电厂锅炉含粉气流流速在线监测系统.docx

1、Vol.36,No.10Oct.2003中国电力ELECTRICPOWER电厂锅炉含粉气流流速在线监测系统安国银边疆、付冈涨万德刘永刚顷军强七傅建忠2,彭波I（1.河北省更力试跄研究所.河北石家主（）50021；2.马头发电总厂，河北邯郸056044）摘要：电厂锅炉中含粉气流流速能否实现在绶监测.关提取决于一次测蛟元件如何避免被堵塞。通过详实的试验数据.介绍种能有效克服气流中固体颗粒堵塞传压管的一次测ht元件及测鼠系统。研究及应用结果表明.采用反吹式尊背管作为含粉气流流速测帔系统的一次元件.不但很好地解决了传压管路堵塞问题.而且系统的测辱精度也非常高C关键词：含粉气流；流速；在:线监测；反吹式

2、麻廿管中图分类号：TK223.25文献标识码：B文章编号：1004-9649（2003）10-0046-041问题的提出燃煤电厂锅炉燃烧系统的送粉方式分为直吹K送粉、热风送粉和乏气送粉c不论哪-种万式部涉及到如何有效控制-次风速的问题锅炉经麻出现的灭火，燃烧不稳定，燃烧器烧损、结焦，飞灰W燃物含计高，次风管堵'灰等现象.大都与不合理的次风速有关。目前采川热风送粉系统的燃煤电厂锅炉一次风速住线监测技术已较成熟.可较好地满足现场要求.IfllN采用乏'（送粉方式和白吹式送粉方式的锅炉次风（含粉气流）风速监测技术基本上还停御在依靠监测次风管内的静也进行皿整的水平I-.具有很大的盲II

3、性.很难使运行人员同时兼顾炉内着火、稳燃和管内积粉等因索。往往为组织好炉内燃烧工况，命FJ的试验人员通过试脸调平同层次风速.运行人员因没右-在线监测手段而无法进行UIJ时调粮W此.开发一种适合F含粉气流流速在线监测系统非常必要。2风速测量系统构成风速测fit系统瓜本结构为：用标定过的测速一次元件作为动压传感器.安装在纯气流（或含粉气流）竹道上.经传压管将测得的差压信号接到差压变送器上，在一次元件附近设1只热电偶作为测温元件测最纯气流（戒含粉气流）温度,然后将变送器输出的电流、温度信号送入微机进行风速计算,并通过直观的风系统结构图在CRTfflS而上显示。3含粉气流测速一次元件的开发11前国内L

4、*有较成熟的燃烧系统凤煤在线监测技术.（HJLf-全部是针对热风送粉系统的对有在芝气（含粉气流）送粉系统上实施一次风速在线监测.由尸一次元件堵塞何题-宜得不到雄决，使适合于热风送粉系统的一次风测速元件无法应用到该送粉系统E.,因此研究含粉气流流速在线监测技术的页点就是一次元件的开发“3.1普通品背管加装反吹风的试验建旻反吹式风速测速元件的模型试验台，并在该试验合I.进行选型试验经过试.确定采用具有反吹风的靠背型测速管（简称反吹式靠背管）作为含粉气流流速测地的一次元件。由广被测管道内为正压.反吹风的风压应高尸测速管的全质。反吹风由1台斥头高、流ht小的离心式风机提供。系统工作时.将2根取压管内的

5、反吹风流吠调到一致，此时变送器匕的差压值诃认为是一次风管内实际动压伉。图1是在同一风速、不同反吹风速情况下的测依对比实验（环境温度为251）数据“从实验数据看.只要调整2根反吹管内风的流ht致就可保证风速测址误差不超过±1%。表1同一风速下的测量对比试呛数据m/s项目风管实际流速24.724.724.724.724.72根反吹风管流速趋4.02.00.01-2.0-4.0系统测笊流速25.825.124.624.223.5相对误差4.61.60.42.04.8收稿日期：2003-02-24；修回日期：2003-06-15作者简介：安国银（1964.）.男.河北新乐人.高级工程师，从邪

6、电厂锅炉试捡研究及基建调试工作，E-mail:ak463.2普通靠背管加装反吹风的工业应用试验为对实验室的试驼结果进行验证.在采用乏'(送粉的某电厂670t/h锅炉E进行了首次匚业应用试验为确保反吹风源叮辎，反吹式锥背竹中的反吹风由互为备用的2台高压头、小流ht的离心式风机提供没有反吹风加入时.反吹式集甘管就成为普通靠背管：由于有反吹风加入和无反吹风加入时靠背管测得的动压值基本相同，因此对反吹式命背管的标定只在无反吹风的情况卜按传统试验方法进行。在锅炉I.选择8根-次风管进行试验,测试时，反吹风风机的出口风压为4000Pa，制粉系统在额定出力卜-运行.排粉机出口风压为2142.8Pa,

