中高溫風速儀在電站鍋爐燃燒風粉測量裝置中的應用,
 
 風速計在電站鍋爐燃燒風粉測量裝置中的應用
 摘要：本文介紹了一種用于測量電站鍋爐燃燒過程中一次風的煤粉濃度和風速的裝置。煤粉濃度的測量是利用三支分別用于測量熱風溫度、煤粉溫度和風粉混合溫度的熱電偶所測得的溫度值，根據(jù)熱平衡原理所計算出來的。而風速測量是根據(jù)兩支背靠式動壓測速管所測得的動壓值(差壓)，根據(jù)動壓測速原理計算出來的。該裝置用于現(xiàn)場后,可幫助鍋爐運行人員準確調(diào)整風粉配比和一次風速,有利于提高燃燒熱效率,達到**穩(wěn)定燃燒的目的。
 ，風速儀，風速計
 1 參數(shù)測量的必要性
 電站鍋爐利用煤的燃燒發(fā)熱,通過傳熱對水進行加熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，推動汽輪發(fā)電機旋轉，從而產(chǎn)生強大的電能。在這一復雜的過程中，天然煤要通過巨大的球磨機磨成合乎要求的細粉，存于煤粉倉中。在煤粉倉的下部安裝有一次風管和給粉機。煤粉由給粉機從粉倉中絞出，注入一次風管與熱風混合，利用風的慣性作用將煤粉送入鍋爐爐堂中進行燃燒。在燃燒過程中，風和煤的配比狀況，也就是煤粉濃度，對于鍋爐的燃燒經(jīng)濟性是一個非常重要的指標。如果濃度過高，將會導致燃燒不充分，而使很多煤粉沒有在爐堂中燃燼，就隨同煙氣一起排入大氣中。這不僅會造成燃料的損失，還會對大氣產(chǎn)生嚴重的污染。不僅如此，濃度過高還容易引起風管堵粉和燃燒器出口結焦等**事故。相反，如果濃度過低，雖然煤粉能得到充分燃燒，但由于進入爐堂的熱風較多，那些多余的熱風并不與煤粉發(fā)生化學反應就直接排入大氣中，而這些熱風的進口溫度相對于爐堂的出口溫度而言是較低的，它們需要在爐堂加熱而升溫，從而使這些多余的熱風在通過爐堂時帶走大量的熱量，造成熱量的損失。不僅如此，如果濃度過低，還會造成由于粉量不足而使爐堂滅火的**事故。由此可見，只有在一個合理的煤粉濃度下，才能有效地提高鍋爐燃燒熱效率，減少事故的發(fā)生，達到**經(jīng)濟燃燒的目的。
 不僅煤粉濃度是一個非常重要的指標，而一次風速也同樣如此，它同樣影響著鍋爐的**性和經(jīng)濟性。風速過低會造成風管堵粉和燃燒器噴口結焦；風速過高會加大鼓風機耗電量，還會使燃燒向后推移，加劇煤粉的不完全燃燒。因此，一次風速也必須保持在一個合理的范圍內(nèi)，才能保證鍋爐的**經(jīng)濟燃燒。
 由以上討論可知，一次風煤配比和風速對于鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和**性是非常重要的，但從目前現(xiàn)場的實際情況看，仍然缺乏有效的檢測手段，比較通行的做法是采用傳統(tǒng)的靜壓表[2]，但它只能粗略和間接地反映一次風速，而無法準確測出煤粉濃度和一次風速。隨著電站鍋爐向大容量和高參數(shù)的方向發(fā)展，這兩項指標對燃燒的影響越來越大，準確而直觀地測量它們已顯得十分迫切和必要。
 2 測量裝置的功能和原理
 本裝置可以測量電站鍋爐燃燒過程中各一次風管內(nèi)的熱風溫度，煤粉溫度及風粉混合物溫度，并根據(jù)熱平衡原理計算出煤粉濃度，還可測量一次風速，并計算出相應的風量和粉量。運行人員通過監(jiān)視煤粉濃度和風速等參數(shù)，根據(jù)需要及時調(diào)整風門擋板開度和給粉機轉速，使它們保持在一個*佳的運行狀態(tài)。從而達到節(jié)能降耗和改善大氣環(huán)境，提高**性和經(jīng)濟性的目的。
