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200MW机组锅炉二次风在线测量系统研究与应用
发布时间：2013-09-01 08:55 来源：未知
目前，国内火力发电厂锅炉二次风测量采用微压高精度变送器，性能稳定，效果较好，但是这种测量方式得到的仅是二次风的静压值及供风情况，不能反映真实的风速和风量。风量、风速调整一般依靠经验进行，难以达到较好效果。大庆油田热电厂在冬季高负荷运行期间，由于配风问题曾发生锅炉大面积结焦事故，被迫停炉，造成很大的经济损失，因此，决定对该厂锅炉二次风在线测量系统进行改造，采用周向涡轮流量计，将风量信号转换到计算机进行处理，准确显示风量信号，便于运行人员正确调整锅炉运行工况，防止结焦情况发生。
1、测点布置
该厂200 MW机组褐煤锅炉燃烧器采用六角布置，每角设置上、中、下三层二次风。各层二次风的风率将决定炉内的火焰中心位置，而六角二次风的流量和动量的失衡，会造成火焰偏转，影响燃烧效率，诱发结焦、结渣、高温腐蚀、爆管等事故。由于各层二次风门（共18个）的热风流量直接决定炉内流场和温度场，也决定炉内的燃烧工况和辐射工况，因此决定将这18个二次风流量全部引入计算机进行在线测量监控，富通新能源销售生产生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、新型气体周向涡轮流量计工作原理和设计特点
上述18个二次风流量测点，都分布在各二次风箱后的文路上，各个支路的长度有限且设置风门，测点位置的流场处于强烈的涡流区，常规的差压型流量测量根本无法取出稳定的差压信号。
新型周向涡轮流量计是利用风叶转速正比于风速的特点，获得一个与风量成正比的频率信号输出，这种流量计保留了涡轮流量计固有的高精度等优点，但与常规气体涡轮流量计相比，它可以直接在气体通道的壁面上开孑L安装。这种周向涡轮流量计被安装在涡流区时，由于涡轮叶片扫过一个区域，因此与差压型流量测量装置的测点取压方式相比，信号噪音可以被降低到较低的水平。这种流量计可以输出一个与流量成线性关系的频率信号，具体的函数关系需要在线标定。
3、锅炉二次风在线测量系统的构成
该厂锅炉二次风在线测量系统选用的是西门子公司生产的AS220 - EA控制系统，该系统计算功能强大，在DCS系统内实现对二次风流量信号的线性化处理，在DCS操作员站上直接显示。周向涡轮流量计发出转速信号，用智能变送器将其直接变换成标准4—20 mA直流信号，通过1723模件送到DCS系统进行计算机处理，使各个测点的测量值通过现场标定之后得到的复杂函数关系线性化，并提供线性化之后的数字输出，如图1所示。这样在DCS系统中的各个操作员站都能显示18个二次风风量、风速信号，便于运行人员调整锅炉运行工况。这种设计方式充分利用该厂AS220 - EA控制系统的计算功能，既节约了投资又提高了二次风测量系统的可靠性。
4、周向涡轮流量计现场标定
周向涡轮流量计属于速度型流量计，它取出的信号代表通道中某点或某个区域的流速。计算流量时，需要将测得的流速换算成通道的平均流速，才能计算出通道的流量，这种换算关系与通道截面上的速度分布有关。对于工业通道，其截面上的流速分布通常是未知的，虽然周向涡轮流量计在风道的涡流区信号稳定，且流量计与通道体积流量具有很好的线性关系，但是流量指示值（转速）与测点位置关系密切，这就要求周向涡轮流量计使用时必须经过现场标定。综上所述，现场标定是二次风测量系统中不能回避的问题，标定的精度实际上决定了测量的精度。
根据该电厂的实际情况，决定采用示踪测量方法对周向涡轮流量计进行现场标定，即在风道上游定量释放示踪剂，在风道下游检测示踪剂的浓度，就可以计算风道主流的流量。而国外电站锅炉采用碘同位素示踪法对气体流量计进行标定已经十分普遍，但所需费用昂贵。该电厂采用氨作为示踪气体对二次风测量系统进行冷态标定，标定得出的数据送DCS系统进行计算机处理。
5、数据处理与软件开发
锅炉二次风在线测量系统软件由开发工具软件（主要是组态软件）、系统软件和应用软件组成。现场标定得出的数据送到该电厂DCS系统，由应用软件进行处理，确定周向涡轮流量计的输出与实际二次风通道风速、风量的函数关系，提高测量精度，进行线性化处理，以便准确测量二次风的风速和风量。
6、结束语
综上所述，大庆油田热电厂锅炉二次风在线测量系统对18个二次风流量测点信号（由周向涡轮流量计提供）进行线性化处理后，可以在DCS系统操作员站的CRT上集中显示，为运行人员有效调整锅炉燃烧工况提供可靠保证，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售木屑颗粒机燃烧必用的生物质颗粒燃料。
