的风量测量方式，从目前使用情况来看，还不多，在华润电力常熟第二发电厂#2锅炉有较为理想的应用。