 本裝置*多可對20根風管進行檢測，其結果通過面板迅速而直觀地顯示出來。面板是采用先進的LCD顯示技術，可同時顯示20根風管中的風溫、粉溫、混溫(風粉混合物溫度)和煤粉濃度，以及一次風的風速、風量和粉量，還可以將濃度和風速值以直方圖的形式顯示出來，且一旦超過允許范圍就立即進行閃爍報警。由于LCD顯示信息量大，所有數(shù)據(jù)都可在一個屏幕內(nèi)顯示出來，因而觀察起來極其直觀、**、準確，而且還不需要任何操作按鍵用來進行顯示切換，從而大大方了便用戶的使用。
 2.1 濃度測量
 在每根風管中安裝有三支熱電偶，分別用于測量熱風溫度、煤粉溫度和風粉混合溫度[4]，如圖1所示。設熱風溫度為t1，煤粉溫度為t2，混合溫度為t3，根據(jù)熱平衡原理[1]、[5]，煤粉濃度按如下公式計算：
 μ= Ca′t1-Cat3
 Cct3-Cc"t2
 上式中，μ為煤粉濃度，單位為kg/kg，既每千克空氣中所含煤粉的千克數(shù)。t1、t2、t3的含義如前所述，單位為℃。
 系數(shù)Ca′則為t1溫度下熱風的比熱；Ca為t3溫度下熱風的比熱；Cc為t3溫度下煤粉的比熱；Cc″為t2溫度下煤粉的比熱。
 需要指出的是，由于風粉混合物在風管中的輸送速度非常之快，高達每秒20米以上，對熱電偶保護層有十分嚴重的沖刷作用，一般在使用不到一個星期就損壞了，因而需要采用堅固防磨型熱電偶，這樣才能保證其長期**使用。而其他兩支只需采用一般普通熱電偶就可以了。
 2.2 風速測量
 風速測量是采用動壓式測量方法。在一根風管中安裝有兩支靠背式動壓測速管，迎風管壓力減去背風管壓力即為其動壓(差壓)。將此動壓值經(jīng)差壓變送器變換成電信號后，即可測出風速值，如圖2所示。
 根據(jù)動壓測速原理[3]，一次風速按如下公式計算：
 V=K√△P
 上式中，V為風速值，單位為m/s；△P為測速管動壓(差壓)值，單位為Pa；K為測速系數(shù)，與測速管標定系數(shù)和熱風密度有關。
 需要指出的是，為了防止受到煤粉的沖刷作用，測速管應安裝在一次風管的風粉混合段之前較為合適。
 一旦煤粉濃度和風速數(shù)據(jù)測出后，風量和粉量的計算就十分方便。它們的計算方法詳見如下敘述。
 風量按下式計算:M=AVρ
 其中，M為風量，單位為kg/s； A為測點處截面積，單位為m2；ρ為熱風密度，單位為kg/m3, 與溫度有關。
 而粉量則按下式計算:B=μM
 其中，B為粉量，單位為kg/s。
 2.3 顯示器輸出形式
 本裝置根據(jù)測點數(shù)自動安排屏幕顯示位置。測點數(shù)量*多為20個，*少為4個，可滿足各種大小鍋爐的需要，即從只有一層風管的小型鍋爐，到有5層風管的特大型鍋爐都可使用。每四個測點分別對應一層風管中的四根風管，而每一根風管都同一個燃燒器相連，四個分別安裝在鍋爐的四個角上，形成四角噴燃式燃燒。
 在顯示器的屏幕上，其上半部分為數(shù)據(jù)顯示，下半部分為直方圖顯示。在直方圖中所顯示的是每個測點的濃度值和風速值所對應的高度，其中左邊為濃度值，右邊為風速值。下面以兩層風管8個燃燒器為例說明其顯示形式，