爐膛壓力煤粉取樣器堵灰原因及改進 針對電廠一期4×600MW機組爐膛壓力煤粉取樣器長期堵灰的問題，進行深入的分析研究，并根據(jù)煤粉取樣器堵灰的原因，提出用吹氣測量法進行改造，終取得良的遙遙。
1、概述
電廠一期4×600MW鍋爐是由鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界壓力、中間再熱、2028th單汽包強制循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，采用PFD1(Y)型防堵風壓煤粉取樣器和變送器測量爐膛壓力。風壓煤粉取樣器裝置配有BFC1ba型補償式風壓取樣防堵吹掃裝置。壓力開關共8個，其中6只用于保護，另2只用于報警，變送器共有4只，其中3只參與自動調(diào)節(jié)，另1只用于監(jiān)視。自商業(yè)運行以來，出現(xiàn)過多次因壓力煤粉取樣器堵灰造成爐膛負壓測量不準的現(xiàn)象，影響爐膛壓力自動調(diào)節(jié)及運行人員對鍋爐爐膛壓力的監(jiān)視，嚴重時可能使機組保護拒動或誤動，直接威脅到機組的安全穩(wěn)定運行。
2、爐膛壓力煤粉取樣器的積灰原因分析
按照經(jīng)驗判斷，煤粉取樣器裝置堵塞后，在沒有遙遙堵死的情況下，其內(nèi)的壓力會緩慢上升。拆開取樣口進行檢查，可見防堵煤粉取樣器裝置內(nèi)積灰嚴重。用鐵絲將灰捅掉，并且用壓縮空氣進行吹掃，爐膛負壓測量恢復正常。為解決此問題，從多角度出發(fā)對煤粉取樣器的堵灰原因進行深入分析。
2.1爐內(nèi)煙氣場對負壓測點的影響
圖1為鍋爐等溫模型中各垂直分速和水平分速分布圖。由圖中可以看出I區(qū)的垂直分速不太均勻，其中心的垂直分速理論上是向下的；Ⅱ區(qū)的垂直分速逐漸恢復至斷層上部，其中心的垂直分速接近低；Ⅲ區(qū)的垂直分速較均勻，中心也達到平均垂直分速；IV區(qū)在水平煙道處，其水平分
速較大。由于IV區(qū)和Ⅲ區(qū)之間處于屏區(qū)，該區(qū)是煙氣水平分速和垂直分速交界處，且受屏區(qū)的影
響，該區(qū)也是一個煙氣素流區(qū)。在引風機的抽吸作用下，煙氣經(jīng)過折焰角后，在測點位置存在滯
流區(qū)域，灰塵不易被煙氣帶走，反而會充斥在爐墻壁附近，這是該壓力取樣測點容易積灰的基本因素。
2.2爐膛壓力煤粉取樣器裝置介紹
電廠一期爐膛壓力煤粉取樣器裝置采用PFD1(Y)型防堵風壓煤粉取樣器，安裝示意如圖2所示。煤粉取樣器與爐墻間的夾角為30度左右，也就是與水平角度約為60度，符合規(guī)程規(guī)定的“與水平角度不得小于45度”的要求。這樣設計的目的是，利用煤粉取樣器跟水冷壁的夾角a越小，沿煤粉取樣器向爐膛內(nèi)的重力分量F1就越大的力學原理，見圖2的力學分析所示F1=G×cosa可見，根據(jù)以上原理分析，當煤粉取樣器內(nèi)出現(xiàn)浮灰的堆積時，浮灰在重力分量F1的作用下，應該會自動滑落至爐膛內(nèi)，從而達到防堵的目的。但從實際的應用遙遙看，卻根本無法達到這種防堵的遙遙。原來爐膛內(nèi)環(huán)境較為干燥并且到處充斥著浮灰，浮灰會隨著爐膛內(nèi)煙氣的流動發(fā)生相互碰撞和摩擦而帶上一定量的電荷，這樣部分浮灰會相互吸引、沉積并吸附在煤粉取樣器內(nèi)，另外大部分的浮灰是松散狀態(tài)的，在堆疊過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定部分會自動散落在其它較為穩(wěn)定的浮灰周圍，這些散落的浮灰又反過來加固了相對穩(wěn)定的浮灰，時間長了會緩慢堆高并變得穩(wěn)定。這樣的堆積方式，形如山坡上形成的積雪，因為在底部形成一個非常穩(wěn)定的大鈍角三角形結構，當浮灰逐漸堆積起來后，自然形成一個較為穩(wěn)定的堆積物而不容易滑落，終在取樣管內(nèi)大量沉積堆高進而導致堵塞。
2.3吹灰器對爐膛壓力測點的影響
