燃煤锅炉一体式风速测量装置的实现及效果

周义刚王 森 周连升王桂林边 疆

（1国网天津市电力公司电力科学研究院 天津 300384 2天津市电力科技发展有限公司 天津 300384）

引言

风粉两相流体存在于燃煤锅炉的燃料制备和输送过程中，需要进行连续不间断的监测，以保证维持正常的流速范围，不发生堵塞等影响安全运行的问题及各输送风粉管道的风速分布不均产生。

目前，在电站锅炉风粉混合物流速的在线和移动测量方法中普遍采用的是将多种型式的靠背管深入到风粉管道的中心进行测量，虽然型式多样，但测量原理是一致的，采用多种形式的目的是由于两相流中含有较高浓度的粉尘或煤粉，测量过程中容易发生测量端的堵塞，而采用防堵的措施。测量元件出口的全压和静压端的压力信号通过传压管传递到现场布置的测量仪器中，通过测量仪器计算得出各路风速和风量值。采用现在的测量模式进行电站锅炉风速测量，不仅由于现场布置测量设备和附件管路复杂，需要较多的工作人员，测量时间长，而且在测量过程中，极易发生漏粉的情况，造成环境污染，对测量人员的健康造成危害。

在流速和流量测量领域，国内外都朝着设备的高集成度和高精度测量、便携性强、易使用的方向发展，单一设备和较少的测量人员即可完成测量工作。该套测量系统就是基于这种理念下进行开发的设备，主要作用是针对燃煤锅炉的两相流风速进行测量和燃烧调整，以期达到优化炉内动力工况，提高燃烧效率，减轻局部结焦，减少炉膛热力型NOx的产生。

专业测量人员使用一体式两相流风速测量装置的能将锅炉各角的风量精细调整调整到基本一致的状态，使锅炉燃烧区域的风速和煤粉浓度分布更加合理，提高了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。

1 测量设备主要设计参数

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2 测量原理及装置组件构成

分析软件通过Com口接收差压数据和温度数据，根据多址区分多路终端的数据。差压与风速的关系根据伯努利方程计算得出

其中V为风速，△P为差压 (通过传感器测量得出)，γ0为介质密度，K为校核系数，通过低速环形风洞进行标定得出）。

测量装置由壳体、差压传感器、电路板、电磁阀、数据模块、锂电池组、无线传输天线、电源开关、反吹扫按钮、指示灯等组件构成。

3 测量装置功能

一体化风速测量装置由1个服务端设备和4个终端测量设备构成。

3.1 终端设备

终端中采用2种传感器，一种是用于测量风速的微差压传感器，另一种为测量介质温度的热电阻传感器。测量装置的基本原理是通过微差压传感器检测压力信号，根据差压信号通过计算得出风速数据，同时辅以热电阻传感器实时检测温度补偿风速计算，以提高风速测量结果的准确度。

微差压传感器在测量过程中存在“漂移”现象，因此在电路设计中增加自动漂零补偿电路来消除传感器的“漂移”问题。测量终端电路设计见图1

测量终端的射频发送板实现信号的采集、处理、发送，信号传输距离达到800米。

图1 测量终端电路设计框图

测量前端工作在两相流的风煤环境中，长时间使用会发生感压孔的堵塞，影响测量数据的准确性。为此测量装置在终端内设计了反吹功能，利用外置气泵定时或不定时吹扫传压管，保证测量装置连续正常的工作。

3.2 服务端设备

服务端采用便携式计算机和无线串口服务器组成，用于接收测量终端采集的数据并计算风速，风量等参数，控制反吹阀工作，并生成测量报告。测量、采集、计算分析、统计导出见流程图及界面图2

图2 一体式两相流风速测量装置工作流程及界面图

3.3 优化校准

一体化风速测量装置组装完成后，在低速环形风洞实验室，使用L型标准皮托管和HM7750高精度电子微压计进行多次校准，校准数据曲线见图3通过多次校准修正系数，测量装置测量准确度达到现场实用效果。

图3 风洞实验校准曲线

图4 一体化风速测量装置现场测试应用

3.4 应用效果

使用该测量装置在天津军粮城热电有限公司亚临界机组的燃煤锅炉进行磨煤机风粉管道风速调平的使用。每台中速磨煤机布置有四根一次风粉管道，便携式一体化风速测量装置安装在竖直的直管段上，测量系统的布置及连接见图4,通过对编号为E的磨煤机进行多次测量和调整。测量结果见表1。

表1 E磨煤机一次风速调平前测量数据表

从测量结果看出，#1粉管的风速过低，偏差为-11.12%，#4粉管的风速过高，偏差为6.44%，均高于±5%的范围，经过调整后重新进行测试，测试结果见表2。

表2 E磨煤机的一次风速调平后测量数据表

从测试结果可以看出，经过调整后，各粉管的风速偏差均在±5%之内，满足风速偏差要求。

结语

实现了两相流风速测量装置的便携式和一体化的结构设计，采用反吹和信号采集的无线传输方式保证了探头连续测量和数据的自动记录，比使用普通测速管和电子微压计组合有不可比拟的优势，节省了测量时间和人员数量，提高了测量效率，降低了周围空间环境的煤尘污染。

通过现场实际使用，具备了为燃煤锅炉燃烧优化调整提供准确测量、操作简便、功能设置齐全的专业测试设备。