新型稳定防漏风测氧优化技术

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206）

一、背景

1.氧量仪简介

测量烟气中含氧量的仪表称为氧量计，火电厂中使用的氧量计主要有热磁式氧量计和氧化锆氧量计两种。

热磁式氧量计由于其反应速度慢、测量误差大、容易发生测量环室堵塞和热敏元件腐蚀严重等缺点，逐渐被氧化锆氧量计所取代。

氧化锆氧量计的基本原理是：以氧化锆作固体电解质，高温下的电解质两侧氧浓度不同时形成浓差电池，浓差电池产生的电势与两侧氧浓度有关，如一侧氧浓度固定，即可通过测量输出电势来测量另一侧的氧含量。氧化锆氧量计具有结构简单、安装方便、不受其他气体干扰等优点。

2.启动氧量仪测氧优化改造背景

随着节能环保的要求越来越高，氧量测量精准程度的要求也越来越高，其对于炉膛燃烧的安全性、经济性具有重要意义。

本厂一直以来存在氧量测量不准的顽疾，氧量无法投入自动，严重地影响到了炉膛经济安全燃烧，与节能环保的理念格格不入。虽经过多次讨论，制定了一些方案进行改造，但效果一直不甚理想。

之后我们成立了氧量攻关小组，誓要力克氧量不准的顽疾。在搜集试验了大量数据后提出了各种可行的解决方案，最终淘汰了一系列效果不理想的方案，保留并实施了优选的测量方法。根据现有测氧方式的不足创造性地对氧量仪进行了改良，使长期困扰氧量测量的漏风问题得到了解决，氧量测量不准的顽疾得到了一次性彻底地根治。

二、统计氧量测量各种相关数据，分析问题，提出解决可行方案

1.三四期机组优化前的氧量仪信息统计分析

通过三四期机组优化前的氧量仪信息统计可以看出三四期机组氧量仪测量不准的几个原因，有6处氧量仪的测温元件发生温度摆动现象，导致氧量无法精确测量；法兰盘变形密封不严造成漏风；氧化锆头老化及氧化锆锆头损坏；氧化锆头部陶瓷滤网积灰堵塞；二次表主板损坏。

2.三四期机组氧量仪测得烟气含氧量与负荷关系趋势分析

根据新型稳定防漏风测氧优化技术实施前#5、#6、#7、#8机组烟气含氧量与负荷关系趋势可以看出，#5机组有两个氧量测点工作明显不正常；#6机组有两个氧量测点测量不准确；#7机组有两个氧量测点工作明显不正常；#8机组有三个氧量测点工作明显不正常。

3.为满足氧量测量的准确性，我们对空预器氧量进行了多次移位，移位后委托电科院用NOVA 4000德国MRU烟气分析仪对三四期氧量进行测量。通过检测数据分析在各负荷下氧量对应情况如下：600MW负荷对应各台机组空预器入口氧量在0.4%-1.2%之间，470MW负荷对应各台机组空预器入口氧量在1.5%-2%，400MW负荷对应各台机组空预器入口氧量在4%左右，320MW负荷对应各台机组空预器入口氧量在5.6%-7%，600MW负荷对应各台机组空预器出口氧量在1.4%-1.67%，520MW负荷对应各台机组空预器出口氧量在2%-2.6%，400MW负荷对应各台机组空预器出口氧量在4%-4.7%，300MW-350MW负荷对应各台机组空预器出口氧量在7.5%-8.37%。通过对各台机组各种负荷下空预器出入口氧量的检测可以判断，目前氧量仪的安装位置是符合机组烟气含氧量检测的需要，最后一次对氧量仪的移位是成功的。

4.氧量测量不准原因分析及解决办法

4.1 现象：测温热偶温度摆动；可能的原因：测温热偶问题、加热组件老化；处理方法：更换新的热偶测温元件及加热组件。

4.2 现象：氧量测量值在10%以上；可能的原因：1、法兰盘变形漏风；2、氧化锆接线盒内胶垫老化或未压死导致漏风；3、法兰盘压垫及密封胶密封不严导致漏风；处理方法：1、更换新的法兰盘；2、更换接线盒内胶垫，紧固胶垫；3、更换密封垫，重新涂抹密封胶，陶瓷外套管进行新型防漏风改造。

