风速风量在线监测系统技术方案

电站锅炉 风速风量在线监测系统

技

术

方

案

南京朗坤自动化

电站锅炉风速风量在线监测系统技术方案

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电站锅炉风速风量在线监测系统技术方案

目 录

1概述 ............................................................................................................................................................. 2

1.1国内电站锅炉一二次风监测现状 ................................................................................................... 2 1.2电站锅炉增设风速风量在线监测系统的益处 ............................................................................... 2 1.3电站锅炉风速风量在线监测的难点及解决方案 ........................................................................... 3 2风速风量测量 ............................................................................................................................................. 4

2.1测量原理 .......................................................................................................................................... 4 2.2数学模型公式................................................................................................................................... 4 2.3测量装置特点................................................................................................................................... 5 2.4系统组成 .......................................................................................................................................... 6 3主要功能 ..................................................................................................................................................... 7

3.1设计条件 .......................................................................................................................................... 7 3.2主要功能及性能............................................................................................................................... 7 4安装技术要求 ............................................................................................................................................. 8 5供需双方工作范围 ..................................................................................................................................... 8

5.1需方承担的任务和责任 ................................................................................................................... 8 5.2供方承担的任务和责任 ................................................................................................................... 9 6供货范围 ..................................................................................................................................................... 9 7质量保证 ..................................................................................................................................................... 9 8部分工程业绩 ........................................................................................................................................... 10 9部分用户证明 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。

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电站锅炉风速风量在线监测系统技术方案

1概述

1.1国内电站锅炉一二次风监测现状

大量运行实践表明：锅炉燃烧的安全性和经济性与一二次风的调整有密切关系。对于一次风来说，风速过低易造成堵管、喷口着火距离过近甚至在一次风管内燃烧，风速过低易造成断流、熄火放炮、送风管磨损严重，风速不均易造成燃烧中心的偏移、局部结焦、锅炉爆漏等，因此对于携带煤粉的一次风检测有着较为严格的要求。对于二次风来说，配风不当会造成锅炉燃烧效率降低、锅炉结焦和加剧炉膛出口烟气残余扭转等问题。虽然电厂试验人员在新建锅炉投运前或每次锅炉大修后会认真地对锅炉进行试验以调平配风，但锅炉经过一段时间运行后，当初的调试设定工况就会改变，因此要满足锅炉维持良好的运行状态，应该提供实时监测随时调整的手段。

目前国内燃煤电厂的锅炉运行风管内的风速（量）缺乏监测，运行操作几乎都是运行人员根据总风压、风机电流和调节挡板开度、给粉机转速、一二次风静压等参数来组织和调整燃烧。然而众所周知，由于各风管上静压的大小随着风管的长短、弯头的多少、风门挡板的开度大小等因素的变化，会变得各不相同，各风管的静压变化相当大，静压的大小不能直接反映管内风速（量）的大小，因此利用传统的静压测量仪表很难合理地指导锅炉运行，直接影响锅炉燃烧稳定性、经济性和安全可靠性。

另外，由于系统最关键的测量装置的防堵防磨技术的障碍，导致测量装置易磨损，使用寿命短以至经常要更换，在生产中的运行维护工作量极大，使得该类型系统在电站锅炉迟迟不能得到大量应用。

1.2电站锅炉增设风速风量在线监测系统的益处

1.2.1 使锅炉配风合理，燃烧比较稳定，可有效地降低排烟温度、降低飞灰含碳量、降低煤粉的机械及化学不完全燃烧热损失，提高锅炉效率。

1.2.2 能合理地调整风粉比例。将一次风管道系统中的阻力调平后，各一次风管内的流速大小能间接地反映出管内煤粉浓度的大小。若某一管内煤粉浓度增加，由于输送煤粉的阻力增加，则管内风速就会降低，反之，就会升高。同时通过热平衡原理，对一次风管内的煤粉浓度进一步计算，供司炉人员监测使用。

1.2.3 能有效地防止堵管或断粉现象的发生。当某一次风管内煤粉浓度过大，流速降低出现堵管迹象，或管内煤粉浓度过稀，流速过大出现断粉迹象时，司炉能依据风速的变化作出正确的判断。 1.2.4 能有效地控制锅炉燃烧火焰中心，防止锅炉局部结焦，同时也能有效地防止火焰偏斜，降低炉堂出口两侧烟温的偏差。防止水冷壁及过热器爆管。

