電廠鍋爐含粉氣流流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng).docx_第1頁(yè)
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1、Vol.36,No.10Oct.2003中國(guó)電力ELECTRICPOWER電廠鍋爐含粉氣流流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安國(guó)銀邊疆、付岡漲萬(wàn)德劉永剛頃軍強(qiáng)七傅建忠2,彭波I(1.河北省更力試蹌研究所.河北石家主()50021;2.馬頭發(fā)電總廠,河北邯鄲056044)摘要:電廠鍋爐中含粉氣流流速能否實(shí)現(xiàn)在綬監(jiān)測(cè).關(guān)提取決于一次測(cè)蛟元件如何避免被堵塞。通過(guò)詳實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù).介紹種能有效克服氣流中固體顆粒堵塞傳壓管的一次測(cè)ht元件及測(cè)鼠系統(tǒng)。研究及應(yīng)用結(jié)果表明.采用反吹式尊背管作為含粉氣流流速測(cè)帔系統(tǒng)的一次元件.不但很好地解決了傳壓管路堵塞問(wèn)題.而且系統(tǒng)的測(cè)辱精度也非常高C關(guān)鍵詞:含粉氣流;流速;在:線監(jiān)測(cè);反吹式

2、麻廿管中圖分類號(hào):TK223.25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004-9649(2003)10-0046-041問(wèn)題的提出燃煤電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的送粉方式分為直吹K送粉、熱風(fēng)送粉和乏氣送粉c不論哪-種萬(wàn)式部涉及到如何有效控制-次風(fēng)速的問(wèn)題鍋爐經(jīng)麻出現(xiàn)的滅火,燃燒不穩(wěn)定,燃燒器燒損、結(jié)焦,飛灰W燃物含計(jì)高,次風(fēng)管堵'灰等現(xiàn)象.大都與不合理的次風(fēng)速有關(guān)。目前采川熱風(fēng)送粉系統(tǒng)的燃煤電廠鍋爐一次風(fēng)速住線監(jiān)測(cè)技術(shù)已較成熟.可較好地滿足現(xiàn)場(chǎng)要求.IfllN采用乏'(送粉方式和白吹式送粉方式的鍋爐次風(fēng)(含粉氣流)風(fēng)速監(jiān)測(cè)技術(shù)基本上還停御在依靠監(jiān)測(cè)次風(fēng)管內(nèi)的靜也進(jìn)行皿整的水平I-.具有很大的盲II

3、性.很難使運(yùn)行人員同時(shí)兼顧爐內(nèi)著火、穩(wěn)燃和管內(nèi)積粉等因索。往往為組織好爐內(nèi)燃燒工況,命FJ的試驗(yàn)人員通過(guò)試臉調(diào)平同層次風(fēng)速.運(yùn)行人員因沒(méi)右-在線監(jiān)測(cè)手段而無(wú)法進(jìn)行UIJ時(shí)調(diào)糧W此.開(kāi)發(fā)一種適合F含粉氣流流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常必要。2風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成風(fēng)速測(cè)fit系統(tǒng)瓜本結(jié)構(gòu)為:用標(biāo)定過(guò)的測(cè)速一次元件作為動(dòng)壓傳感器.安裝在純氣流(或含粉氣流)竹道上.經(jīng)傳壓管將測(cè)得的差壓信號(hào)接到差壓變送器上,在一次元件附近設(shè)1只熱電偶作為測(cè)溫元件測(cè)最純氣流(戒含粉氣流)溫度,然后將變送器輸出的電流、溫度信號(hào)送入微機(jī)進(jìn)行風(fēng)速計(jì)算,并通過(guò)直觀的風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在CRTfflS而上顯示。3含粉氣流測(cè)速一次元件的開(kāi)發(fā)11前國(guó)內(nèi)L

