一次风粉流速测点频繁堵塞的解决方案

钟华

（长安益阳发电有限公司 湖南 益阳 413000）

火电厂630MW直流炉磨煤机出口至锅炉炉膛为热一次风与煤粉的混合物，其风粉混合物的流速是非常重要的一个燃烧控制参数，每个燃烧器都只能按一定风／煤比向炉内送入燃料和空气，才能使整个炉膛燃烧效果最佳，若各燃烧器以差异悬殊的比例送入风和燃料，对单个燃烧器会带来诸如着火区后延、燃烧不稳、火咀局部结渣、一次风堵管和着火、磨煤机爆炸等严重后果，准确测量风粉流速，防止粉管堵塞和粉管爆燃，是锅炉安全经济燃烧的重要保障，所以准确监测每一个一次风管风粉流速值显得尤为重要。

一次风粉流速的测量原理[1]：系统中的风速(量)测量装置是基于靠背测量原理，测量装置安装在管道上，其探头插入管内，当管内有气流流动时，迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力称为“正压”，背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“负压”，正压和负压之差称为差压，其大小与管内风速(量)有关，风速(量)越大，差压越大；风速(量)小，差压也小，因此，只要测量出差压的大小，再找出差压与风速(量)的对应关系，就能正确地测出管内风速，即风粉混合物的流速。

因此，取样管堵塞将造成测量不准，例如，正压侧堵塞，正压侧压力变小，导致差压变小，使实测风速低于真实风速。如负压侧堵塞，负压侧压力变小，导致差压变大，使实测风速大于真实风速。

1 选题理由

1）机组缺陷居高不下，据一个月统计数据，有些磨煤机一次风粉流速故障缺陷数量在10次左右，2台机组一共12台磨煤机，平均下来，仅仅由于一次风粉流速不准的缺陷一个月就多达100条左右，每出现一条缺陷都必须检修人员及时响应，至少2人配合打开取样管接头，外接压缩空气管对整个取样管路进行人工吹扫，浪费大量的人力在一些重复性工作上，严重影响工作效率。

2）测量一次元件及取样管道使用一定时间后，管道内壁容易结垢，降低了管道通径，容易造成堵塞,并且随着使用时间的推移，结垢会越来越严重，故障率将会增加。

3）风粉流速的测量值直接反映磨煤机出力工况，直接反映机组带负荷能力，当测量值与实际值有较大偏差时，很有可能造成运行人员错误的判断磨煤机制粉系统的运行情况，更甚的话采取完全与实际要求相反的操作指令，对磨煤机的安全运行带来重大隐患。

因此，不论是从影响机组检修质量指标的缺陷数还是机组安全运行来说，彻底解决取样管频繁堵塞，准确的测量一次风粉流速值是当下需要解决的难题。

2 原因分析

1）人员管理不到位，频繁的人工吹扫过程需要频繁的拆卸接头，很多接头由于滑丝导致密封效果下降，煤粉在漏风处堆积，从而加速了堵塞时间。

2）设备本身缺陷，尽管测量元件生产厂家宣称有干扰器防堵并采用了新型的防堵材料，但取样管内径偏小仍属先天问题，防堵效果并不理想。

3）保温效果不佳，尤其在冬天，由于取样管道接头在管道外，管道内风粉混合物温度（大概100 ℃）和外部环境温差偏大，极易造成取样口结露，引起堵塞。

3 要因分析

4 针对要因采取的对策

1）对频繁拆卸接头造成取样接头处不对心、已经滑丝的接头和密封不好的接头，全部割掉，重新焊接,所有新接头，加装软密封垫，排除泄漏造成的堵塞。

2）在取样管道接头处制作活动式、可拆卸保温装置，减少因为结露造成的堵塞。

通过对2个主要原因（取样管接头密封不好和保温不好）进行了改进之后，有一定效果，堵塞次数和频率有较大减低[2]，但并没有100%杜绝堵塞情况的出现，那仍存在需要人工吹扫的情况，就像前面提到的随着使用时间的延长，故障率会不断升高，仍会有安全隐患，没有达到最理想的效果，问题解决不彻底，需要寻求更好的解决方案。

5 原因再分析

正压系统的风粉系统测量，是一个难题，我们通过深入现场分析，发现不管管道是否泄漏，保温如何加强，总难免出现堵塞，必须定期对整个取样管路进行吹扫，才能确保测量的连续与可靠，因为它不像其他系统干净的风和汽、水等介质的测量，没有或者偶尔存在脉动压力，也不会有结露的现象发生。那么，采取什么方法能够既简单、经济又方便的解决这个问题，通过思考，这使我们有个想法，既然管道堵塞最终的处理办法就是采用人工吹扫，那我们把人工吹扫的过程交给机器来做，不就一劳永逸了。为此，我们选择现在最流行的PLC（可编程控制器）作为控制中心，编制一个自动吹扫程序，辅以执行元件（电磁阀、继电器等），引入压缩空气定期对每一根取样管进行吹扫，将堵塞扼杀在萌芽状态。

6 方案实施细节（图1）

图1 单个测点原理图Fig.1 Schematic diagram of a single measuring point

1）每台磨煤机的风粉流速有一个测量柜，每一个柜子有四个差压变送器，一个变送器包括正负压两根取样管，因此，一个测量柜内一共有8根取样管。所以，每一个测量柜引入一路仪用压缩空气作为自动吹扫的总气源，该气源进入汇流板，汇流板有8个出口，每一个出口都有一个电磁阀单独控制。

2）编制一个自动程序，程序的一个流程内容为由PLC控制八个电磁阀依次打开，每一个电磁阀打开持续时间为20S，当八个电磁阀全部动作一遍后即该程序流程结束。

3）设置循环参数，程序执行完第一个流程后，每隔4h自动重复这个流程，只要PLC送电后，程序的执行和循环完全自动，无需人工干预。（注：循环时间及电磁阀打开持续时间可根据煤质、环境温度，等情况任意设置，暂定每隔4h执行一次，每次每根管道吹扫20s。并可在现场根据需要手动启动吹扫过程，只需要按一下手动按钮。）

4）将吹扫管连接至各取样管路，送上PLC电源，投入运行即可，无需维护。

7 经济效益

1）通过对所有磨煤机一次风粉流速测点的改造，半年来未出现一例取样管堵塞现象[3]，效果不言而喻，极大的提高了系统测量的可靠性，减轻了检修人员的劳动强度，提高了工作效率，最大限度地降低了运行人员对现场工况的误判，消除了安全隐患。

2)改造一台磨煤机自动吹扫装置花费：PLC 300元，电磁阀100×8=800元，继电器以及配件200元，一共1300元一套。

3)能增加的效益：每年每台磨煤机的缺陷屈指可数，有些甚至为零缺陷，我们认为，安全就是最大的效益，尤其是本质安全是一个厂追求卓越的有力保障，作为检修人员，设备改造成功带来的喜悦不言而喻，今后，要不断创新、持续改进、不懈地追求。

注：该自动吹扫装置获得国电益阳发电有限公司2012年度QC成果发布会一等奖。

[1]米立海.火力发电机组节能控制研究[D].华北电力大学,2013.

[2]王笑旭,刘宝民.自清灰防堵型风量测量装置在300MW锅炉上的应用[J].中小企业管理管理与科技,2009,(09):287-288.

[3]赵安民.锅炉送风量测量装置的改进[J].华电技术,2011,(6):50-51.