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低风速二次风新型测量装置设计与应用

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成果主要完成人

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项目概况

 = 1 \* GB3 ①立项背景

申皖发电2#炉因在二次风道中加装了加热器,无形中导致了风道内的流场阻力加大,二次风量风压变小,风量测量产生了一定的波动,严重影响机组在低负荷时的安全运行,以及机组参与深度调峰的能力。

 = 2 \* GB3 ②内涵和主要方法

申皖发电技术人员经过多次试验及技术讨论决定如下实施:

1.确定导致风量测量变化主要原因

因为加装了加热器格栅导致风道内流场阻力加大,气流分布不均匀,导致原有的多点矩阵式测量装置差压变小,尤其是在低负荷运行时,有被清零的风险。

解决的办法,分两步实施

a.通过冷热态标定试验,采集数据,建立数学模型,来准确的了解二次风道内气流具体分布实际情况。

b.根据现场试验一手数据和确立解决方向,联合专业机构或院校,共同开发一款适合该机组实际特点的二次风测量装置,并根据数据模型提供的流场情况来重新布置测点。

 = 3 \* GB3 ③原理

冷热态标定试验采用等截面积加权平均方法。

对于矩形管道,将整个截面分成若干等面积的小矩形,在各个小矩形的对角线交点上测量其局部流速,按算术平均方法算出平均速度。但等截面积加权平均方法是建立在管道截面上的速度分布是线性关系的近似测量方法。申皖发电#2炉二次风道中,因为紊流和层流的影响,壁面附近的速度梯度远大于中心处的速度梯度,因此我们采用“对数-线性”方法和“对数-切比雪夫”方法建立数学模型,确定管道中的流场分布,并根据流场情况布置测点。

新型测风装置原理:

风量测量装置的主要特点是利用航空空气动力学原理,结合近地物体重力力学,再用分流装置彻底分离粉尘,其核心作用是在防堵稳压取压装置处分离粉尘,使其不进入测量装置内部,也就从源头上避免多点式测量粉尘在内流作用下堵塞于所有连通的取压导管及流量计内部的硬伤。该测量装置,因为无摆动部件,故在垂直、水平管线上均可取得一致的使用效果。

在直管段较短,风场不均匀的工况条件下,多点式测量的粉尘堵塞原理完全不同于单点式测量。单点式测量时,取压孔是绝对意义上的盲孔(取压管线无泄漏的前提下),此时的粉尘堆积主要集中在取压孔前部,多点式测量时,所有测点的高压孔(总压孔)、低压孔是分别连通的,以便平衡压力信号,最终送给变送器(多点物理平衡),在直管段较短,风场不均匀的工况条件下,每一个测速点测的流速都不尽相同,高速区测点与低速区测点测得的差压差距则更大,这就使得高速区的气流夹带粉尘向低速区流动形成内流,堵塞处也就从取压孔前端转移至所有连通的取压导管及流量计内部。

静压取压装置由内外两套文丘里管组成,是利用气流在文丘里管喉部流速增加,静压降低的原理制成的,该装置在内文丘里管管内及外文丘里管管外分别开孔测量静压,经过两级文丘里的放大,将风道实际动压放大10-20倍左右,适当调整文丘里管的截面收缩比,可以改变装置测得的压差和灵敏度。取压口设计在文丘里喉口部分,反向设计,不受紊流影响,由于文丘里加速气流的作用,彻底解决了静压侧取压口堵灰的难题。

 = 4 \* GB3 ④创新亮点和值得借鉴之处

亮点:每台锅炉的二次风道(特别是大风道)都有自己特有的流场分布,通过多次的冷态、热态试验,结合数学模型,可以清楚的了解管道内的流场分布,根据流场分布情况来布置测风装置的探头,测到真实可靠的数据,作为设计和应用的基础。

值得借鉴之处:

a.安装结束要分别做冷热态标定试验,根据大量数据的积累,建立准确的数学模型,论证实施效果的技术性评价。

b.与院校开展合作,能更加准确的进行理论分析和设计,找到问题解决的理论根据,并采用合理的方式解决问题。

 = 5 \* GB3 ⑤实施前后情况对比

实施前:

风量测量装置的输出差压比暖风器投运前相差了一半左右(同样低负荷段原为35Pa,降至13Pa),无法满足机组深度调峰和节假日期间安全运行需要,丧失深度调峰的电网补偿,并承担一定的考核,形势不容乐观。

实施后:

a.通过冷态特性试验,新型风量测量装置具有线性好、信号稳定、系统阻力小等优点,满足机组运行要求。根据冷态运行过程数据分析,风量测量装置的输出差压信号较以前有明显增大。

b.通过热态运行特性试验,测得新型风量测量装置具有线性好、信号稳定(1~2t/h内波动)、系统阻力小等优点,完全满足机组运行要求。

c.通过试验可得:冷态试验标定系数偏差不大,A侧为0.7%,B侧为2.3%,在允许范围之内。通过本次风量测量装置技术改造后,风量测量装置的输出差压信号较改造前提高了30~40Pa(机组负荷571MW时,A侧输出差压达115 Pa,B侧输出差压达136 Pa)。

d.综上所述,通过对低风速二次风新型测量装置的设计与应用,能有效提升机组运行工况参数稳定,满足机组低负荷深度调峰需求,满足了机组运行经济性与适应新形势下负荷趋势的综合要求。

 = 6 \* GB3 ⑥可推广运用范围

可广泛应用于同类型火力发电厂流场分布不均、差压小、风速较低的风量测量。