4、*有較成熟的燃燒系統(tǒng)鳳煤在線監(jiān)測(cè)技術(shù).(HJLf-全部是針對(duì)熱風(fēng)送粉系統(tǒng)的對(duì)有在芝氣(含粉氣流)送粉系統(tǒng)上實(shí)施一次風(fēng)速在線監(jiān)測(cè).由尸一次元件堵塞何題-宜得不到雄決,使適合于熱風(fēng)送粉系統(tǒng)的一次風(fēng)測(cè)速元件無(wú)法應(yīng)用到該送粉系統(tǒng)E.,因此研究含粉氣流流速在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的頁(yè)點(diǎn)就是一次元件的開(kāi)發(fā)“3.1普通品背管加裝反吹風(fēng)的試驗(yàn)建旻反吹式風(fēng)速測(cè)速元件的模型試驗(yàn)臺(tái),并在該試驗(yàn)合I.進(jìn)行選型試驗(yàn)經(jīng)過(guò)試.確定采用具有反吹風(fēng)的靠背型測(cè)速管(簡(jiǎn)稱反吹式靠背管)作為含粉氣流流速測(cè)地的一次元件。由廣被測(cè)管道內(nèi)為正壓.反吹風(fēng)的風(fēng)壓應(yīng)高尸測(cè)速管的全質(zhì)。反吹風(fēng)由1臺(tái)斥頭高、流ht小的離心式風(fēng)機(jī)提供。系統(tǒng)工作時(shí).將2根取壓管內(nèi)的

5、反吹風(fēng)流吠調(diào)到一致,此時(shí)變送器匕的差壓值訶認(rèn)為是一次風(fēng)管內(nèi)實(shí)際動(dòng)壓伉。圖1是在同一風(fēng)速、不同反吹風(fēng)速情況下的測(cè)依對(duì)比實(shí)驗(yàn)(環(huán)境溫度為251)數(shù)據(jù)“從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看.只要調(diào)整2根反吹管內(nèi)風(fēng)的流ht致就可保證風(fēng)速測(cè)址誤差不超過(guò)±1%。表1同一風(fēng)速下的測(cè)量對(duì)比試嗆數(shù)據(jù)m/s項(xiàng)目風(fēng)管實(shí)際流速24.724.724.724.724.72根反吹風(fēng)管流速趨4.02.00.01-2.0-4.0系統(tǒng)測(cè)笊流速25.825.124.624.223.5相對(duì)誤差4.61.60.42.04.8收稿日期:2003-02-24;修回日期:2003-06-15作者簡(jiǎn)介:安國(guó)銀(1964.).男.河北新樂(lè)人.高級(jí)工程師,從邪

6、電廠鍋爐試撿研究及基建調(diào)試工作,E-mail:ak463.2普通靠背管加裝反吹風(fēng)的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)室的試駝結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證.在采用乏'(送粉的某電廠670t/h鍋爐E進(jìn)行了首次匚業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)為確保反吹風(fēng)源叮輜,反吹式錐背竹中的反吹風(fēng)由互為備用的2臺(tái)高壓頭、小流ht的離心式風(fēng)機(jī)提供沒(méi)有反吹風(fēng)加入時(shí).反吹式集甘管就成為普通靠背管:由于有反吹風(fēng)加入和無(wú)反吹風(fēng)加入時(shí)靠背管測(cè)得的動(dòng)壓值基本相同,因此對(duì)反吹式命背管的標(biāo)定只在無(wú)反吹風(fēng)的情況卜按傳統(tǒng)試驗(yàn)方法進(jìn)行。在鍋爐I.選擇8根-次風(fēng)管進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試時(shí),反吹風(fēng)風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓為4000Pa,制粉系統(tǒng)在額定出力卜-運(yùn)行.排粉機(jī)出口風(fēng)壓為2142.8Pa,

