鍋爐給粉濃度監(jiān)測系統(tǒng)的研究及應用

　云南電力技術鍋爐給粉濃度監(jiān)測系統(tǒng)的研究及應用范玉剛1魏薇2（1.昆明理工大學，云南昆明650031 2.云南電力建設監(jiān)理咨詢有限責任公司，云南昆明650224）一種火電廠給粉濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于監(jiān)測燃燒器噴口處的煤粉濃度狀況，幫助運行人員調(diào)整鍋爐燃燒，使風粉均勻合理達到使鍋爐安全經(jīng)濟運行目的。

　　燃煤鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性及可靠性與煤粉濃度的大小及均勻性關系很大。鍋爐運行中飛灰可燃物偏高、爐內(nèi)局部結(jié)焦、燃燒器損壞、過熱器和再熱器管壁超溫等都受到煤粉濃度不均的影響。

　　調(diào)整好每個燃燒器的粉量配比濃度，對煤粉著火、燃燒、鍋爐火焰均勻性都有好處，并能消除爐內(nèi)速度場、溫度場、熱流場的異常，緩解和避免燃燒不穩(wěn)定造成的鍋爐滅火、爐內(nèi)局部結(jié)焦和過熱，過熱器和再熱器超溫爆管等影響鍋爐安全運行的現(xiàn)象。

　　通常，燃煤電廠鍋爐運行人員根據(jù)給粉機電壓、轉(zhuǎn)速及一次風靜壓等參數(shù)來組織和調(diào)整燃燒，但這很難準確反映入爐的一次風量和煤粉量的多少及均勻程度。因此，對鍋爐燃燒系統(tǒng)進行實時在線監(jiān)測及故障診斷非常迫切和重要。

　　煤粉濃度是根據(jù)能量平衡理論確定，測量系統(tǒng)見。濃度方程必需滿足兩個條件：1）一次風為熱風；2）經(jīng)混合后熱風與煤粉已經(jīng)充分混合，且達到動態(tài)熱平衡。

　　1.1煤粉濃度測量原理bookmark2建立平衡方程組注：Gm―煤粉的質(zhì)量；Gi―熱空氣的質(zhì)量；Gh―風粉混合物的質(zhì)量；Cm―煤粉的比熱；Ci―熱空氣的比熱；Ch―風粉混合物的比熱；Cm―風粉混合物溫度下的煤粉比熱；Ci―風粉混合物溫度下的空氣比熱；tm―煤粉溫度；ti―熱空氣溫度；th―風粉混合物溫度。

　　~（3）方程組令可得此外，根據(jù)煤粉濃度的定義是單位質(zhì)量氣體中所含有的煤粉質(zhì)量，設煤粉濃度為U變換（4）式并代入到（6），可得到K一K最后將（5）式代入（7）得kg煤kg風（8）式為煤粉濃度的計算式。

　　若要求出單位體積空氣中含有的煤粉質(zhì)量，可按下述推出。

　　kg煤m3風設：為單位體積的煤粉濃度；Vk為單位體積空氣；Pk為空氣密度；GK為單位體積中的空氣質(zhì)量，則可以看到：單位體積煤粉濃度就等于單位質(zhì)量煤粉濃度乘以空氣的密度。

　　1.2熱平衡測點的選擇60kg/kg）時，熱平衡測點距離混合初始點長=1.9m；其它工況下的熱平衡點至初始點的長度L可用下式推算：0.925；/2=0.009；/3=1.557；f4=一0.038；U為一次風速；W/為煤粉的含水分（%）d0為煤粉細度；Dp為一次風管內(nèi)徑。

　　2系統(tǒng)構成及功能工控機是整個硬件系統(tǒng)的核心部分，它接受鍋爐的各種運行參數(shù)信號，對這些信號進行各種預定的運算。工控機系統(tǒng)由工控機、CRT顯示器、打印機、鍵盤、DA/AD轉(zhuǎn)換板等部分組成，其中DA/AD轉(zhuǎn)換板選用PC―1232IK―IV板。