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1.2.5 对直流燃烧器，能合理地确定一、二次风匹配比率以及二次风上、中、下各层的配风情况，是正塔型、倒塔型、或是束腰型等配风方式司炉能一目了然。

1.2.6 对旋流燃烧器，每一个燃烧器的合理风煤配比就显得尤为重要，有了监测系统，就能使每个旋流燃烧器都能在配风较好的状况下运行。

1.3电站锅炉风速风量在线监测的难点及解决方案

由于气固两相流的复杂性，电站锅炉风速风量在线监测系统的应用面临着一些问题： 1、系统管路受限于空间位置，往往不能满足流量仪表对直管段长度的要求。

2、测量设备在气固两相流环境中长期可靠的运行，必须要防堵，不用采用定期反吹等手段就可以实现长期的免维护要求。

3、为了保证测量的准确度，测量设备必须要耐磨。只有测量设备在长期运行过程中，取压装置不产生任何变形、磨损，才能保证测量的准确度，才能为锅炉的燃烧提供有用的运行参考参数。

4、必须保证测量设备的低压损，减小对管道原有风阻的影响。在一次风管道中，由于已经根据风阻调平每管的速度，所以安装测量设备后，要保证原有的运行状况。而在大风道中，由于流速较低，较低的压损可以降低风机运行速度，具有明显的节能效果。 燃煤电厂迫切希望安装一种实用、运行可靠的电站锅炉风速风量在线监测系统。

本公司开发的电站锅炉风速风量在线监测系统成功地解决了堵管和磨损两大技术难题，可在DCS上生成锅炉风粉在线监测系统，能实时监测风管的一、二次风速、风温、动压值，使锅炉燃烧中重要参数得到有效实时监测，运行调整和故障诊断有据可依。为提高运行重要性、稳定性和经济性，实现锅炉燃烧优化，提供了有效可信手段，很好地满足了现场实际生产过程的需要。经运行实践后，锅炉运行人员深感满意。

此项产品目前已获得二项国家专利，在国内几十家电厂不同容量、不同类型的数百台锅炉上得到良好的应用，绝对防堵塞防磨损，保用二个大修周期（8年），无需对风速传感器进行吹扫，受到用户的一致好评，已成为免维护产品。

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2风速风量测量

2.1测量原理

朗坤公司开发的电站锅炉风速风量测量装置是基于差压测量原理，其原理图如右，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“总压”，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“静压”，总压和静压之差称为动压，其大小与管内风速有关，风速越大，动压越大；风速小，动压也小，因此，只要测量出动压的大小，再找

出动压与风速的对应关系，就能正确地测出管内风速，在此基础上，通过与标定系数和管道截面积的计算可以实时测量管道风量。

2.2数学模型公式

QmKcP(PaPx)；

(273.15t)Qv其中：

Qm ；

Kc――为测量装置总流量系数。以设计值和现场的实际标定结果综合代入计算，在正式标定后，

此值会有进一步的修正。

Qm――被测气体质量流量（T/H）；

Qv――被测气体体积流量（Km3/H）；

P――风量测量装置输出差压(KPa)；

； t ――被测气体温度（℃）

Pa――安装现场大气压力(KPa)。 Px――被测管道内的压力(KPa)。

――被测介质密度(Kg/m3)。

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2.3测量装置特点

2.3.1 风粉管风速测量装置

风粉管风速测量装置，是将经过精确标定的LUSE靠背型风速探头安装在风管内，探头前端产生的总压和后端产生的静压引至差压变送器，输出动压信号，再经过参数补偿和数学运算处理可得风速。