7、乏氣溫度為68To在排粉機(jī)出力保持不變的情況F,分別測(cè)定停反吹風(fēng)時(shí)和開(kāi)啟反吹鳳時(shí)一次風(fēng)管動(dòng)壓值,測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2O從測(cè)試悄況看.在測(cè)速管中加入反吹風(fēng)與不加反吹風(fēng)時(shí)劫壓相對(duì)設(shè)於小于等于2.3/.風(fēng)速的相對(duì)誤差小于等于1.2%.完全達(dá)到了工業(yè)應(yīng)用要求。表2加反吹風(fēng)與不加反吹風(fēng)時(shí)的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)不如反吹不加反吹管號(hào)風(fēng)時(shí)動(dòng)壓風(fēng)時(shí)風(fēng)速加反吹風(fēng)加反吹風(fēng)動(dòng)壓相對(duì)誤差/%風(fēng)速相對(duì)誤差/%時(shí)動(dòng)壓/Pa時(shí)風(fēng)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速度為0.這點(diǎn)的壓力就是駐點(diǎn)壓力,忽略位能時(shí)(即2|=22).M|=»/,U2=0,p|=/>.P2=Po則式(I)可寫(xiě)成如下形式:式中U,.u2為斷面Al.A2處的流體流速m/s;u為流體流速為流體密度,kg/m'P12為端面Al、A2處的壓頭.Pa;伽為流體靜壓.Pa;p為流體全壓,Pa。瓠背管測(cè)ht氣體流速的原理:測(cè)斌氣體在流

9、經(jīng)中托管時(shí)駐點(diǎn)壓力伽和皮托管側(cè)&面的壓力,由于畢托管的直徑相對(duì)于總流很小,所以側(cè)表面處的速度町認(rèn)為是來(lái)流的速度”由式(2)可得來(lái)流速度:式中亦為修正系數(shù);/,為流體動(dòng)壓,Pa。在靠背管全壓孔和靜壓孔中引入2個(gè)大小相等的壓力,在反吹為流的作用下,被測(cè)氣流的全壓和靜壓必然受到影響集背管全壓孔中有反吹氣流存在時(shí).由于靠背管直徑相對(duì)于總流很小.可將其視作一個(gè)坐標(biāo)為原點(diǎn).強(qiáng)度(流ht)為。的點(diǎn)源與速度為.平行于X軸.方向自左向右的平行直線流動(dòng)的登合這種流動(dòng)的勢(shì)函數(shù)為:+夕lr)rZ7T流陽(yáng)數(shù)為:j/r=zzxsin。+弓奪°流線方程為:5in+與。=常數(shù)根據(jù)此方程畫(huà)出的流線如圖I所示圖

10、1點(diǎn)源與平行直線流動(dòng)疊合的流線圖勢(shì)流的速度場(chǎng)為:(4)一般情況下.制物系統(tǒng)乏氣含粉lit在10%15%.最大不超過(guò)20%上述試驗(yàn)過(guò)程就是在制粉系統(tǒng)出力最大、乏氣含粉玳相對(duì)較高的情況下迎行的。從試驗(yàn)結(jié)果有煤粉濃度較高時(shí)的測(cè)扯柄度也是較商的,分析W知隨有煤粉濃度降低.由含粉氣流密度產(chǎn)生的計(jì)算誤定將減小.含粉流密度與純風(fēng)密度隨善氣流含粉濃度的進(jìn)一步降低而逐漸接近.于是在有無(wú)反吹風(fēng)時(shí)計(jì)算所得的流速也將更加接近.誤差會(huì)更小.測(cè)址精度會(huì)更高。4含粉氣流速度測(cè)量裝置理論分析及試驗(yàn)4.1反吹式靠背管測(cè)速原理理想不可壓縮流體沿流線恒定流助的伯努里方程為(從端面AI到端面A2):M?P,房P,-+2.+=(1)2

