新型抽气式飞灰取样装置在火电厂的应用.pdf

2 0 1 2 年第 3 0 卷第2 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNE R MONGOL I A E L EC TR I C P OW ER 7 3 新型抽 气式 飞灰取样装置在火电厂的应用 刘治 ， 马更生 ， 张瑾 ’ ， 赛呼 ， 李硕 1 ． 山西漳山发电有限责任公司， 山西长治0 4 6 0 2 1 ； 2 ． 北京斯迪曼科技有限公司， 北京1 0 0 1 6 4 ； 3 ． 内蒙古 自治区科学技术开发中心， 内蒙古呼和浩特0 1 0 0 1 0 Ap p l i c a t i o n o f Ne w Ex t r a c t i o n T y p e d F l y As h S a mp l i n g Ap p a r a t us i n Po we r Pl a n t 取 诸 取 山 L i u Z h i ，Ma Ge n g s h e n g ，Z h a n g J i n ，S a i Hu ，L i S h u o 1 ． S h a n x i Z h a n g s h a n E l e c t ri c P o w e r C o ． ， L t d ． ，S h a n x i C h a n g z h i 0 4 6 0 2 1 ；2 ． B e i j i n g S t e e l m a n T e c h n o l o g y C o ． ， L t d B e i j i n g 1 0 0 1 6 4 ；3 ． S c i e n c e a n d T e c h o n o l o g y D e v e l o p m e n t C e n t e r o f I n n e r M o n g o l i a A u t o n o m o u s R e g i o n ， I n n e r Mo n g o l i a Ho h h o t 0 1 0 0 1 0 一一_删⋯ A b s t r a c t I n a c c o r d a n c e w i t h d e f e c t s o n l a c k o f s a mp l e r e p r e s e n t a t i v e n e s s ，l o n g s a mp l i n g p e ri o d ， a n d a d e q u a t e fl y a s h s a mp l e s e x i s t i n g i n p e r c u s s i v e a n d c y c l o n e l 0引言 飞灰可燃物含量是衡量锅炉燃烧状况 的重要 灰取样 和分析工作 ， 需在煤粉炉尾部烟道的适宜部 位安装 l 套或数套飞灰取样专用 固定装置 。 目前各火电企 业在用的飞灰试样采集工作存 指标 ， 飞灰取样分为两类 ， 一是 为定期开展 的热效 在设备技术水平低 ， 取样困难 、 灰样代表性差 、 管路 率试验而进行的取样工作， 需依照G B 1 0 1 8 4 --1 9 8 8 电站锅炉性能试验规程Ⅲ 进行 ； 二是火 电厂 日常飞 易堵塞等问题。本文所述的新型抽气式飞灰取样 装置可实现飞灰取样便捷 、 快速 、 准确 ， 可使取样结 【 收稿 日期】2 0 1 2 0 2 0 7 【 作者简介】刘治 1 9 6 8 一 ， 男， 山西人， 工程师， 从事电厂设备管理工作。 7 4 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 l 2 年第3 0 卷第2 期 果接近试验规程与相关标准 ， 在山西漳山发 电有 限 责任公司6 0 0 MW机组应用 中效果 良好。 1 飞灰取样技术分析 1 ． 1 飞灰取样的特殊性 烟气是低颗粒浓度两相流体 ， 锅炉尾部烟道烟 气中飞灰质量浓度仅为 l 5～5 0 g ／ m ， 远低于一次风 管道 ， 煤粉质量浓度 2 3 0～ 4 6 0 g ／ m 。锅炉尾部烟 道为 负压 状态 ， 特别 是空气 预热 器之 后 ， 压力 约 为一 3 k P a 。因此飞灰取样具有特殊性 1 有足够的烟气颗粒分离能力 ， 才能满足低 浓度两相流体颗粒分离的要求 ； 2 有足够的抽 吸动力 ， 以克服尾部烟道 中的 较大负压 ； 3 有足够的烟气采集量 ， 以便从 中分离出化 验所需的飞灰试样量。 1 ． 