针对高速高浓度气固两相流的应用场合，该测量装置进行了防堵耐磨的强化设计，可安装在仓储式制粉系统下粉管前后和直吹式制粉系统磨煤机出口，具有如下特点：

（1）总压取压管的取压口优化设计，兼顾高取压效能、防止堵塞和保护静压取压管的作用。

（2）采用多曲迷宫式管路，二次滤室向上倾斜设置，能够在防止粉尘进入引压管的同时避免二次滤室的粉尘累积。

（3）在总压取压管外设有高温合金陶瓷层，由氧化铝耐磨陶瓷采用1850摄氏度高温烧结而成，使其具有突出的防磨性能。

（4）特别设计的防堵元件借助测量介质的动能进行取压管道的全壁实时清灰，无需反吹扫装置。

（5）采用摆锤原理充分吸收检测介质的动能，确保在不同工况下防堵元件都能正常工作。

2.3.2 等截面多点矩阵靠背式风量测量装置

对于大风道风量的测量，为解决单测点易造成测量不准的问题，在大风道截面上采用等截面多点测量技术，将多个测量探头有机组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，采用对风道进行等面积划分出具有代表性的区域，分别测量出每个区域的压差。然后将所有的总压汇集到一起，同时将所有的静压汇集到一起，得到整个风道的平均压差，引至智能变送器，输出表示动压的标准信号至集散控制系统，再经过参数补偿和数学运算即可得到风量，也可以由智能变送器直接输出表示风量的标准信号，通过这种方案可以比较准确地反映出风道的流量。如右图所示。

该测量装置主要应用在二次风总风量、二次风喷口风量、磨煤机入口一次风量（水平风道）、冷一

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次风总风量、热一次风总风量等测量场合，具有如下特点： （1）取压口采用特殊设计，具有高取压效能。

（2）特别设计的防堵元件借助测量介质的动能进行取压管道的实时清灰。

（3）采用等截面多点矩阵测量探头，保证在短直管段、流场紊流情况下的高精度流量测量。 （4）特别设计的结构使压损可以忽略不计。

（5）冷态标定和热态温度压力补偿技术有效提高了测量精度。

2.3.3 多点阵列式文丘里风量测量装置

对于测量装置只能垂直安装的风道来说，如锅炉磨煤机进口一次风，采用改进型文丘里测量装置进行流量测量。

如图所示，针对风道尺寸不同选择多点阵列式改进型文丘里测量装置进行垂直风道的含尘风流量测量，本测量装置在普通文丘里的基础上进行了针对含尘测量环境的防堵功能改进，高低静压取压管口径较大并设计了自清灰装置。

该测量装置主要应用在垂直管道的风量测量，具有如下特点：

（1）通过不同设计，文丘里的差压放大系数可调，特别适用于低流速场合。 （2）特别设计的防堵元件借助测量介质的动能进行取压管道的实时清灰。

（3）采用多点阵列式布置，保证在大风道、短直管段、流场紊流情况下的高精度流量测量。 （4）特别设计的结构使压损可以忽略不计。

（5）冷态标定和热态温度压力补偿技术有效提高了测量精度。

2.4系统组成

朗坤公司的LUSE风速在线监测系统由测速装置、微差压变送器、DCS或监测主机组成，结构如下：

DCS或 监测主机 6

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3主要功能

3.1设计条件

适用于不同燃烧方式（四角喷燃、对冲式等）、不同制粉方式（仓储式热风送粉、仓储式乏气送粉、直吹式等）和不同空气预热器类型（回转式、管式等），充分考虑了测量环境易堵塞、易磨损、工况变化大的特点，测量精度满足国家测量仪器仪表的标准规范。