　　信號轉(zhuǎn)換箱內(nèi)裝有信號轉(zhuǎn)換板。信號轉(zhuǎn)換板接受一次儀表送來的電流和電壓信號，并把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，把毫伏級電壓信號放大為0~5V電壓信號。

　　說明該轉(zhuǎn)換板是為IBM―PC/AT及其兼容機配套使用的通用AD/DA轉(zhuǎn)換板，該板設計成多功能板，可以作為數(shù)據(jù)采集或控制板使用21.1PC― 1232IK―IVAD/DA轉(zhuǎn)換板的功能該轉(zhuǎn)換板能接受32路單或16路雙端的模擬輸入信號。模擬輸入信號可以是單極性或雙極性，單極輸入信號范圍有0~5V和0~10V兩種，雙極性輸入信號范圍有一5時間為22Ms. 2.1.2PC―1232IK―IV的端口地址的設定SW開關確定板選地址示意圖地址可用開關SW進行選擇，可以從00XH~FFXH之間進行選擇H表示16進制數(shù)，X的值為端口號，前兩位是板選地址，由SW開關的位置確定。SW由8只微型開關組成。如所示。

　　表1PC―1232K―IV端口功能表端口地址功能說明AD通道控制寄存器AD輸入/DA輸出低4位AD輸入/DA輸出高8位未使用碼，開關A11代表最高位，開關A4代表最低位，開關接通位置表示“0”，開關斷開表示“1”。例如所示開關的位置表示板選地址為61XH，端口地址為610H到61FH.生產(chǎn)廠出廠時設定地址即為610H到61FH. 2.1.3數(shù)據(jù)采集程序PC―1232IK―IV變換板采集功能是基本功能。程序運行時首先選擇A/D變換通道，即outport（614H，Y）其中Y是要選通的通道號。然后檢查A/D變換狀態(tài)寄存器的狀態(tài)碼位（第0位），如果狀態(tài)碼位等于“1”，表示變換還在進行，如果狀態(tài)碼位等于“0”，A/D變換已經(jīng)完成，可以讀取變換后的數(shù)據(jù)。

　　采樣程序模塊位于計時器控件中。具體程序如下：（614h，y）；//選擇變送器的通道號，并啟動A/D變換板硬件進行直接的操作，為了解決這個問題，可用VisualCH~~+編寫動態(tài)連接庫。在這個動態(tài)連接庫中，包含了讀端口和寫端口的子程序。其中的out-portb―1232（）正是動態(tài)連接庫中的子程序。

　　22煤粉濃度測量系統(tǒng)功能一次風速均勻的情況下，運行人員通過對一次風管煤粉濃度、煤粉混合溫度的監(jiān)視，調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速的高低，使四角煤粉濃度基本保持均勻，避免爐內(nèi)局部結(jié)焦和局部過熱。

　　22.1鍋爐風粉系統(tǒng)故障診斷風粉混合溫度高于一次風熱風溫度。

　　診斷：一次風管內(nèi)煤粉自燃風粉混合溫度與一次風熱風溫度相同或接近，且風粉濃度趨于零。

　　棒圖上部是主控制界面，可以用來選擇顯示煤粉濃度棒圖和歷史曲線界面圖，根據(jù)需要可以打印歷史曲線。棒圖中的每個棒條都對應一個一次風道，棒條下面的數(shù)字對應一次風道管號，棒條上的數(shù)字顯示當時的煤粉濃度，棒條的高度對應煤粉濃度的大小。煤粉濃度界面圖具有報警功能，當煤粉濃度出現(xiàn)異常，代表煤粉濃度的棒圖顏色隨之發(fā)生變化，從視覺上給予運行人員以提示。當煤粉濃度偏高時，棒條超出上限的部分用黃色顯示，當煤粉濃度偏低時，棒條用藍色顯示，當煤粉濃度適中時，棒條用綠色表示。

　　3結(jié)束語現(xiàn)場運行情況表明，鍋爐給粉濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)可以有效監(jiān)測火電廠燃煤鍋爐風煤配比運行情況，幫助運行人員準確調(diào)整鍋爐燃燒配風，使鍋爐運行達到配風均勻，燃燒穩(wěn)定，防止堵管的目的。