爐膛壓力煤粉取樣器堵灰原因及改進 針對電廠一期4×600MW機組爐膛壓力煤粉取樣器長期堵灰的問題，進行深入的分析研究，并根據(jù)煤粉取樣器堵灰的原因，提出用吹氣測量法進行改造，終取得良的遙遙。
1、概述
電廠一期4×600MW鍋爐是由鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界壓力、中間再熱、2028th單汽包強制循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，采用PFD1(Y)型防堵風(fēng)壓煤粉取樣器和變送器測量爐膛壓力。風(fēng)壓煤粉取樣器裝置配有BFC1ba型補償式風(fēng)壓取樣防堵吹掃裝置。壓力開關(guān)共8個，其中6只用于保護，另2只用于報警，變送器共有4只，其中3只參與自動調(diào)節(jié)，另1只用于監(jiān)視。自商業(yè)運行以來，出現(xiàn)過多次因壓力煤粉取樣器堵灰造成爐膛負(fù)壓測量不準(zhǔn)的現(xiàn)象，影響爐膛壓力自動調(diào)節(jié)及運行人員對鍋爐爐膛壓力的監(jiān)視，嚴(yán)重時可能使機組保護拒動或誤動，直接威脅到機組的安全穩(wěn)定運行。
2、爐膛壓力煤粉取樣器的積灰原因分析
按照經(jīng)驗判斷，煤粉取樣器裝置堵塞后，在沒有遙遙堵死的情況下，其內(nèi)的壓力會緩慢上升。拆開取樣口進行檢查，可見防堵煤粉取樣器裝置內(nèi)積灰嚴(yán)重。用鐵絲將灰捅掉，并且用壓縮空氣進行吹掃，爐膛負(fù)壓測量恢復(fù)正常。為解決此問題，從多角度出發(fā)對煤粉取樣器的堵灰原因進行深入分析。
2.1爐內(nèi)煙氣場對負(fù)壓測點的影響
圖1為鍋爐等溫模型中各垂直分速和水平分速分布圖。由圖中可以看出I區(qū)的垂直分速不太均勻，其中心的垂直分速理論上是向下的；Ⅱ區(qū)的垂直分速逐漸恢復(fù)至斷層上部，其中心的垂直分速接近低；Ⅲ區(qū)的垂直分速較均勻，中心也達到平均垂直分速；IV區(qū)在水平煙道處，其水平分
速較大。由于IV區(qū)和Ⅲ區(qū)之間處于屏區(qū)，該區(qū)是煙氣水平分速和垂直分速交界處，且受屏區(qū)的影
響，該區(qū)也是一個煙氣素流區(qū)。在引風(fēng)機的抽吸作用下，煙氣經(jīng)過折焰角后，在測點位置存在滯
流區(qū)域，灰塵不易被煙氣帶走，反而會充斥在爐墻壁附近，這是該壓力取樣測點容易積灰的基本因素。
2.2爐膛壓力煤粉取樣器裝置介紹
電廠一期爐膛壓力煤粉取樣器裝置采用PFD1(Y)型防堵風(fēng)壓煤粉取樣器，安裝示意如圖2所示。煤粉取樣器與爐墻間的夾角為30度左右，也就是與水平角度約為60度，符合規(guī)程規(guī)定的“與水平角度不得小于45度”的要求。這樣設(shè)計的目的是，利用煤粉取樣器跟水冷壁的夾角a越小，沿煤粉取樣器向爐膛內(nèi)的重力分量F1就越大的力學(xué)原理，見圖2的力學(xué)分析所示F1=G×cosa可見，根據(jù)以上原理分析，當(dāng)煤粉取樣器內(nèi)出現(xiàn)浮灰的堆積時，浮灰在重力分量F1的作用下，應(yīng)該會自動滑落至爐膛內(nèi)，從而達到防堵的目的。但從實際的應(yīng)用遙遙看，卻根本無法達到這種防堵的遙遙。原來爐膛內(nèi)環(huán)境較為干燥并且到處充斥著浮灰，浮灰會隨著爐膛內(nèi)煙氣的流動發(fā)生相互碰撞和摩擦而帶上一定量的電荷，這樣部分浮灰會相互吸引、沉積并吸附在煤粉取樣器內(nèi)，另外大部分的浮灰是松散狀態(tài)的，在堆疊過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定部分會自動散落在其它較為穩(wěn)定的浮灰周圍，這些散落的浮灰又反過來加固了相對穩(wěn)定的浮灰，時間長了會緩慢堆高并變得穩(wěn)定。這樣的堆積方式，形如山坡上形成的積雪，因為在底部形成一個非常穩(wěn)定的大鈍角三角形結(jié)構(gòu)，當(dāng)浮灰逐漸堆積起來后，自然形成一個較為穩(wěn)定的堆積物而不容易滑落，終在取樣管內(nèi)大量沉積堆高進而導(dǎo)致堵塞。
2.3吹灰器對爐膛壓力測點的影響