3.2主要功能及性能

3.2.1长期在线监测一次风、二次风喷口、二次风大风道的风速、风量、差压、温度等值，数据精确可靠。

3.2.2一次风管风速（m/s），同时用棒状图和数字显示。

3.2.3一次风温度，同时用棒状图和数字显示。 3.2.4二次风管风速（m/s），同时用棒状图和数字显示。

3.2.5二次风温度，同时用棒状图和数字显示。 3.2.6当风速、风温在其上下限范围内时，棒状图显示为绿色，超过上限范围，棒状图显示为蓝色以示报警。

3.2.7进行堵管、断粉、煤粉自流等故障诊断提示。

3.2.8帮助进行燃烧调整和特性试验。 3.2.9技术指标

测量精度 ±1 %

防堵耐磨免吹扫 保持两个大修周期不需维护

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4安装技术要求

4.1 小风道测量装置必须安装在水平直管段上，垂直安装于现有一次风管的下粉管前或后2米处。

4.2 在合适位置（如一次风箱、二次风箱、测量装置安装处等）安装测温元件。

4.3 大风道测量装置具有均压功能，一般只要求直管段长度不小于管道的当量直径即可。

4.4 测量装置应根据被测一二次风管管径选定，测量装置斜剖口正对迎风侧，中心线与管道中心线一致。

4.5 测量装置与引压管之间最好采用焊接连接，防止一次风管内煤粉泄漏而产生堵管。

4.6 安装要求保证整个引压管路密闭性良好，无漏点。安装完成后要做严密性试验以确保密闭性。

4.7 测量装置引压管与变送器柜引压管一一对应接好，注意正压侧与负压侧亦一一对应。

4.8 所有连接端（测量装置侧、变送器侧、中间连接部分）均要求加垫片拧紧，不能出现泄漏。

4.9 温度传感器与DCS系统之间的连接电缆必须使用4芯屏蔽电缆。

4.10 变送器至DCS系统之间的连接电缆必须使用4芯屏蔽电缆。

4.11 电缆线穿管敷设过程中，务必注意不得将电缆拉伤、破损或短路、断路等，全部线路不可有外露部分，桥架外的部分必须穿钢管。

5供需双方工作范围

5.1需方承担的任务和责任

5.1.1 负责风速风量在线

5.1.2 提供风速风量在线监测系统安装所需器材,主要包括:

Φ14×2钢管

变送器屏蔽电缆RVP/0.75mm²

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5.1.3 负责现场试验所需标定孔的开设； 5.1.4 配合风速风量在线监测系统的现场调试； 5.1.5 5.1.6

5.1.7 对供方的关键技术应予保密，不得向第三者泄密。

5.2供方承担的任务和责任

5.2.1.

5.2.2 负责端子以上部分系统的设计制造；指导端子后系统的设计组态； 5.2.3 负责提供风速风量测量系统； 5.2.4 提供风速风量

5.2.5 负责指导需方现场安装及有关风速风量在线监测系统使用维护的技术培训，提供系统使用维

5.2.6 负责指导测量装置流速系数的标定及调平等； 5.2.7 对所供设备实行三包； 5.2.8 保证常年供应需方所需备件。

6供货范围

供货范围包括：提供电站锅炉风速风量测量装置及相应配套设备(含测量装置、变送器的设计、制造、运输、安装和调试及验收等)及相应的技术服务和培训。系统用途主要对一二次风提供真实风速高低、分量大小及其均匀性等直观量化的有效监测。

风速风量在线监测系统现场信号可直接进入原有的DCS系统或我方提供的监控站。

7质量保证

风速风量在线监测系统各部分的生产和加工将严格按照下列各有关法规和标准执行： NDGJ16-89《火力发电厂热工自动化设计技术规定》

ZB N04010-88《工业自动化仪表控制台、柜基本尺寸及型式》 SDJ279-90《电子建设施工及验收技术规范》 GB191《包装箱储运指示标记》 GB4208-84《外壳防护等级的分类》

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所设计制造的产品保证符合相关的合同及本技术协议规定的标准，并附有完善的质量检验合格证。质保期为设备投运后一年。