7、乏气温度为68To在排粉机出力保持不变的情况F,分别测定停反吹风时和开启反吹凤时一次风管动压值,测试数据见表2O从测试悄况看.在测速管中加入反吹风与不加反吹风时劫压相对设於小于等于2.3/.风速的相对误差小于等于1.2%.完全达到了工业应用要求。表2加反吹风与不加反吹风时的对比试验数据不如反吹不加反吹管号风时动压风时风速加反吹风加反吹风动压相对误差/%风速相对误差/%时动压/Pa时风速/ms/Pa/mS1、1520.4028.2520.4028.20.00.02438.7824.8448.9825.12.31.23489.8025.3479.5925.12.10.84459.1825.5459

8、.1825.50.00.05489.8028.1489.8028.10.00.06397.9622.8397.9622.80.00.07540.8228.2530.6128.01.90.78551.0228.6551.0228.60.00.0速度为0.这点的压力就是驻点压力，忽略位能时(即2|=22).M|=»/,U2=0,p|=/>.P2=Po则式(I)可写成如下形式：式中U,.u2为断面Al.A2处的流体流速m/s；u为流体流速为流体密度,kg/m'P12为端面Al、A2处的压头.Pa;伽为流体静压.Pa；p为流体全压，Pa。瓠背管测ht气体流速的原理：测斌气体在流

9、经中托管时驻点压力伽和皮托管侧&面的压力，由于毕托管的直径相对于总流很小，所以侧表面处的速度町认为是来流的速度”由式(2)可得来流速度：式中亦为修正系数；/，为流体动压，Pa。在靠背管全压孔和静压孔中引入2个大小相等的压力，在反吹为流的作用下,被测气流的全压和静压必然受到影响集背管全压孔中有反吹气流存在时.由于靠背管直径相对于总流很小.可将其视作一个坐标为原点.强度(流ht)为。的点源与速度为.平行于X轴.方向自左向右的平行直线流动的登合这种流动的势函数为：+夕lr)rZ7T流阳数为：j/r=zzxsin。+弓夺°流线方程为:5in+与。=常数根据此方程画出的流线如图I所示图

10、1点源与平行直线流动叠合的流线图势流的速度场为：(4)一般情况下.制物系统乏气含粉lit在10%15%.最大不超过20%上述试验过程就是在制粉系统出力最大、乏气含粉玳相对较高的情况下迎行的。从试验结果有煤粉浓度较高时的测扯柄度也是较商的，分析W知随有煤粉浓度降低.由含粉气流密度产生的计算误定将减小.含粉流密度与纯风密度随善气流含粉浓度的进一步降低而逐渐接近.于是在有无反吹风时计算所得的流速也将更加接近.误差会更小.测址精度会更高。4含粉气流速度测量装置理论分析及试验4.1反吹式靠背管测速原理理想不可压缩流体沿流线恒定流助的伯努里方程为(从端面AI到端面A2)：M?P,房P,-+2.+=(1)2

11、g'pg2g2pg流动受到迎面物体的阻滞时，在阻滞点A2处第36卷,=；：*=-«xsin0«=Vm'+u5=Nu+"x零"”"-+4孕尹（6）式中U,为绕过仙背管'（流的径向流速为绕过靠背管气流的切向流速.m/s;“为绕过靠背管的流速，n心;，八为距孺背竹无限远处流体流速.m/s；0为气流与x轴的夹角；r为靠背管直径.m;。为流hi,in7«o假设全压孔反吹J流流ht为。即点源强度为。.孔径为r.根据点源在:各微血上流ht不变原理（见图2）.得：Q=9式中h）为反吹速度，m/s图2点源在各截面上流量不变原理示

12、意把仝压孔反吹'（流有作点源时.为保持距点源月处反吹流速与实际反吹流速-致.则有：可得全压孔处的'（流速瘦为：同理.可得静压孔处的气流速度为：又由于、，反吹风压力为户时，反吹流址Q为：vpWepv7式中与为全压0和静压心的JE.Pa;/为反吹气流庆力.Pa;"为气流密度,kg/n?：2为反吹气流的气流密度,kg/nf4.2试验研究方案试验研究的主要目的是确定速度修ili系数.I讨时确定合适的反吹压力和反吹气流的流速试验时,测址在不同反吹压力值卜对同被测流速作用后的全压和静压，调整被测流速做多组测址.看某一反吹压力对各个流速.或在反吹压力与被测'（流的全压和静压