鍋爐長伸縮吹灰器對爐膛負壓測點的影響，如如圖3鍋爐爐膛內(nèi)煙氣混流狀況所示。圖3中的a和b分別為爐膛上部長伸縮吹灰器(長吹)。根據(jù)吹灰器廠家提供的數(shù)據(jù)，這種IK525型長吹的壓力在(0.8～1.5)MPa之間(我公司將其整定在0.8MPa),吹灰時輻射半徑在2500mm左右，圖3而其與爐膛負壓測點相距為2600mm左右，從理論上講，長吹的運行對測點影響不大。但為了驗證吹灰對爐膛壓力測點的影響程度，在吹灰結束后打開煤粉取樣器的悶頭檢查煤粉取樣器內(nèi)的積灰情況，發(fā)現(xiàn)煤粉取樣器內(nèi)有大量水跡，原本的干浮灰也被打濕灰，粘在煤粉取樣器內(nèi)壁。這是因為吹灰時大量的水蒸汽隨爐膛壓力的波動進入煤粉取樣器內(nèi)，由于煤粉取樣器的溫度遠低于爐膛內(nèi)溫度，水蒸汽便在煤粉取樣器內(nèi)凝結成水，并被干浮灰吸附，而隨后進入煤粉取樣器內(nèi)的浮灰更是迅速覆蓋粘在煤粉取樣器內(nèi)部，吹灰器停用一段時間，水分干枯后，形成一個重量如泡沫般的致密固體堵塞在煤粉取樣器內(nèi)。為了進一步說明問題，將煤粉取樣器內(nèi)積灰清理干凈后，停用長吹二周，檢查爐膛負壓煤粉取樣器測點受堵的情況，沒有發(fā)現(xiàn)煤粉取樣器內(nèi)由水和浮灰混合形成的重量如泡沫般的致密固體，但煤粉取樣器的底部，仍然有大量的浮灰沉積，這說明吹灰器吹灰加劇了煤粉取樣器的堵塞情況，但是吹灰器的停用并不能遙遙解決爐膛壓力煤粉取樣器的堵灰現(xiàn)象。
3、爐膛壓力煤粉取樣器堵灰的解決方法
(1)煤粉取樣器的改進。根據(jù)以上的堵灰原因分析，對煤粉取樣器進行了改進一是將煤粉取樣器的外部進行保溫處理；二是將煤粉取樣器的管徑由原來的φ40改為①60。改進后的煤粉取樣器積灰情況依然，只是因為煤粉取樣器的管徑擴大，積灰的時間變得稍微長了點，這種簡單的改進方法無法遙遙治
理爐膛壓力煤粉取樣器的堵灰現(xiàn)象。
(2)為了遙遙解決爐膛壓力煤粉取樣器堵灰的問題，需要對測量方法進行改進。而吹氣測量法應該是一種不錯的選擇，其測量原理如圖4所示
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過減壓閥后，進入恒流器，再經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計后，以一定流量均勻地送入吹氣測量管，當長吹氣測量管內(nèi)氣體壓力高于其下端到液面的液柱靜壓時，該吹氣測量管下端便連續(xù)不斷地吹出氣泡，由于吹氣量很小，在忽略管道阻力等其它影響因素的情況下，可以認為差壓變送器的高壓腔所受的壓力等于長吹氣測量管內(nèi)的壓力。由于另外一個吹氣測量管插入較淺且不和液體接觸，雖然有一定流量的氣體通過，但是在忽略了管道阻力等因素影響的情況下，差壓變送器低壓腔所受的壓力就等于大氣壓力(測量環(huán)境在常壓時),即不受壓力。因此，差壓變送器所測量的差壓值△P就等于長吹氣測量管下端到液面的液柱靜壓值。這就是吹氣測量法的基本原理，該測量原理在真空測量系統(tǒng)中遙遙適用。
根據(jù)吹氣測量法原理改造后的爐膛壓力測量系統(tǒng)如圖5所示。這里利用了原來的測量取樣管道，嵌入安裝φ16的儀表管，這樣做的另一個處是，嵌入式的安裝取樣管路可以起到很的保溫作用，可以防止因吹灰時，蒸汽在取樣管路內(nèi)結露而造成的積灰現(xiàn)象。
需要說明的就是由于引壓管中的吹掃空氣是流動的，所以既要遙遙吹掃空氣在測量管道和煤粉取樣器內(nèi)的壓力差△P近似為低，還要克服吹掃管道的阻力，這樣才能不影響被測壓力的大小，又能遙遙測量管道的暢通。要做到這一點，就要遙遙吹掃氣流始終恒定不變，同時要進行多次測量才可以實現(xiàn)，出于安全考慮，在風壓煤粉取樣器裝置中應用的自動防堵吹掃裝置就是一個很的選擇，因為壓力和流速穩(wěn)定才能使壓縮空氣吹掃帶來的附加誤差△E相對穩(wěn)定且控制在小值。在工程計算時，壓力為0.30.4MPa時，氣體在管中的流速大約為78米秒，通常取6.5米秒計算。以φ16×2的引壓管直徑計算，每小時流過氣體流量=截面積×流速，算出氣體通流能力大約為4.7立方米小時，在試驗中我們將壓縮空氣壓力減壓至0.1MPa,并通入大8升分鐘(0.48立方米小時)的空氣量進行吹掃，由于4.7立方米小時遠大于0.48立方米小時，測量出的值比實際值僅偏大20Pa左右，這點誤差在實際中是可以忽略不計的。而在實際的應用中，我們是以2升分鐘左右的流量進行吹掃就可以達到預期遙遙，因此帶來的測量誤差更是微乎其微。
4、煤粉取樣器改造后遙遙
目前這一改造在電廠一期#3機組在去年12月進行部分煤粉取樣器改造至今已接近一年，從來未出現(xiàn)過堵灰現(xiàn)象，且測量遙遙遙遙。這種改造的方法簡單，，測量遙遙，遙遙意逐步推廣到其它機組的爐膛壓力煤粉取樣器當中。

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