8我司目前部分工程业绩

风 速 风 量 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 厂家 华电遵义发电厂 国电贵阳发电厂 国电安顺发电有限公司 国电安顺发电有限公司 华能海口发电有限公司 贵铝自备电厂 纳雍发电一厂 纳雍发电一厂 华能海口发电有限公司 纳雍发电一厂 纳雍发电一厂 上海梅山冶金热电厂 湖南株洲发电厂 大唐徐塘发电有限公司 华能海口发电有限公司 黔西发电厂 野马寨发电厂 国电鸭溪发电厂 粤电盘南发电有限公司 大唐徐塘发电有限公司 江苏沙洲发电有限公司 中电投重庆白鹤发电有限公司 华能海口发电有限公司 黔西发电厂 野马寨发电厂 国电鸭溪发电厂 华电大龙发电有限公司 沙洲发电有限公司 国电石嘴山发电厂 国电石嘴山发电厂 华电大龙发电有限公司 黔西发电厂 粤电盘南发电有限公司 粤电盘南发电有限公司 粤电盘南发电有限公司 锅炉 420t/h（#2炉） 670t/h（#1炉） 1025 t/h（#1炉） 1025 t/h（#2炉） 410 t/h（#7炉） 75 t/h（#1炉） 1000 t/h（#1炉） 1000 t/h（#2炉） 220 t/h（#1炉） 1000 t/h（#3炉） 1000 t/h（#4炉） 220t/h（#3炉） 1025 t/h（#1炉） 1025t/h（#6炉） 220 t/h（#2炉） 1025 t/h（#1炉） 670 t/h（#2炉） 1025 t/h（#1炉） 2000 t/h（#1炉） 1025t/h（#7炉） 2000 t/h（#1炉） 1025 t/h（#2炉） 410 t/h（#6炉） 1025 t/h（#2炉） 670 t/h（#3炉） 1025 t/h（#2炉） 1025 t/h（#1炉） 2000 t/h（#2炉） 1025 t/h（#1炉） 1025 t/h（#2炉） 1025 t/h（#2炉） 1025 t/h（#3炉） 2000 t/h（#2炉） 2000 t/h（#3炉） 2000 t/h（#4炉） 投运日期 2000年5月 2000年5月 2001年10月 2001年10月 2002年11月 2002年11月 2003年3月 2003年9月 2003年11月 2003年12月 2004年3月 2004年4月 2004年6月 2005年3月 2005年3月 2005年7月 2005年7月 2005年8月 2005年8月 2005年10月 2005年10月 2005年10月 2005年10月 2005年11月 2005年12月 2005年12月 2006年1月 2006年1月 2006年1月 2006年1月 2006年2月 2006年3月 2006年3月 2006年3月 2006年3月 10

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风 速 风 量 序号 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 … 厂家 湖南株洲发电厂 中石化南京化学工业园热电厂 国电阳宗海发电有限公司 华能淮阴发电有限公司 华电宿州发电有限公司 华电宿州发电有限公司 华能淮阴发电有限公司 山西武乡发电有限公司 国电阳宗海发电有限公司 华能海口发电有限公司 华能海口发电有限公司 华能淮阴发电有限公司 安徽淮南平圩发电有限公司 华能淮阴发电有限公司 山西武乡和信发电有限公司 国电铜陵发电有限公司 国电铜陵发电有限公司 华能巢湖发电有限公司 华能巢湖发电有限公司 浙淮煤电风台发电分公司 浙淮煤电风台发电分公司 中电投重庆白鹤发电有限公司 国电成都金堂发电有限公司 合肥金源热电有限公司 合肥金源热电有限公司 合肥金源热电有限公司 中国铝业兰州分公司自备电厂 中国铝业兰州分公司自备电厂 河南新安发电有限公司 河南新安发电有限公司 江苏国信靖江发电有限公司 江苏国信靖江发电有限公司 … … 锅炉 1025 t/h（#2炉） 220 t/h（#1炉） 1025 t/h（#3炉） 1025 t/h（#3炉） 2000 t/h（#1炉） 2000 t/h（#2炉） 1025 t/h（#5炉） 2000 t/h（#2炉） 1025 t/h（#4炉） 220 t/h（#5炉） 220 t/h（#4炉） 1025 t/h（#6炉） 1025 t/h（#2炉） 1025 t/h（#4炉） 2000 t/h（#1炉） 2000 t/h（#1炉） 2000 t/h（#2炉） 2000 t/h（#1炉） 2000 t/h（#2炉） 2000 t/h（#1炉） 2000 t/h（#2炉） 1025 t/h（#2炉） 2025 t/h（#2炉） 220t/h (#1炉) 220t/h (#2炉) 220t/h (#3炉) 2000 t/h（#2炉） 2000 t/h（#3炉） 1025 t/h（#1炉） 1025 t/h（#2炉） 2025 t/h（#1炉） 2025 t/h（#2炉） … 投运日期 2006年5月 2006年7月 2007年3月 2007年4月 2007年5月 2007年9月 2007年10月 2007年10月 2007年10月 2007年11月 2008年2月 2008年3月 2008年3月 2008年4月 2008年9月 2008年6月 2008年8月 2008年8月 2008年11月 2008年6月 2008年8月 2008年8月 2008年10月 2008年1月 2008年6月 2008年11月 2009年4月 2009年4月 进行中 进行中 进行中 进行中 11

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