2 等速取样原理 不 同粒径 的飞灰颗粒含有 的可燃物量不 同， 为 了使其具有代表性 ， 取样时取样管应保持等速取样 T况 ， 即吸人取样管 口内气流速度与其周围环境气 流速度相等 。取样管非等速工况或管 口未正对气 流方向时 ， 细粒飞灰受流束运动力作用， 易改变原 来 的运动轨迹 ， 而粗粒飞灰受惯性力作用继续保持 原来的运动轨迹 ， 使得所采集 的飞灰试样粗细颗粒 成分与实际飞灰形成误差 ， 导致采集到的飞灰样品 缺乏代表性 。气流速度对采样效果影响示 意图见 图 1 图中 a 一采样口内气流速度管道内气流速度相等； b 采样口内气流速度大于管道内气流速度； c 一采样口内气流速度小于管道内气流速度； d 一采样口方向与气流方向不一致 图 1 气流速度对采样效果影响示意图 器 出口的水平烟道下方 ， 是一种简易 的飞灰取样装 置 ， 目前被各 电厂普遍采用 ， 见 图2 1 。该取样器 由 于结构简单 ， 只能捕捉颗粒度较大的飞灰 ， 无法收 集颗粒度较小的飞灰 ， 不能实现等速取样 ， 导致采 集到的 飞灰样 品缺乏代表性 ， 无法准确分析飞灰含 碳量。同时还具有采样周期长 、 无法准确追忆燃烧 工况等缺点。 烟气 一 _ - 一 , ll ， 掷科 Ⅻ 蝴 “姻 帮雌 图2 撞击式飞灰取样器 结构原理 2 ． 2 旋风分离式飞灰取样装置 除撞击式飞灰取样器之外 ， 其他几种飞灰取样 装置也有应用 见 图3 ， 均采用 了旋风式离心分离 器， 只是提供分离动力的方法或布置方式有所不 同。其 中烟道负压动力式 图3 a 又称 为 自抽式 - ， 必须借助于烟道负压 ， 当锅炉低负荷时往往动力不 足 ， 取样器无法正常工作 ， 同时分离器功率不能过 大 ， 过大会致使取样器采集量受 限； 压缩 空气动力 式 图3 b 常见于煤粉取样 ， 由于飞灰取样与煤粉取 样的条件和对象有所不同， 其取样效果虽然优于烟 道负压动力式， 但同样存在着分离动力不足、 灰样 采集量小 的缺陷； 烟道 内置式 图 3 c 由引风机为旋 风分离器提供了充足的动力 ， 但将分离器置于烟道 中 ， 其 工作条件恶 劣 ， 易磨损 ， 且不利 于维护和检 修； 旁路动力式 图3 d 借助了空气预热器阻力， 较 其它他式合理可靠， 但采样枪的安装位置局限在空 气预热器之前 ， 对某些机组有所限制。 3 新型抽气式飞灰取样装置 2 在用飞灰取样器分析 3 ． 1 结构与原理 2 ． 1 撞击式飞灰取样器 新型抽气式飞灰取样器克服了烟气抽吸的动 撞击式 飞灰取样 器通 常安装在锅炉空气 预热 力问题 ， 以增加动力设备方 法为主要技术措施 ， 合 2 0 1 2 年第3 0 卷第2 期 刘治 ， 等 新型抽气式飞灰取样装置在火电厂的应用 7 5 a 烟道负压动力式飞灰取样器 h 压缩空气动力式飞灰取样器 c 烟道内置式飞灰取样器d 旁路动力式飞灰取样器 3 ． 1 ． 2工作 原理 烟气在涡轮抽气机吸力的作用下 ， 由采样枪管 道进入旋风式离心分离器， 沿其内壁 自上而下旋 转。烟气在旋转过程中， 飞灰因重力惯性作用， 沿 内壁落人漏斗仓进入取样瓶 ， 烟气 由排气管排人烟 道。调节挡板 门改变其开度 ， 可改变涡轮抽气机的 进气量 ， 从而改变采样枪管内气流速度 ， 实现烟气 等速取样。抽气式飞灰等速取样装置工作流程见 图 5 。 一 麓一 瓣一 镢 1t l 3 旋风分离式飞灰取样装置结构原理图 1 t t 5 抽气式飞灰等速取样装置工作流程 理设计满足分离要求的旋风式离心分离器， 保证了 取样的准确性和代表性。该装置现已获得了国家 专利【5 J 。 3 ． 1 ． 1结构 该装置由等速采样枪 、 旋风式离心分离器、 取 样瓶 、 涡轮抽气机 、 调节挡板 门、 轴承座 、 电动机 、 控 制电路等部件组成。其中旋风式离心分离器抽气 管经调节挡板门与涡轮抽气机进气口连接， 排气口 与烟道相通 ， 将分离后的清洁空气排人烟道。抽气 式飞灰等速取样装置结构原理图见图4 t 。 采样管 图4 抽气式飞灰等速取样装置结构原理示意图 器 3 ． 2 技术特点 1 利用电动机驱动涡轮抽气 ， 为旋风式离心 分离提供了动力， 烟气与飞灰分离效率高， 采样过 程快速可靠， 克服了同类产品存在的采样困难等缺 点 ； 2 由调节挡板 门改变采样枪管 内气流速度 ， 满足等速采样要求 ， 取样准确 ， 代表性强 ； 3 运行可靠 ， 操作方便 ， 单人操作仅需数分 钟即可完成采样过程 ； 4 设备整机采用一体化设计 ， 结构 紧凑 ， 布 局合理 ， 安装维护方便 ； 5 主体部件为不锈钢材质 ， 高温部件保温可 靠， 防堵塞、 防腐蚀、 防结露、 防磨损、 使用寿命长； 6 适应性强， 可用于各种燃烧方式 、 不同吨 位 的燃煤锅炉在任何 负荷 工况下 的尾部 烟气飞灰 取样 。 