一种电站锅炉燃烧风粉测量装置的设计研究

2013-09-11 13:39:24来源: 21ic
1 参数测量的必要性

电站锅炉利用煤的燃烧发热,通过传热对水进行加热,产生高压蒸汽,推动汽轮发电机旋转,从而产生强大的电能。在这一复杂的过程中,天然煤要通过巨大的球磨机磨成合乎要求的细粉,存于煤粉仓中。在煤粉仓的下部安装有一次风管和给粉机。煤粉由给粉机从粉仓中绞出,注入一次风管与热风混合,利用风的惯性作用将煤粉送入锅炉炉堂中进行燃烧。在燃烧过程中,风和煤的配比状况,也就是煤粉浓度,对于锅炉的燃烧经济性是一个非常重要的指标。如果浓度过高,将会导致燃烧不充分,而使很多煤粉没有在炉堂中燃烬,就随同烟气一起排入大气中。这不仅会造成燃料的损失,还会对大气产生严重的污染。不仅如此,浓度过高还容易引起风管堵粉和燃烧器出口结焦等安全事故。相反,如果浓度过低,虽然煤粉能得到充分燃烧,但由于进入炉堂的热风较多,那些多余的热风并不与煤粉发生化学反应就直接排入大气中,而这些热风的进口温度相对于炉堂的出口温度而言是较低的,它们需要在炉堂加热而升温,从而使这些多余的热风在通过炉堂时带走大量的热量,造成热量的损失。不仅如此,如果浓度过低,还会造成由于粉量不足而使炉堂灭火的安全事故。由此可见,只有在一个合理的煤粉浓度下,才能有效地提高锅炉燃烧热效率,减少事故的发生,达到安全经济燃烧的目的。

不仅煤粉浓度是一个非常重要的指标,而一次风速也同样如此,它同样影响着锅炉的安全性和经济性。风速过低会造成风管堵粉和燃烧器喷口结焦;风速过高会加大鼓风机耗电量,还会使燃烧向后推移,加剧煤粉的不完全燃烧。因此,一次风速也必须保持在一个合理的范围内,才能保证锅炉的安全经济燃烧。

由以上讨论可知,一次风煤配比和风速对于锅炉燃烧的经济性和安全性是非常重要的,但从目前现场的实际情况看,仍然缺乏有效的检测手段,比较通行的做法是采用传统的静压表[2],但它只能粗略和间接地反映一次风速,而无法准确测出煤粉浓度和一次风速。随着电站锅炉向大容量和高参数的方向发展,这两项指标对燃烧的影响越来越大,准确而直观地测量它们已显得十分迫切和必要。

2 测量装置的功能和原理

本装置可以测量电站锅炉燃烧过程中各一次风管内的热风温度,煤粉温度及风粉混合物温度,并根据热平衡原理计算出煤粉浓度,还可测量一次风速,并计算出相应的风量和粉量。运行人员通过监视煤粉浓度和风速等参数,根据需要及时调整风门挡板开度和给粉机转速,使它们保持在一个最佳的运行状态。从而达到节能降耗和改善大气环境,提高安全性和经济性的目的。

本装置最多可对20根风管进行检测,其结果通过面板迅速而直观地显示出来。面板是采用先进的LCD显示技术,可同时显示20根风管中的风温、粉温、混温(风粉混合物温度)和煤粉浓度,以及一次风的风速、风量和粉量,还可以将浓度和风速值以直方图的形式显示出来,且一旦超过允许范围就立即进行闪烁报警。由于LCD显示信息量大,所有数据都可在一个屏幕内显示出来,因而观察起来极其直观、全面、准确,而且还不需要任何操作按键用来进行显示切换,从而大大方了便用户的使用。

2.1 浓度测量

在每根风管中安装有三支热电偶,分别用于测量热风温度、煤粉温度和风粉混合温度[4],如图1所示。设热风温度为t1,煤粉温度为t2,混合温度为t3,根据热平衡原理[1]、[5],煤粉浓度按如下公式计算:

μ= Ca′t1-Cat3
Cct3-Cc"t2

上式中,μ为煤粉浓度,单位为kg/kg,既每千克空气中所含煤粉的千克数。t1、t2、t3的含义如前所述,单位为℃。
系数Ca′则为t1温度下热风的比热;Ca为t3温度下热风的比热;Cc为t3温度下煤粉的比热;Cc″为t2温度下煤粉的比热。

需要指出的是,由于风粉混合物在风管中的输送速度非常之快,高达每秒20米以上,对热电偶保护层有十分严重的冲刷作用,一般在使用不到一个星期就损坏了,因而需要采用坚固防磨型热电偶,这样才能保证其长期安全使用。而其他两支只需采用一般普通热电偶就可以了。

2.2 风速测量

风速测量是采用动压式测量方法。在一根风管中安装有两支靠背式动压测速管,迎风管压力减去背风管压力即为其动压(差压)。将此动压值经差压变送器变换成电信号后,即可测出风速值,如图2所示。
[1] [2] [3]

关键字:电站锅炉  燃烧风粉  测量装置

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0911/article_7815.html
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