浅谈循环流化床锅炉系统的仪表选型设计

邱梦婵

摘 要：能够实现循环流化床锅炉的自动控制，通过热工专业根据工艺的需求，依据现有仪表的工作特点，完成锅炉测点位置的布置，并详细介绍了循环流化床锅炉自控体系设计的相关问题。锅炉自动控制系统投入生产后要求运行效果良好，并且能够达到工艺对控制要求的目的。

关键词：循环流化床锅炉;自控系统;现场仪表

1 仪表选型设计

选择仪表类型的依据HG/T20507-2014《自动化仪表选型设计规范》，现场热工仪表以DDZ-Ⅲ为主。下面简单介绍CFB锅炉体系仪表选型和实际安装。

1.1 温度仪表选型及安装

在此设计中，针对实际工况用装配式法兰，装配安装耐高温耐磨损型热电偶，热电偶材质一般会使用经济实惠的K型铠装镍铬-镍硅热电偶，套管一般使用310S材料制作，以保障热电偶的使用寿命。锅炉炉筒的表层温度测量常用一片式温度传感器装置，一片式探头的直径D=8mm，贴片高度是H=12mm，其他的远传温度传感器的选型，一般是铠装用螺纹的形式在外面固定。

热电偶的插入深度应根据工艺要求设计，插入的深度不同，会对测量的精确度、使用的寿命造成影响。由于锅炉本身的不同结构部位，比如，内壁和保护层的宽厚度不一样，温度装置仪表能进入的深度必须依照锅炉保护层的宽厚度和工作时的实际情况确定。例如炉膛：锅炉的内壁厚度一般是60mm，保温材质厚度是80mm，保护锅炉的内壁板厚度是80mm，则保护套管需要延伸外部240mm。为了能够得到准确的测量温度，并且使温度装置仪表的使用寿命增加，所以要伸入锅炉内壁100mm是最合适的，因此最后温度计装置则需要深入560mm。

1.2 压力仪表选型及安装

仪表装置一般选择用压力管引压、单晶硅谐振式的压力装置变送器。在进行安装和生产过程中，要解决防止导压管堵塞和除去粉尘等相应工作。针对实际情况进行防止堵塞处理的基本措施有两种：第一种是安装的方式依照HG/T2158-2012《自控安装图册》中，HK03-R031带除尘装置器的压力表安装的设计图。不过这种安装情况比较复杂，泄漏的工艺介质比较多，进行维护时也比较复杂。第二种安装方式增加反吹扫气防止堵塞装置，这种安装的方式基本上可以防止堵塞，但是安装成本也较大，还必须有稳定的仪表气源供应，操作吹扫过程把握要准。但在锅炉实际运行时，大多数的防止堵塞的反吹扫气装置常常会成为闲置没用的装置。

1.3 流量仪表选型及安装

CFB锅炉一次风和二次风测量试验的工作中，由于多数的锅炉生产厂家装置的直管段管道线比较短，大多数测量风量的流量计要求前后管道的直管段在管道直径的2倍以上，风流速大，所以，在这种设计选择流量测量一次表的时候，应采取抗震漩涡流量计，如果不考虑仪表的抗震能力，否则可能会影响仪表测量的准确度。

1.4 物位和分析仪表选型及安装

在安装锅炉汽包液位和联排液位检测时，由于汽泡的温度在253℃（40t/h的锅炉）左右，联排温度在170℃左右，所以在液位测量时，必须安装平衡容器。检测炉膛内的燃烧状况，需安装氧化锆检测炉膛内的氧含量，依照锅炉内壁深度是700mm，并且需要安装防尘过滤的相应装置。原来设计的输灰阀是阀体和气体同为一起的，包含填料函，因为填料函的老化，导致灰尘有可能泄漏，经过连接的壳体扩散出去，在气缸活塞工作过程中产生磨损，同时在气缸两侧漏气，从而使气缸发产生故障，最后使输灰阀动作受阻。另一个不能不重视的问题就是：粉尘会从气源管内部沿着气源管线进入到共同控制箱直接破坏电磁阀的正常工作，这也是输灰系统经常出现的问题。

2 输灰阀发生故障造成的后果

①输灰阀经常出现故障，使阀的更换时间频繁，增加了现场仪表维护人员的工作量;②拆卸管道时会使里面的粉尘扩散，造成污染环境，并且对相关的仪表维修人员健康造成伤害。

3 改造方案

①设计总体的思路：把输出灰阀整体设计密封的填料改用为敞开式填料设计，这样灰尘就不能进入气缸。填充材质泄漏时可以直接用肉眼判断，对填料固定和更换有一定的作用;②输灰阀气缸和阀体连接板之间应该有100mm间距距离，利于独立的填料固定和观察;③安装输灰阀气缸和阀体连接板双头螺栓，这样利于固定气缸和阀体两者之间的连接;④新安装的阀体和气缸连接必须加大阀杆的长度到100mm，它的阀杆两头仍然是和插板线、活塞连接的;⑤把封闭式填料改成敞开式填料安装，必须在阀体上扎孔串丝，然后加工新填料压盖来固定填料。

4 运行效果

①例如，40t/h的循环流化床锅炉除灰尘系統16台输灰阀全部改造完，运行周期由以前的平均18天，目前延长到180天，其中最长时间为1年以上;②改造输灰阀需要覆盖到全部输灰体系，既方便生产，降低污染程度，又能在工作上减少现场仪表维修工的劳动量和强度;③降低成本，减少更换输灰阀的次数（购买1台新阀需要2.915万元，16台需要46.64万元），为公司运营成本的节约做出贡献。

综上所述，经过全面的设计改造，优化了系统，延长了设备的使用寿命，减少了事故的发生和工作人员的劳动强度，保证了装置稳定运行，同时对环境保护也有一定的积极作用，另外对我们国家除灰体系输灰阀改进起到积极的促进作用。

参考文献：

[1]陈卓.小型循环流化床锅炉燃烧控制系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2014.