鍋爐長伸縮吹灰器對爐膛負(fù)壓測點的影響，如如圖3鍋爐爐膛內(nèi)煙氣混流狀況所示。圖3中的a和b分別為爐膛上部長伸縮吹灰器(長吹)。根據(jù)吹灰器廠家提供的數(shù)據(jù)，這種IK525型長吹的壓力在(0.8～1.5)MPa之間(我公司將其整定在0.8MPa),吹灰時輻射半徑在2500mm左右，圖3而其與爐膛負(fù)壓測點相距為2600mm左右，從理論上講，長吹的運行對測點影響不大。但為了驗證吹灰對爐膛壓力測點的影響程度，在吹灰結(jié)束后打開煤粉取樣器的悶頭檢查煤粉取樣器內(nèi)的積灰情況，發(fā)現(xiàn)煤粉取樣器內(nèi)有大量水跡，原本的干浮灰也被打濕灰，粘在煤粉取樣器內(nèi)壁。這是因為吹灰時大量的水蒸汽隨爐膛壓力的波動進入煤粉取樣器內(nèi)，由于煤粉取樣器的溫度遠(yuǎn)低于爐膛內(nèi)溫度，水蒸汽便在煤粉取樣器內(nèi)凝結(jié)成水，并被干浮灰吸附，而隨后進入煤粉取樣器內(nèi)的浮灰更是迅速覆蓋粘在煤粉取樣器內(nèi)部，吹灰器停用一段時間，水分干枯后，形成一個重量如泡沫般的致密固體堵塞在煤粉取樣器內(nèi)。為了進一步說明問題，將煤粉取樣器內(nèi)積灰清理干凈后，停用長吹二周，檢查爐膛負(fù)壓煤粉取樣器測點受堵的情況，沒有發(fā)現(xiàn)煤粉取樣器內(nèi)由水和浮灰混合形成的重量如泡沫般的致密固體，但煤粉取樣器的底部，仍然有大量的浮灰沉積，這說明吹灰器吹灰加劇了煤粉取樣器的堵塞情況，但是吹灰器的停用并不能遙遙解決爐膛壓力煤粉取樣器的堵灰現(xiàn)象。
3、爐膛壓力煤粉取樣器堵灰的解決方法
(1)煤粉取樣器的改進。根據(jù)以上的堵灰原因分析，對煤粉取樣器進行了改進一是將煤粉取樣器的外部進行保溫處理；二是將煤粉取樣器的管徑由原來的φ40改為①60。改進后的煤粉取樣器積灰情況依然，只是因為煤粉取樣器的管徑擴大，積灰的時間變得稍微長了點，這種簡單的改進方法無法遙遙治
理爐膛壓力煤粉取樣器的堵灰現(xiàn)象。
(2)為了遙遙解決爐膛壓力煤粉取樣器堵灰的問題，需要對測量方法進行改進。而吹氣測量法應(yīng)該是一種不錯的選擇，其測量原理如圖4所示
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過減壓閥后，進入恒流器，再經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計后，以一定流量均勻地送入吹氣測量管，當(dāng)長吹氣測量管內(nèi)氣體壓力高于其下端到液面的液柱靜壓時，該吹氣測量管下端便連續(xù)不斷地吹出氣泡，由于吹氣量很小，在忽略管道阻力等其它影響因素的情況下，可以認(rèn)為差壓變送器的高壓腔所受的壓力等于長吹氣測量管內(nèi)的壓力。由于另外一個吹氣測量管插入較淺且不和液體接觸，雖然有一定流量的氣體通過，但是在忽略了管道阻力等因素影響的情況下，差壓變送器低壓腔所受的壓力就等于大氣壓力(測量環(huán)境在常壓時),即不受壓力。因此，差壓變送器所測量的差壓值△P就等于長吹氣測量管下端到液面的液柱靜壓值。這就是吹氣測量法的基本原理，該測量原理在真空測量系統(tǒng)中遙遙適用。
根據(jù)吹氣測量法原理改造后的爐膛壓力測量系統(tǒng)如圖5所示。這里利用了原來的測量取樣管道，嵌入安裝φ16的儀表管，這樣做的另一個處是，嵌入式的安裝取樣管路可以起到很的保溫作用，可以防止因吹灰時，蒸汽在取樣管路內(nèi)結(jié)露而造成的積灰現(xiàn)象。
需要說明的就是由于引壓管中的吹掃空氣是流動的，所以既要遙遙吹掃空氣在測量管道和煤粉取樣器內(nèi)的壓力差△P近似為低，還要克服吹掃管道的阻力，這樣才能不影響被測壓力的大小，又能遙遙測量管道的暢通。要做到這一點，就要遙遙吹掃氣流始終恒定不變，同時要進行多次測量才可以實現(xiàn)，出于安全考慮，在風(fēng)壓煤粉取樣器裝置中應(yīng)用的自動防堵吹掃裝置就是一個很的選擇，因為壓力和流速穩(wěn)定才能使壓縮空氣吹掃帶來的附加誤差△E相對穩(wěn)定且控制在小值。在工程計算時，壓力為0.30.4MPa時，氣體在管中的流速大約為78米秒，通常取6.5米秒計算。以φ16×2的引壓管直徑計算，每小時流過氣體流量=截面積×流速，算出氣體通流能力大約為4.7立方米小時，在試驗中我們將壓縮空氣壓力減壓至0.1MPa,并通入大8升分鐘(0.48立方米小時)的空氣量進行吹掃，由于4.7立方米小時遠(yuǎn)大于0.48立方米小時，測量出的值比實際值僅偏大20Pa左右，這點誤差在實際中是可以忽略不計的。而在實際的應(yīng)用中，我們是以2升分鐘左右的流量進行吹掃就可以達到預(yù)期遙遙，因此帶來的測量誤差更是微乎其微。
4、煤粉取樣器改造后遙遙
目前這一改造在電廠一期#3機組在去年12月進行部分煤粉取樣器改造至今已接近一年，從來未出現(xiàn)過堵灰現(xiàn)象，且測量遙遙遙遙。這種改造的方法簡單，，測量遙遙，遙遙意逐步推廣到其它機組的爐膛壓力煤粉取樣器當(dāng)中。