一種電站鍋爐燃燒風(fēng)粉測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)研究
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電站鍋爐利用煤的燃燒發(fā)熱,通過(guò)傳熱對(duì)水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的電能。在這一復(fù)雜的過(guò)程中，天然煤要通過(guò)巨大的球磨機(jī)磨成合乎要求的細(xì)粉，存于煤粉倉(cāng)中。在煤粉倉(cāng)的下部安裝有一次風(fēng)管和給粉機(jī)。煤粉由給粉機(jī)從粉倉(cāng)中絞出，注入一次風(fēng)管與熱風(fēng)混合，利用風(fēng)的慣性作用將煤粉送入鍋爐爐堂中進(jìn)行燃燒。在燃燒過(guò)程中，風(fēng)和煤的配比狀況，也就是煤粉濃度，對(duì)于鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。如果濃度過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分，而使很多煤粉沒(méi)有在爐堂中燃燼，就隨同煙氣一起排入大氣中。這不僅會(huì)造成燃料的損失，還會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。不僅如此，濃度過(guò)高還容易引起風(fēng)管堵粉和燃燒器出口結(jié)焦等安全事故。相反，如果濃度過(guò)低，雖然煤粉能得到充分燃燒，但由于進(jìn)入爐堂的熱風(fēng)較多，那些多余的熱風(fēng)并不與煤粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就直接排入大氣中，而這些熱風(fēng)的進(jìn)口溫度相對(duì)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(fēng)在通過(guò)爐堂時(shí)帶走大量的熱量，造成熱量的損失。不僅如此，如果濃度過(guò)低，還會(huì)造成由于粉量不足而使?fàn)t堂滅火的安全事故。由此可見(jiàn)，只有在一個(gè)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(dá)到安全經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。
不僅煤粉濃度是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，而一次風(fēng)速也同樣如此，它同樣影響著鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。風(fēng)速過(guò)低會(huì)造成風(fēng)管堵粉和燃燒器噴口結(jié)焦；風(fēng)速過(guò)高會(huì)加大鼓風(fēng)機(jī)耗電量，還會(huì)使燃燒向后推移，加劇煤粉的不完全燃燒。因此，一次風(fēng)速也必須保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，才能保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)燃燒。
由以上討論可知，一次風(fēng)煤配比和風(fēng)速對(duì)于鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性是非常重要的，但從目前現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況看，仍然缺乏有效的檢測(cè)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(fēng)速，而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出煤粉濃度和一次風(fēng)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(xiàng)指標(biāo)對(duì)燃燒的影響越來(lái)越大，準(zhǔn)確而直觀地測(cè)量它們已顯得十分迫切和必要。
2 測(cè)量裝置的功能和原理
本裝置可以測(cè)量電站鍋爐燃燒過(guò)程中各一次風(fēng)管內(nèi)的熱風(fēng)溫度，煤粉溫度及風(fēng)粉混合物溫度，并根據(jù)熱平衡原理計(jì)算出煤粉濃度，還可測(cè)量一次風(fēng)速，并計(jì)算出相應(yīng)的風(fēng)量和粉量。運(yùn)行人員通過(guò)監(jiān)視煤粉濃度和風(fēng)速等參數(shù)，根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整風(fēng)門擋板開(kāi)度和給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，使它們保持在一個(gè)最佳的運(yùn)行狀態(tài)。從而達(dá)到節(jié)能降耗和改善大氣環(huán)境，提高安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。
本裝置最多可對(duì)20根風(fēng)管進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果通過(guò)面板迅速而直觀地顯示出來(lái)。面板是采用先進(jìn)的LCD顯示技術(shù)，可同時(shí)顯示20根風(fēng)管中的風(fēng)溫、粉溫、混溫(風(fēng)粉混合物溫度)和煤粉濃度，以及一次風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)量和粉量，還可以將濃度和風(fēng)速值以直方圖的形式顯示出來(lái)，且一旦超過(guò)允許范圍就立即進(jìn)行閃爍報(bào)警。由于LCD顯示信息量大，所有數(shù)據(jù)都可在一個(gè)屏幕內(nèi)顯示出來(lái)，因而觀察起來(lái)極其直觀、全面、準(zhǔn)確，而且還不需要任何操作按鍵用來(lái)進(jìn)行顯示切換，從而大大方了便用戶的使用。
2.1 濃度測(cè)量
在每根風(fēng)管中安裝有三支熱電偶，分別用于測(cè)量熱風(fēng)溫度、煤粉溫度和風(fēng)粉混合溫度[4]，如圖1所示。設(shè)熱風(fēng)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(jì)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(fēng)的比熱；Ca為t3溫度下熱風(fēng)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。
2.2 風(fēng)速測(cè)量
風(fēng)速測(cè)量是采用動(dòng)壓式測(cè)量方法。在一根風(fēng)管中安裝有兩支靠背式動(dòng)壓測(cè)速管，迎風(fēng)管壓力減去背風(fēng)管壓力即為其動(dòng)壓(差壓)。將此動(dòng)壓值經(jīng)差壓變送器變換成電信號(hào)后，即可測(cè)出風(fēng)速值，如圖2所示。
評(píng)論