4 应用情况 新 型抽气式 飞灰 等速 取样装 置于 2 0 1 0 年 7 月 和9 月在山西漳山发电有限责任公司2 6 0 0 M W机 组安装应 用 ， 设备 布置于空气 预热器后部 水平烟 道 ， 现场安装照片见 图6 。应用情况如下 1 该装置实现了对传统设备的更新换代， 飞 灰取样操作方便 ， 无需其他设备和工具 ， 单人徒手 即可完成取样 。且取样速度快 ， 每次取样时间仅数 纛 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 2 年第3 卷第2 期 图6 新型抽气式飞灰等速取样装置现场安装照片 分钟 ， 飞灰样 品量大于2 0 g ， 可满足化学分析用量。 2 采集飞灰样品颗粒度特性明显优于撞击 式取样器 ， 6 0 m筛上剩余物小于 1 0 ％。使用新型 抽气式飞灰取样器后 ， 灰样 中飞灰含碳量是以前 的 8 5 ％， 与依 照 G B 1 0 1 8 4 1 9 8 8 规 定 的取样 结果 接 近 。 3 该装置可在机组任何 负荷工况 下进 行飞 灰取样 。例如在锅炉启动过程中 ， 随时可采集飞灰 样 品 ， 监控煤粉燃烬率 ， 防止发生锅炉尾部二次燃 烧 ， 提高机组运行 的安全性 。 4 由于该装置采样及时精确 ， 有利于追忆运 行状况 ， 分析产生飞灰可燃 物含量形成 的原 因， 有 利于优化机组 运行 的经济性 ， 对节能减排发挥 了一 定的作用。 5 机组在基建 时就安装 了烟道式微 波飞灰 含碳量在线监测装置 ， 因无法进行 同步飞灰取样 ， 5 结束语 采用二维条码技术实现 了对变 电站监控机系 统报表数据的单向传输， 使上报给各级调度及相关 主管部门的报表数据更加准确 、 及时、 安全 ， 大幅减 轻 了运行人员的劳动强度。此外 ， 二维条码技术可 有效弥补和改善传统方法 的不足 ， 进一步提高报表 上传 自动化程度 。 缺乏标定手段 ， 所显示 的飞灰含碳量数据与锅炉燃 烧 调整 工况 的趋势相 符 ， 但无法考 核数据 的准确 性。新型抽气式飞灰等速取样装置安装投运后 ， 可 与DC S 历史记录相对照 ， 有助于烟道式微波飞灰含 碳量在线监测装置的标定。 5 结语 获新型专利技术 的抽气式飞灰等速取样装置 投运 1 a 多 ， 运行可靠 ， 无故障发生 ， 保证了飞灰取样 工作的正常进行 。该装置应用于大型火电机组 ， 有 利 于改善锅炉的燃烧工况 ， 实现锅炉的燃烧优化 ， 节约发电成本 ， 提高机组的安全性 、 经济性 ， 降低锅 炉 由于燃烧调整不当造成 N O 的生成量 。 参考文献 [ 1 ]中华人民共和国机械电子1 二 业部． G B 1 0 1 8 4 -- 1 9 8 8电站 锅炉性能试验规程『 s ] ．北京 中国电力出版社 ， 1 9 9 8 2 4 ． [ 2 ]西安热工研究所 ， 东北电力局技术改进局． 燃煤锅炉燃 烧调试试验方法【 M] ． 北京 水利电力出版社， 1 9 7 4 3 0 0 ． 【 3 ]电力工业部电厂化学标准化技术委员会． D l J T 5 6 7 ． 3 1 9 9 5 飞灰和炉渣样品的采集I s I ． 北京 中国电力出版社， 1 9 9 5 2 ． [ 4 ]电力行业电厂化学标委会． D I J T 9 2 6 --2 0 0 5自抽式飞灰 取样方法f s 1 ． 北京 中国电力出版社， 2 0 0 5 1 ． [ 5 ]李硕， 赛呼． 电站锅炉飞灰等速取样装置 中国， 2 0 1 0 2 0 1 8 7 5 6 5 ．2 [ P ] ． 2 0 1 1 - 1 1 - 2 9 ． [ 6 ]北京斯迪曼科技有限公司． 电站锅炉飞灰等速取样装置 技术资料【 M ] ． 北京 北京斯迪曼科技有限公司， 2 0 1 0 3 ． 实习编辑 王红 ⋯一⋯一一一⋯ 一一w ◇◇ 参考文献 【 l 1孙永峰． E X C E L 软件在综 自站监控机报表数据优化管理 中的应用『 J 1 ． 内蒙古电力技术， 2 0 0 8 ， 2 6 5 2 7 3 2 ． 【 2 】国家质量监督检验检疫总局中国物品编码中心． 标准序 号 Q R C o d e 二维码技术与应用[ S ] ． 北京 中国标准出版 社 ， 2 0 0 2 1 8 8 1 9 0 ． [ 3 ]仲治 国， 徐洪霞． E x c e l 函数实例 活用 1 0 0谈[ M】 ． 上海 上海科学技术出版社， 2 0 0 6 1 5 9 1 6 3 ． 实 习编 辑 恩格 斯格