13、成定比例的情况卜.是否存在一个稳定的流速修正系数。4.3试验结果分析4.3.1被测流体风速对反吹式靠背管测量结果的影响试验时，被测'（流流速不变的情况卜，改变反吹气流流速做测M:试验.然后再选定另一被测气流速度作多组试验.对这些试验数据进行分析，作Ml如图3所示的曲所。图中横坐标为反吹气流压力，纵坐标为有反吹气流时按=心籍计算所得的速度与无反吹气流时所测得的速度之比。从图3中可看出,2种速度之比比随反吹气流压力增大而增大,而且随着被测气流速度增加,曲线逐渐平坦.即被测流速度越小.曲线越陡，即1值越不稳定。而被测'（流速度越大.曲线越平坦，即k值越稳定如图3中实际速度为41.2r

14、n/s的曲线,测16速度与实际速度之比随反吹压力改变而改变帼度最小。由于试验过程的k柴性.测段受多种因素共同影响，被测气流速度越小.其刚件越差.流场越容易受反吹风气流影响.LL随择反吹凤压力增大，其影响越强烈，故而亦伉很不稳定：而被测气流速度越大.其刚性越好流场受反吹风影响也就不大，因而Atfl也就相对稳定。cos-y-f)2心一r+备由伯努里方程得:叶/月=9。（"：顼）由式（9）JI0）得：I2国"L"户芍"一材I&U«=tr-TrrpQ(12)-B-36.1m.s-M-31.39m/s-21.8fn.s£s16.61m/

15、's13.15nvs反吹气流压力/Pa150020002SOO3000图3不同速度下测量结果前血己推得，有反吹,流存在时次风流速卜应按下式汁算：（）6）p'式中A/，为动压；p'为反吹气流压力血按无反吹气流时.流速况=4V哥-.则二者之比为:=Am（17）VAp-p2由此可知.按无反吹气流令:背管公式汁算所得的速度U1.与按有反吹气流靠.背管公K汁算所得的速度虹之比月随反吹庆力的增大而增大，M变化幅度与Ap有关.当字较大时，变化幅度较小.曲线较平坦从图3中还可看出,在同样的反吹气流压力F.来流速度越大.则按原公式所得的速度与耳实速度之比理小按无反吹芋背n公式计算所得的来

16、流速度心与按“反吹气流靠背管公式计算所得的速度g之比/3.在相同的反吹压力P'下,随/，的增大而减小。来流速度较大时（同样的反吹压力也将变小。4.3.2反吹风风压对反吹式靠背管测量的影响反吹风风压同样会对被测气流流场造成影响.II.反吹风风压越大，则被测流场波动越大.如按无反吹气流时靠背管的公式计算.易造成左值波动（见图4）。而按rnfifii所推得的有反吹气流存在时的尊背管公式订律所得速度基本不随反吹压力变化而变化.Il'jjX实速度基本玫拟1后，二者之比基本住1附近但如反吹气流压力过高.可能会减弱来流的影响.使测ht怙确任变*试脸艮IV1，反吹压力-般保持在全压值的2倍以下

17、。4.3.3最小反吹压力的确定在换背管中增加反吹气流的主要日的是防止煤图4不同压力下测量结果粉颗粒冲入靠背代测压孔中。但如果反吹气流过小,则无法将煤粉颗粒吹出因此,为保证将煤粉颗粒吹出,必须保证定的反吹ht.即变保证-定的反吹压力试5佥表明.反吹压力至少要:比全压孔压力大240Pa才可将煤粉颗粒吹出。5结束语（1）经试验研究认为.利用现成的摧背管改造而成的反吹式VA7T管是测早:含粉气流速度的仃效F段.它不仅“I右效弥补纯'（力测速装n的不足（堵塞问j®）,而且测技粘度完全可达到工业应用要求。（2）利用反吹式靠背n测址含粉气流速度时必须注意:反吹风压或反吹风流速应诂宜.过大则

18、造成误差过大.过小则仍有可能造成堵塞，一般应将反吹压力保持在仝压值的2倍以F.反吹压力至少要比仝压孔Hi力大240Pa参考文献1岑可法.铜炉燃烧试验研究方法及法Id技术IM.北京:水利电力出版社.I9R7.2燔洽馀钟。.施作力学M.北京:机钱工业出版社,1980.（贵任编辑孙家娠）Flowvelocityon-linemonitoringsystemofpulverizedcoalborneairofutilityboilerANGuo-yin',BIANJiang1,FLGang2,ZHANGWan-de',LILYong-gang',LilJun-qiang1,ElJian-zhong2,PENGBo1(1.HebeiElectricPowerTestandResearchInstitute.Shijiazhuang050021.China:2.MatouPowerPlant.Handan056044.China)Abstract:IoavoidIhepluggingofprimanmeasununentelrnwntisakeyproblemtotherealizationofflowvelocityon-lineinonitoringofpulverizedcoalborne-airofutilityboilrr.Thi<paperint