磨煤机入口一次风量测量的研究和改进 神华宁海电厂

图 4：一次风管道布置图 风道结构如上图，混合风管道直管段相当短，从冷热风混合处到磨入口前的风道弯头处只 有 3228mm 的直管道，风道尺寸为：2000*1200，而且，A、F 的管道是弯曲的；由此可知 道适合风量测量的风道硬件条件相当不好； 2.2 风量测量装置 单台机组磨煤机入口原一次混合风流量测量采用 FCI 测风装置，六台磨共设置 6 套 FCI 测 量装置，就地控制装置 1 台，探头 2 根，布置在磨煤机混合风道上。如图：
图 7：扰流板实际安装图 但从结果来看，风量测量并未得到改善，自动调节仍存在之前所说的问题，因此，这个 办法并未取得预期效果，也说明对影响风量测量的原因分析不准确； 3.3 增加风量传感器数量 经过对工况的多次分析，根据厂家的建议，认为由于混合风直管道过短，混风道的截面 积较大，仅仅安装有两点热扩散测量装置，在不稳定、不均匀的流场内，其输出的风量必然 大大失真。如下图：
在冷风道上加装一套 FCI 测量装置，与原来加在热风风道上的测量装置共两套，风量算 法也进行改进，热风道上的 FCI 测量热风风量，冷风风道上的 FCI 测量冷风风量，然后在 逻辑里对两者求和，得出磨入口混合风量；
方案基于以下几点考虑
1) 混合风道不能满足测量需要是既成事实，不能改变，是根本原因之一，既不能改变， 只能绕开它，需以此为基础考虑问题；
7、 Δp 表示测量装置产生的差压，单位：Pa
方案一于 2007 年 4 月#3 机组检修时对 A\C\F3 台磨的风量测量装置进行了改造，改造 完后，对#3 炉已安装好的差压式流量计，进行了流量变化的试验。由于#3 炉的流量测点安 装的位置较好，流量变化跟随较好，稳定速度较快，并且流量的变化不受混风温度的影响， 仅与风压的变化有关，比较稳定、可靠。风量测量的准确性得到了很大提高；可以说在一定 程度上解决了风量测量不准的问题，但美中不足的是，动态时，其风量变化和调节门变化趋 势相反的现象仍然存在，只是被弱化到很小的程度；风量响应调节门变化仍然有迟延和滞后； 可以说动态调节时，风量测量不够理想，影响了自动调节的品质；
本厂 4×600ＭＷ机组自投产以来，磨煤机入口一次风量的自动投入情况，主要存在以 下问题：
1.1 磨煤机一次风量的测量不准，主要表现为，风量测量与实际相比偏小或偏大，部分 测量装置存在调节门开度变化与风量变化趋势相反的现象。风量的测量不准，影响了一次风 量自动调节的正常投入，运行人员也只能凭经验对风量进行调整，很难达到经济的调整锅炉 燃烧的效果。
由于一次风的风道截面比较大，对于大风道的风量测量，仅有一个测量点是不够的，为 了能准确地测量出锅炉风量，采用的办法是在大风道截面上严格按标准采用了等截面多点的 测量原理，从而测得截面的平均速度。再根据各测量管道截面尺寸的大小、直管段长、短等 因素来确定测量点数，并将许多个测量点等截面有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连， 负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正负端相连， 测得截面的平均速度，然后计算出风量。
图 5：FCI 测量装置示意图 其测量原理是：风流过探头，会带走探头的热量，通过探头损失的热量可计算出流过的风 的质量流量； 3、前期尝试和探索
为了解决风量测量不准的问题，热控专业人员做了不少尝试和改进： 3.1 初步原因分析
水平风道过短，有效直管道只有 3228mm，冷风道垂直布置，冷风直接从上向下切入热 风道，混合风道内的风道内的气流流场同时受冷热风调节门开度和冷热风混合不均的影响；
火检的检测强度变化幅度较大。运行人员经常需要手动干预，增加了运行人员的劳动强度， 特别在机组升负荷过程中，由于调节的参数较多，如磨煤机入口一次风量手动干预不及时， 容易导致一次风压力偏低造成磨煤机出粉不畅，严重影响了机组的安全稳定运行。
图 2：磨出口温度自动调节曲线图 黄色为冷风调节门开度，红色为磨出口温度，由曲线可看到，磨温度变化幅度大，变化 超过 5 度，最大达 7 度，因此，自动投入效果不佳；
能降低，虽然质量增加，但流速变慢，因此几个因素同时作用下，造成短时间内流量不但不
增加反而瞬间变小；反之，风量增大，因此无论是差压式测量装置还是热导式测量装置，动
态调节时其风量测量的滞后和相反变化的现象其实是风道内真实工况的反映，如下图：
图 11：磨入口风量测量动态示意图 6、改进措施
6.1 根据以上分析，若是要彻底解决问题，测量装置不能装在混合风道上，因为混合风道 上不具备理想测量条件，因此在方案二的基础上提出了改进方案：
2) 冷风道和热风道具备良好的直管道和稳定的气流条件 3) 热风、冷风气流条件稳定，混合风动态时的复杂现象没有； 4) 由质量守恒知：混合风=热风+冷风
图 12： 改进方案测点安装图
