燃煤锅炉料层压力测点的改造

燃煤锅炉料层压力测点的改造

李男

重庆卡贝乐化工有限责任公司，重庆 401256

【摘要】目前，料层压力作为燃煤锅炉（循环流化床）物料循环系统中的重要参数，它通过和风压计算能够反应出表征流化床料层的厚度，料层厚度过大或过小会造成流化不均匀引起高温结焦、燃烧不完全、床温剧烈波动等现象，所以保证料层压力连续准确测量对流化床锅炉的稳定运行有很大的影响。

At present, the bed pressure as coal-fired boiler (CFB) an important parameter in material circulation system, it is characterized by and wind pressure calculation can reflect the thickness of the fluidized bed coal layer and material layer thickness is too big or too little caused by uneven fluidization of high temperature anti-coking, incomplete combustion, the phenomenon such as bed temperature of volatility, so guarantee the accuracy of the pressure of raw material layer and continuous measurement has a great influence on the stable operation of the fluidized bed boiler.

【关键字】料层压力;堵塞;防堵反吹

layer pressure; blocking; anti-blocking and back blowing

1 概述

公司目前有两台50T/H燃煤锅炉（循环流化床），主要为甲醇装置和园区其他企业提供生产所需蒸汽消耗。然而在锅炉投产运行以来，由于锅炉运行的现场工况较为复杂,粉尘浓度大,容易造成检测风压管道堵塞，流化床料层压力频繁出现堵塞的现象，导致锅炉运行期间大部分时间不能真实反映出锅炉料层厚度，影响了锅炉的经济安全稳定运行。

2 料层压力堵塞原因分析

（1）燃煤锅炉在运行中流化床炉膛内的燃烧是利用强大的风流使物料流动起来进行充分的燃烧，料层会进入大量粉尘进行不规则的运动。

（2）公司料层压力为微正压，通常保持在2000pa左右，在正压的情况下大量高温粉尘会慢慢集聚在压力测量取样器里。同时因为粉尘里含硫元素对取样器的腐蚀，缩短了取压装置的寿命，易造成取压器穿漏和破裂，更因为在正压的情况致使炉膛高温粉尘和火焰向外喷的情况，陷入既无法检修也不能测量的尴尬境地。

（3）公司锅炉在初期采用的是PFD防堵风压取样器，这时一种自带沉淀器的风压取压装置。含有粉尘的气体通过防堵取样器，经过取样器中的环形通道，使空气和粉尘分离，干净的样气进入脉冲管路，而分离出的粉尘经过靠自重重新回到工艺管道和设备，所以此类防堵风压取样器需要垂直安装才能达到最佳的分离效果，而公司的取样器都没有采用垂直安装，再加上炉膛内不规则的翻动的物料和管内浓浓的粉尘，以致于防堵效果虽有些效果，但经常要出现堵塞的现象。

3 改造方案

针对普通防堵分压取样器的缺点，采用BFC—补偿式风压测量防堵反吹装置，通过连续恒定的对风压取样器进行吹扫的方式来根除分压取样装置堵塞的问题。

3.1 结构与原理

BFC补偿式风压测量防堵反吹装置主要由两部分组成：恒气流控制箱和取样吹扫器。

该装置的测量原理是利用连续在测压点内通风吹扫的方法，使测点防堵，并利用流体力学的动压补偿公式，消除因反吹扫气流产生的差压，以保证真实的测量值。

3.2 反吹和补偿原理说明

反吹：通入吹扫的压缩空气经空气锅炉减压阀调节到一定的压力（0.2MPa），经恒流流量调节器控制在一定的流量（1.0-2.0M3/H），气体经补偿装置和取样吹扫器流入管路并同时由补偿装置内的取样孔送至压力变送器。在常规的吹扫方法中为保证测量精度只能选用较小的吹扫量，这样容易引起堵塞和烧毁，如加大流量，压力测点零点会偏移，导致压力的测量不够准确，频繁的对仪表调零并不能解决问题；而且还有调压阀、流量调节器的故障和偏差将直接影响测量的精度，日常维护工作量相当的大。