4.3 现象：氧量标定下降速度慢或标定时氧量不变；可能的原因：氧化锆锆头老化或损坏；处理方法：测量氧化锆本体电势，若老化或损坏进行更换。

4.4 现象：氧量标定时反应慢；可能的原因：陶瓷过滤器积灰严重堵灰；处理方法：清理陶瓷过滤器积灰，必要时更换新的陶瓷过滤器。

4.5 现象：二次表送电后没显示；可能的原因：1、二次表内电源保险烧；2、二次表触屏损坏；3、二次表控制板损坏；处理方法：1、更换保险；2、更换二次表触屏；3、更换二次表控制板。

三、新型防漏风测氧技术

氧量仪漏风问题一直以来是炉膛氧量测量技术难以解决的难题，更换和紧固法兰密封垫、抹密封胶起到的效果不甚理想，漏风问题依然大量存在。经过多次的试验分析，我们总结了一些经验，首先氧量仪太短可能导致有轻微漏风时空气中的氧气进入到氧化锆的头部导致测氧偏大；其次是氧量仪外套管延伸到氧化锆的头部，导致空气中的氧气很轻易地到达氧化锆的头部位置，从而使烟气含氧量测量值偏大。根据以上分析，我们对氧量仪进行了以下技术改进。

1.新型测氧防漏风技术

我们假设如果氧量仪有轻微漏风情况存在，若漏入的氧气不能到达氧化锆的头部，也不会对炉膛烟气氧量的测量造成影响。为了达成这个目标，我们对氧量仪陶瓷外套管进行了如下防漏风技术的改造。

图1 原氧量仪陶瓷外套管剖面图

原氧量仪陶瓷外套管剖面图如图1所示：改造后氧量仪陶瓷外套管剖面图如图2所示：

图2 改造后氧量仪陶瓷外套管剖面图

氧量仪法兰处若有轻微漏风漏入的空气中的氧气不会到达氧量仪氧化锆头部，将会在切割部分流入烟气中。

新型防漏风技术改造说明：氧量仪防磨陶瓷外套管共7节，将氧量仪防磨陶瓷外导管靠近法兰盘位置的两节陶瓷片敲掉，里面的钢管切割掉圆弧的1/3，长度为两节陶瓷片长度（30cm），安装时被切割的部分背对着烟气的流向，因靠近法兰盘两节陶瓷片长度部分基本不被烟气磨损，所以敲掉陶瓷片对防磨效果没有影响。当法兰盘有轻微漏气时，漏进陶瓷防磨外套管的空气将由切掉的钢管处流入烟气中，不会到达氧化锆头部。保证了氧量仪的测量准确性。

2.根据改造后的负荷与氧量趋势证明，经过新型防漏风技术优化改造后，三四期机组的氧量仪漏风导致测量的烟气含氧量偏大难题得到了彻底的根治，氧量测量稳定准确可靠，具备投入氧量自动条件，实现了免维护。

四、社会效益和经济效益

社会效益：通过新型稳定防漏风测氧优化技术，1.轻松根治了氧量测量不准的顽疾,极大地提高了氧量测量的精确性；2.维护次数减少，降低了维护人员的劳动强度，极大地降低了维护费用，人工费用；3.可以投入氧量自动，使空气过剩系数保持在理想范围内；4.提高了炉膛燃烧的经济性和安全性；五、减少煤耗，对节能环保具有重要意义。所以本次优化取得了经济效益和社会效益双丰收。

五、总结

目前我厂600MW机组里六号机组已成功地将B侧空预器入口氧量改造为新型定做的氧量仪，其他三四期600MW机组已成功地实施了改良型的防漏风技术改造，都取得了极好的效果。

下一步将陆续在其他600WM机组和300MW机组上实施改良型的防漏风技术改造，新型定做氧量仪取得了成功的应用，也将陆续地在各台机组进行改造。

此次我厂氧量攻关小组对氧量测量系统的优化改造，实施简单，效果明显。经过优化改良后的新型氧量仪测氧稳定、精准，目前测得的含氧量较为真实地反映了炉膛内尾部烟道空预器入口的烟气含氧量情况，对于控制过剩系数α保持在一定范围内，保证燃煤机组炉膛火焰燃烧的经济性，保证炉膛燃烧的安全性具有重要意义。为下一步投入氧量自动，调节送风量大小，进一步提高炉膛燃烧经济性打下了坚实的基础。其实施简单，没有什么成本，具有良好的市场竞争力。

[1]电站锅炉变氧量运行经济性分析及经济氧量的优化确定.《中国电机工程学报》.刘福国.2003。

[2]智能氧化锆氧量分析仪的设计.吴烙佳2007。

[3]托电三四期机组氧量测量数据及分析报告.华北电科院.2011。