图 13： FCI 冷风测量装实际布置图 于2008年6月#3机组小修中实施方案二，在B\D\E、F磨上进行改造，F磨同时安装了差压 式流量计及FCI测速装置做比对。改造完毕后委托，委托浙江电科院对风量的测量装置进行 了标定及扰动试验。 6.2试验结果 杭州意能电力技术有限公司试验人员于2008年7月6日至7月8日对#3炉改造后的测速装置进 行了一次风量热态标定
磨煤机入口一次风量测量的研究和改进
神华国华浙能宁海电厂设备部热控专业 胡亚奇 张丁月 关键词：一次风量；直管道；热导式；调节；迟延；滞后；
引言： 磨煤机入口一次风量测量准确以及风量自动的正常投入，与锅炉燃烧的稳定和煤粉的充
分燃烧关系很大，高品质的磨煤机一次风量自动调节，可以改善锅炉运行的安全性和经济性， 避免燃烧器烧损、水冷壁或其它区域结焦、热负荷不均造成爆管、还原性气氛下的局部高温 腐蚀等一系列问题，为燃烧运行优化奠定了基础，因此具有很高的社会效益和技术经济效益。 1、存在问题
4.1.2 例如：对于某一大风道的测风装置，风道截面尺寸为 1600×1200×6 mm，由于 风道大，直管段短，截面风速容易分布不均匀。为了确保准确测量风量，拟在 1600X1200 mm 的风道截面上按等截面多点测量原理布置 16 个风量测量点，在风道内将 16 个风量测量探头 的正压侧与正压侧相互连接、负压侧与负压侧相互连接，引出一组正、负压信号至差压变送
器。其等截面布置风量测量点见图 2。
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图 9：等截面布置风量测量点（图中“0”表示测量点）
4.1.3 风量计算公式
Q = 0.3005AK Δp( p0 + p) (273.15 + t)
1、 Q 表示风量，单位：t/h
2、 A 表示风道内横截面积（若风道为 2000*1200*4，则 A=2.374），单位：立方米 3、 K 表示测量装置流量系数，可预置 0.85，最终由现场标定后确定 4、 P0 表示当地大气压力，单位：Pa 5、 P 表示风道静压，单位：Pa 6、 T 表示介质温度，单位：℃
图 3：磨入口风量自动调节曲线 绿色为调节门开度，蓝色为磨入口风量，由曲线可看出，投自动时，调节门大幅变化， 风量响应迟缓，变化缓慢，调节效果不佳； 而以上问题中，风量测量不准又是最根本的问题，热控专业人员经过多次尝试，找到了 风量测量不准的根本原因，并且找到了有效的解决方案，提高了风量测量的准确性，提高了 磨煤机一次风量自动调节品质； 2、系统简介 2.1 风道结构
图 1： 磨入口风量动态响应曲线 如上图，绿色为磨入口一次风量，黄色为冷一次风调节门开度，蓝色为热一次风调节门 开度；由图知道，当热风调节门开度一定，冷风调节门关小混合风量反而增大；冷风调节门 开大，混合风量反而减小；导致风量测量偏差大。 1.2 磨煤机一次风量自动条件品质较差，调节参数设置不合理，主要表现为风量的变化较 慢，执行机构开关频繁，动作幅度较大，风量波动较大，磨出口温度变化较大，燃烧不稳，
图 8：增加测点布置示意图 但结果仍然不理想，两方面都未得到明显改善，虽然稳态时风量测量比较稳定，偏差有 所减少，但风量仍然测量不准，自动调节效果仍然不佳。说明其测点数并非主要原因。 4、技术改造 由于问题长期未得到有效解决，由此寻求技术改造，想彻底解决问题；由于所持观点的 不同，分为两种方案。 一种观点认为 FCI 测量装置本身有问题，不适合本厂磨一次风的测量，建议更换其他测 量装置，并且提出其他电厂有成功经验； 一种观点认为问题不是出在 FCI 测量装置上，因为根本原因未分析清楚，认为可以在其 原有的基础上进行改进； 4.1 方案一： 更换其他测量装置，采用多点式差压测量装置取代现有的 FCI 测量装置
下面为两种方案改造完后，杭州意能电力技术有限公司试验人员于 2007 年对#3 炉的磨 一次风量的热态标定数据
单位 T/H A 磨
B磨
C磨
D磨
E磨
F磨
标定数
据
124.633 126.398 110.098 118.626 117.3
115.769
实测数
工况 1 据
123
118
100
119.3
79.1
图 10：方案一风道内多点式差压测量装置布置图 4.2 方案二 4.2.1 考虑到混合风道过短，且冷热风混合不均，混合风温度稳定过程长，对热导式测 量装置影响较大，提出将热导式测量装置移到气流条件比较单一的热风道上，同时根据能量 守恒定律，冷热风混合前后的总的能量应该是一定的，可以用热风风量换算出混合风量；
5 风量测量不准的根本原因
由以上技术改造的结果来看，方案一取得了预期效果，也因此在其他两台机组得到了推广；
但是从前面所提到的种种问题却未得到根本解决，只是将问题弱化了，因此对其进行了进一
步的分析和研究，终于找到了根本原因。
由于冷风道垂直布置，冷风与热风垂直交错，冷风垂直吹入热风风道行成风帘，对热风流
3.2 增加扰流板 最初认为，风道直管道过短是其主要原因， 直管道过短，冷热风混合不均，风道内气流