所以除了反吹还要增加一个压力补偿器，首先假设压力变送器口的取样点M至吹扫管口N之间，由于气体流动而产生的管内压差为ΔP，流动气体的重度为γ，该段空气流速为V，该管道空气阻力参数为ζ，M点压力为PM，N点压力为PN，则ΔP=γ.ζ.V2/2g PM=PN+ΔP。从公式中可以看出，气体因压力变化会引起气体流量的变化和两点之间的差压的变化。

为消除普通反吹装置的缺点，提高测量的精度，在系统中加了压力补偿装置，采用动压补偿装置的原理为在吹扫管上连接一个补偿装置，改变补偿装置中螺栓与取样器口之间的距离，即可改变气体通过的截面，使气体的动压与气体流过吹扫管所产生的阻力相等，测量取样点的压力即为炉内真实压力。设补偿装置调节处（A）、压力取样处（B）的过截面分别为S1、S2；压力分别为P1、P2；流速分别为V1、V2；高度分别为h1、h2；ρ为气体密度；补偿装置调节截面至压力取样处截面间管路阻力系数为ξ；阻力消耗能量为W；

则根据伯努利方程：

P1+ρV1*V1/2+ρg h1= P2+ρV2*V2/2+ρg h2+W—— 式 (1)；

由于气体的流动高度差的能量很小可以忽略不计，而W=ρξ V2*V2/2，要使P1= P2，必须满足ρV1*V1/2 =ρV2*V2/2 +ρξV2*V2/2—— 式(2)，由于A与B截面是串联管路，流量相等，只要满足式（2）使V1 = V2，P1即等于 P2，即不受管路气体的影响

根据上述动压补偿原理，设补偿压力为P3，补偿后的压力为P4

使P3=γ.ζ.γ2/2g P4=P3-ΔP

由于补偿压力在（1.5-2.0M3/H）区间近似为零，A点压力就等于B点压力。由于B点压力随流量而变化，A点压力值不受气源压力，气体流量变化的影响。这样既保证了测量的精度，也保证了测量嘴不易堵塞和烧坏。

3.3 改造过程

利用锅炉检修的时候将原炉膛料层防堵风压装置从炉壁上切除，改用新的BFC补偿式分压测量防堵反吹装置的吹扫取样器焊接到炉壁上，且与炉壁不小于30°夹角。流量控制箱则就近安装，吹扫取样器插入端要缩回到炉墙耐火层1.0CM处，避免样嘴被烧毁。

将取样管和气源管接入恒气流控制箱，反吹流量（1.5-2.0M3/H）管路连接，根据实际需求是∅10的引压管。安装完成后必须对测量系统吹扫干净，确保测量回路通常干净。

4 改造效果

公司将两台燃煤锅炉料层8个压力测点都改为BFC—补偿式风压测量防堵反吹装置。通过改造，在近一年的使用中该测量装置真实准确连续稳定的反应料层各点压力值。第一：由于吹扫的压力大于测点压力彻底解决了粉尘在高温状态下进入压力测量管路的形成结焦堵塞和现象；第二：不需要人工进行吹扫和疏通，大大的减轻了维修强度；第三：由于反吹的特点，保证了该装置可在恶劣的环境下长期稳定的工作，而且杜绝了因硫化物堆积对测量管路的腐蚀。

5 结语

从锅炉料层压力改造完成以来，两台煤锅炉料层压力再没有出现过堵塞的情况。有效的根除锅炉在运行中因压力不准而产生的安全隐患，为锅炉长期经济、安全、稳定运行提供有力保障。

【参考文献】

[1]张世明.锅炉炉膛负压测量装置的改造[J].自动化应用,2014,(3):17-18.