循环流化床锅炉测量仪表的改进

循环流化床锅炉测量仪表的改进

张春红

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江省150046）

摘要：由于CFB锅炉内进行固体燃料的循环燃烧，流动的物料极容易堵塞压力测点和测压管线，同时对测温元件产生强烈的磨蚀，用常规手段难以进行准确可靠的连续测量，床温和床压测量元件均采用耐热防磨及防堵措施可使所测数据准确、可靠。

关键词：循环流化床锅炉；热工仪表；测量；改进

1床温测量的改进

东锅的循环流化床炉膛床温元件通常采用多点铠装热电偶，在布风板的前、中、后3个位置横向各安装8套铠装热电偶，每套热电偶伸出布风板的距离为300mm，由耐磨保护套管保护。在机组启动调试期间，由于温度元件在风室内的部分太长，在一次风力作用下晃动太大，首批安装的24套热电偶全部损坏。经分析：床温元件在风室内的部分太长且不能很好固定，床温元件容易被风室内的高温风冲刷，造成损坏。因此，在大修期间建议对床温元件进行改造，安装方式均为炉底直插向上穿过布风板方式，同时加装耐磨保护套管，在套管外侧再增加耐磨浇筑料。

2床压测量的改进

国内440tCFB锅炉在运行过程中，床层差压、床层密度、床层压力等几个测点经常结焦。在最初的安装中，测点取样与炉壁成45°向上，加装风烟自动分离器。但是使用时间较长后，依然会堵塞。后经改进后，采用自动吹扫装置，向测孔引入1股恒压吹扫空气，通过调节取样管与吹扫管的距离，实现自动补偿，解决了既要取压防堵又要测量准确的问题。同时，在吹扫口的吹扫气源上，特别加装了调压稳压器，完全解决了电厂气源不稳的问题，确保了流量控制器的正常运行。

3点火风道温度的改进

在运行过程中，点火风道温度元件插入深度过长，被高温风吹刷，导致保护管和热电偶同时损坏。经检查，热电偶保护管已穿过浇筑料80mm，测量的已不是壁温，而是烟温。后将热电偶保护管调整，露出浇筑料10~20mm，同时在测量元件对侧加装1个测温点，构成A、B2点，即保证测量的灵敏度，又提高元件应用的可靠性，有利于缩短启动时间，为经济运行提供保证。

4风量测量元件的改进

在实际施工中，设计安装在锅炉风道上的风量测量装置由于锅炉风道截面大，直管段长度短，弯头多，按厂家要求管道直段不能满足测量，因此必须对其进行标定。由于流量与风温、差压、风压的关系较大，有的采用了3种取样元件分别测量其参数，造成测量装置折线系数公式相当繁琐，其故障自检能力基本没有。因此，有必要采用先进的测量元件减少测量误差。在实际应有中，选用了热式质量流量计，经过1年多的运行，相对于其他测量风量的元件，具有性能优良、可靠性高的特点。该产品基于热扩散技术，其典型传感元件包括2个热电阻，当这2个热电阻被置于流体中时，其中1个被加热，另1个感应过程温度。2个热电阻之间的温差与过程流速及过程介质的性质有关，保持该温差恒定，则电子单元加热热电阻的能量与质量流量成一定的比例，据此就能推算出风量。

5给煤系统的改进

在锅炉试运过程中出现最频繁的问题是煤仓堵煤。厂家对给煤机进行了改造，在给煤机进煤口安装了测温元件，信号送入DCS作为是否超温的判断条件，同时联锁快关阀。当炉内有热烟气反窜到给煤机时，通过温度信号使快关阀迅速关闭。原来的电接点双金属温度计作为给煤机就地控制柜的报警信号。通过调试，向电厂运行人员建议：6台给煤机尽量采用对称投运和两侧炉膛给煤量比较均衡的运行方式.