11、g'pg2g2pg流動(dòng)受到迎面物體的阻滯時(shí),在阻滯點(diǎn)A2處第36卷,=;:*=-«xsin0«=Vm'+u5=Nu+"x零"”"-+4孕尹(6)式中U,為繞過(guò)仙背管'(流的徑向流速為繞過(guò)靠背管氣流的切向流速.m/s;“為繞過(guò)靠背管的流速,n心;,八為距孺背竹無(wú)限遠(yuǎn)處流體流速.m/s;0為氣流與x軸的夾角;r為靠背管直徑.m;。為流hi,in7«o假設(shè)全壓孔反吹J流流ht為。即點(diǎn)源強(qiáng)度為。.孔徑為r.根據(jù)點(diǎn)源在:各微血上流ht不變?cè)恚ㄒ?jiàn)圖2).得:Q=9式中h)為反吹速度,m/s圖2點(diǎn)源在各截面上流量不變?cè)硎?/p>

12、意把仝壓孔反吹'(流有作點(diǎn)源時(shí).為保持距點(diǎn)源月處反吹流速與實(shí)際反吹流速-致.則有:可得全壓孔處的'(流速瘦為:同理.可得靜壓孔處的氣流速度為:又由于、,反吹風(fēng)壓力為戶時(shí),反吹流址Q為:vpWepv7式中與為全壓0和靜壓心的JE.Pa;/為反吹氣流慶力.Pa;"為氣流密度,kg/n?:2為反吹氣流的氣流密度,kg/nf4.2試驗(yàn)研究方案試驗(yàn)研究的主要目的是確定速度修ili系數(shù).I討時(shí)確定合適的反吹壓力和反吹氣流的流速試驗(yàn)時(shí),測(cè)址在不同反吹壓力值卜對(duì)同被測(cè)流速作用后的全壓和靜壓,調(diào)整被測(cè)流速做多組測(cè)址.看某一反吹壓力對(duì)各個(gè)流速.或在反吹壓力與被測(cè)'(流的全壓和靜壓

13、成定比例的情況卜.是否存在一個(gè)穩(wěn)定的流速修正系數(shù)。4.3試驗(yàn)結(jié)果分析4.3.1被測(cè)流體風(fēng)速對(duì)反吹式靠背管測(cè)量結(jié)果的影響試驗(yàn)時(shí),被測(cè)'(流流速不變的情況卜,改變反吹氣流流速做測(cè)M:試驗(yàn).然后再選定另一被測(cè)氣流速度作多組試驗(yàn).對(duì)這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,作Ml如圖3所示的曲所。圖中橫坐標(biāo)為反吹氣流壓力,縱坐標(biāo)為有反吹氣流時(shí)按=心籍計(jì)算所得的速度與無(wú)反吹氣流時(shí)所測(cè)得的速度之比。從圖3中可看出,2種速度之比比隨反吹氣流壓力增大而增大,而且隨著被測(cè)氣流速度增加,曲線逐漸平坦.即被測(cè)流速度越小.曲線越陡,即1值越不穩(wěn)定。而被測(cè)'(流速度越大.曲線越平坦,即k值越穩(wěn)定如圖3中實(shí)際速度為41.2r

14、n/s的曲線,測(cè)16速度與實(shí)際速度之比隨反吹壓力改變而改變幗度最小。由于試驗(yàn)過(guò)程的k柴性.測(cè)段受多種因素共同影響,被測(cè)氣流速度越小.其剛件越差.流場(chǎng)越容易受反吹風(fēng)氣流影響.LL隨擇反吹鳳壓力增大,其影響越強(qiáng)烈,故而亦伉很不穩(wěn)定:而被測(cè)氣流速度越大.其剛性越好流場(chǎng)受反吹風(fēng)影響也就不大,因而Atfl也就相對(duì)穩(wěn)定。cos-y-f)2心一r+備由伯努里方程得:葉/月=9。(":頊)由式(9)JI0)得:I2國(guó)"L"戶芍"一材I&U«=tr-TrrpQ(12)-B-36.1m.s-M-31.39m/s-21.8fn.s£s16.61m/

15、's13.15nvs反吹氣流壓力/Pa150020002SOO3000圖3不同速度下測(cè)量結(jié)果前血己推得,有反吹,流存在時(shí)次風(fēng)流速卜應(yīng)按下式汁算:()6)p'式中A/,為動(dòng)壓;p'為反吹氣流壓力血按無(wú)反吹氣流時(shí).流速?zèng)r=4V哥-.則二者之比為:=Am(17)VAp-p2由此可知.按無(wú)反吹氣流令:背管公式汁算所得的速度U1.與按有反吹氣流靠.背管公K汁算所得的速度虹之比月隨反吹慶力的增大而增大,M變化幅度與Ap有關(guān).當(dāng)字較大時(shí),變化幅度較小.曲線較平坦從圖3中還可看出,在同樣的反吹氣流壓力F.來(lái)流速度越大.則按原公式所得的速度與耳實(shí)速度之比理小按無(wú)反吹芋背n公式計(jì)算所得的來(lái)

16、流速度心與按“反吹氣流靠背管公式計(jì)算所得的速度g之比/3.在相同的反吹壓力P'下,隨/,的增大而減小。來(lái)流速度較大時(shí)(同樣的反吹壓力也將變小。4.3.2反吹風(fēng)風(fēng)壓對(duì)反吹式靠背管測(cè)量的影響反吹風(fēng)風(fēng)壓同樣會(huì)對(duì)被測(cè)氣流流場(chǎng)造成影響.II.反吹風(fēng)風(fēng)壓越大,則被測(cè)流場(chǎng)波動(dòng)越大.如按無(wú)反吹氣流時(shí)靠背管的公式計(jì)算.易造成左值波動(dòng)(見(jiàn)圖4)。而按rnfifii所推得的有反吹氣流存在時(shí)的尊背管公式訂律所得速度基本不隨反吹壓力變化而變化.Il'jjX實(shí)速度基本玫擬1后,二者之比基本住1附近但如反吹氣流壓力過(guò)高.可能會(huì)減弱來(lái)流的影響.使測(cè)ht怙確任變*試臉艮IV1,反吹壓力-般保持在全壓值的2倍以下

17、。4.3.3最小反吹壓力的確定在換背管中增加反吹氣流的主要日的是防止煤圖4不同壓力下測(cè)量結(jié)果粉顆粒沖入靠背代測(cè)壓孔中。但如果反吹氣流過(guò)小,則無(wú)法將煤粉顆粒吹出因此,為保證將煤粉顆粒吹出,必須保證定的反吹ht.即變保證-定的反吹壓力試5僉表明.反吹壓力至少要:比全壓孔壓力大240Pa才可將煤粉顆粒吹出。5結(jié)束語(yǔ)(1)經(jīng)試驗(yàn)研究認(rèn)為.利用現(xiàn)成的摧背管改造而成的反吹式VA7T管是測(cè)早:含粉氣流速度的仃效F段.它不僅“I右效彌補(bǔ)純'(力測(cè)速裝n的不足(堵塞問(wèn)j®),而且測(cè)技粘度完全可達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求。(2)利用反吹式靠背n測(cè)址含粉氣流速度時(shí)必須注意:反吹風(fēng)壓或反吹風(fēng)流速應(yīng)詁宜.過(guò)大則

18、造成誤差過(guò)大.過(guò)小則仍有可能造成堵塞,一般應(yīng)將反吹壓力保持在仝壓值的2倍以F.反吹壓力至少要比仝壓孔Hi力大240Pa參考文獻(xiàn)1岑可法.銅爐燃燒試驗(yàn)研究方法及法Id技術(shù)IM.北京:水利電力出版社.I9R7.2燔洽馀鐘。.施作力學(xué)M.北京:機(jī)錢(qián)工業(yè)出版社,1980.(貴任編輯孫家娠)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

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