6循环流化床锅炉简介

在我国所探明的化石能源资源中，煤炭储量所占的比例在98%左右，因此，煤炭在我国一次能源生产中占据着主导地位，特殊的国情也决定了我国的一次能源消费结构将长期以煤为主，并且随着能源需求的不断增长，煤炭所占的比例还将会进一步上升。虽然我国煤炭资源相对比较丰富，但是高硫份和高灰分的劣质煤占煤炭资源总量30%以上。燃煤所引发的大气污染直接影响了我国社会经济可持续和谐发展。因此，降低燃煤污染、发展洁净高效的煤燃烧技术对于我国能源事业具有重要意义。

6.1循环流化床锅炉技术优势

在目前的洁净煤发电技术中，比较成熟并且应用较为广泛的有水煤浆燃烧技术、增压循环床联合循环（PFBC-CC）、整体煤气化联合循环（IGCC）、烟气净化的超临界煤粉炉（SCPC+FGD+SCR）以及常压循环流化床技术（CFB）等，其中常压循环流化床锅炉技术是目前国际公认的商业化程度最好的洁净煤燃烧技术。应用于发电领域的常压循环流化床燃烧开始于20世纪七十年代末，其燃烧效率可以接近同容量煤粉炉的燃烧效率；由于炉膛中有大量的惰性床料，因此CFB锅炉对燃料的适应性强，不仅可以燃用优质的动力用煤，而且可以燃用各种劣质燃料，如洗煤泥、矸石、油页岩、石油焦、城市生活垃圾、污泥、生物质等；由于其独特的燃烧特点，循环流化床锅炉燃烧稳定，负荷调节性比宽；并且自身NOX排放量低，可以通过添加石灰石进行低成本的脱硫。因此其综合成本控制的优势是其它清洁煤技术所难以匹敌的。尤其是对于燃用劣质燃料、负荷变化频繁的调峰电站或自备电站，循环流化床锅炉更是最佳的选择之一。

6.2循环流化床锅炉技术发展现状

我国是目前世界上拥有循环流化床锅炉机组和技术示范最多的国家，同时技术人员也在运行中积累了大量的工程经验。但是由于国内电站在煤种、燃料粒度、水冷壁的防磨处理等方面的运行条件过于宽松，国外引进的技术出现了很多“水土不服”的情况。从上世纪九十年代起，中国的循环流化床燃烧技术研究者认识到了该技术相关基础研究的重要性，在此基础上，国家有关部门组织完善了75t/h示范工程，并相继成功开发了130t/h～1025t/h循环流化床锅炉。清华大学在长期研究的基础上，提出了CFB锅炉“定态设计”理论和指导CFB锅炉流态设计的流态图谱，得到了国内外大量CFB锅炉的设计和运行实践验证，形成了完整的设计理论体系。目前CFB锅炉存在的主要问题是燃烧效率低于煤粉炉、厂用电高、受热面磨损严重等。针对以上问题，清华大学基于定态设计理论，对CFB流程专利进行了深入研究，发现CFB锅炉内流态的选定对于床压降、炉膛上部燃烧效率和磨损有直接影响，并且根据工程运行经验和理论分析，提出了基于流态重构的低能耗循环流化床锅炉技术，突破了传统的流态，从根本上解决了厂用电率高、燃烧效率低和磨损问题，这是循环流化床锅炉在大型化高参数发展方向之外的另一主要发展方向。

6.3流态化基本理论

流态化是用来描述固体颗粒和流体接触的某种运动形态，颗粒系统处于流化状态的系统称为流化床。对气-固流动状态的认识是CFB锅炉性能设计、炉内传热研究及锅炉运行调试的基础。因此，下面对气固流态化的基本知识做简单的总结。

6.3.1颗粒分类方法

气固两相流的基础是颗粒和流化介质的物性。Geldart引入的颗粒分类方法在流化态中得到广泛的应用。依据颗粒的粒径pd和流体的密度之差（ρp-ρg），可以将固体颗粒分为A、B、C、D四类。A类粒径一般为20～100μm，气固密度差小于1400kg/m3，典型颗粒如石油化工中使用的流化裂化催化剂（FCC）；B类颗粒粒径主要在40~500μm范围内，气固密度差一般为1400~4000kg/m3；C类颗粒极细且难于流化，粒径一般小于20μm；D类颗粒粒径通常达到1mm以上，固体颗粒的混合相对较差。

结束语：

本章通过具体的工程实例，对论文所论述的床温控制技术的应用效果进行了分析，结果表明在床温测量精度、床温测量仪表的使用寿命、床温控制的稳定性和可靠性方面都取得了较理想的效果。床温测量仪表也大量应用到相关循环流化床的电站工程项目中，其设计思路和方法具有一定的推广价值。

参考文献：

[1]宋长玉目前国内外开发循环流化床技术概况和我国循环流化床技术发展趋势中国能源网2003.45

[2]胡荫平电站锅炉手册中国电力出版社2005.78

[3]尹技虎神火环保示范电站440t/h爪循环流化床锅炉控制方案热力发电2004[07]112