1、Vol.36,No.10Oct.2003中國電力ELECTRICPOWER電廠鍋爐含粉氣流流速在線監測系統安國銀邊疆、付岡漲萬德劉永剛頃軍強七傅建忠2,彭波I（1.河北省更力試蹌研究所.河北石家主（）50021；2.馬頭發電總廠，河北邯鄲056044）摘要：電廠鍋爐中含粉氣流流速能否實現在綬監測.關提取決于一次測蛟元件如何避免被堵塞。通過詳實的試驗數據.介紹種能有效克服氣流中固體顆粒堵塞傳壓管的一次測ht元件及測鼠系統。研究及應用結果表明.采用反吹式尊背管作為含粉氣流流速測帔系統的一次元件.不但很好地解決了傳壓管路堵塞問題.而且系統的測辱精度也非常高C關鍵詞：含粉氣流；流速；在:線監測；反吹式

2、麻廿管中圖分類號：TK223.25文獻標識碼：B文章編號：1004-9649（2003）10-0046-041問題的提出燃煤電廠鍋爐燃燒系統的送粉方式分為直吹K送粉、熱風送粉和乏氣送粉c不論哪-種萬式部涉及到如何有效控制-次風速的問題鍋爐經麻出現的滅火，燃燒不穩定，燃燒器燒損、結焦，飛灰W燃物含計高，次風管堵'灰等現象.大都與不合理的次風速有關。目前采川熱風送粉系統的燃煤電廠鍋爐一次風速住線監測技術已較成熟.可較好地滿足現場要求.IfllN采用乏'（送粉方式和白吹式送粉方式的鍋爐次風（含粉氣流）風速監測技術基本上還停御在依靠監測次風管內的靜也進行皿整的水平I-.具有很大的盲II

3、性.很難使運行人員同時兼顧爐內著火、穩燃和管內積粉等因索。往往為組織好爐內燃燒工況，命FJ的試驗人員通過試臉調平同層次風速.運行人員因沒右-在線監測手段而無法進行UIJ時調糧W此.開發一種適合F含粉氣流流速在線監測系統非常必要。2風速測量系統構成風速測fit系統瓜本結構為：用標定過的測速一次元件作為動壓傳感器.安裝在純氣流（或含粉氣流）竹道上.經傳壓管將測得的差壓信號接到差壓變送器上，在一次元件附近設1只熱電偶作為測溫元件測最純氣流（戒含粉氣流）溫度,然后將變送器輸出的電流、溫度信號送入微機進行風速計算,并通過直觀的風系統結構圖在CRTfflS而上顯示。3含粉氣流測速一次元件的開發11前國內L

4、*有較成熟的燃燒系統鳳煤在線監測技術.（HJLf-全部是針對熱風送粉系統的對有在芝氣（含粉氣流）送粉系統上實施一次風速在線監測.由尸一次元件堵塞何題-宜得不到雄決，使適合于熱風送粉系統的一次風測速元件無法應用到該送粉系統E.,因此研究含粉氣流流速在線監測技術的頁點就是一次元件的開發“3.1普通品背管加裝反吹風的試驗建旻反吹式風速測速元件的模型試驗臺，并在該試驗合I.進行選型試驗經過試.確定采用具有反吹風的靠背型測速管（簡稱反吹式靠背管）作為含粉氣流流速測地的一次元件。由廣被測管道內為正壓.反吹風的風壓應高尸測速管的全質。反吹風由1臺斥頭高、流ht小的離心式風機提供。系統工作時.將2根取壓管內的

5、反吹風流吠調到一致，此時變送器匕的差壓值訶認為是一次風管內實際動壓伉。圖1是在同一風速、不同反吹風速情況下的測依對比實驗（環境溫度為251）數據“從實驗數據看.只要調整2根反吹管內風的流ht致就可保證風速測址誤差不超過±1%。表1同一風速下的測量對比試嗆數據m/s項目風管實際流速24.724.724.724.724.72根反吹風管流速趨4.02.00.01-2.0-4.0系統測笊流速25.825.124.624.223.5相對誤差4.61.60.42.04.8收稿日期：2003-02-24；修回日期：2003-06-15作者簡介：安國銀（1964.）.男.河北新樂人.高級工程師，從邪

6、電廠鍋爐試撿研究及基建調試工作，E-mail:ak463.2普通靠背管加裝反吹風的工業應用試驗為對實驗室的試駝結果進行驗證.在采用乏'(送粉的某電廠670t/h鍋爐E進行了首次匚業應用試驗為確保反吹風源叮輜，反吹式錐背竹中的反吹風由互為備用的2臺高壓頭、小流ht的離心式風機提供沒有反吹風加入時.反吹式集甘管就成為普通靠背管：由于有反吹風加入和無反吹風加入時靠背管測得的動壓值基本相同，因此對反吹式命背管的標定只在無反吹風的情況卜按傳統試驗方法進行。在鍋爐I.選擇8根-次風管進行試驗,測試時，反吹風風機的出口風壓為4000Pa，制粉系統在額定出力卜-運行.排粉機出口風壓為2142.8Pa,

7、乏氣溫度為68To在排粉機出力保持不變的情況F,分別測定停反吹風時和開啟反吹鳳時一次風管動壓值,測試數據見表2O從測試悄況看.在測速管中加入反吹風與不加反吹風時劫壓相對設於小于等于2.3/.風速的相對誤差小于等于1.2%.完全達到了工業應用要求。表2加反吹風與不加反吹風時的對比試驗數據不如反吹不加反吹管號風時動壓風時風速加反吹風加反吹風動壓相對誤差/%風速相對誤差/%時動壓/Pa時風速/ms/Pa/mS1、1520.4028.2520.4028.20.00.02438.7824.8448.9825.12.31.23489.8025.3479.5925.12.10.84459.1825.5459

8、.1825.50.00.05489.8028.1489.8028.10.00.06397.9622.8397.9622.80.00.07540.8228.2530.6128.01.90.78551.0228.6551.0228.60.00.0速度為0.這點的壓力就是駐點壓力，忽略位能時(即2|=22).M|=»/,U2=0,p|=/>.P2=Po則式(I)可寫成如下形式：式中U,.u2為斷面Al.A2處的流體流速m/s；u為流體流速為流體密度,kg/m'P12為端面Al、A2處的壓頭.Pa;伽為流體靜壓.Pa；p為流體全壓，Pa。瓠背管測ht氣體流速的原理：測斌氣體在流

9、經中托管時駐點壓力伽和皮托管側&面的壓力，由于畢托管的直徑相對于總流很小，所以側表面處的速度町認為是來流的速度”由式(2)可得來流速度：式中亦為修正系數；/，為流體動壓，Pa。在靠背管全壓孔和靜壓孔中引入2個大小相等的壓力，在反吹為流的作用下,被測氣流的全壓和靜壓必然受到影響集背管全壓孔中有反吹氣流存在時.由于靠背管直徑相對于總流很小.可將其視作一個坐標為原點.強度(流ht)為。的點源與速度為.平行于X軸.方向自左向右的平行直線流動的登合這種流動的勢函數為：+夕lr)rZ7T流陽數為：j/r=zzxsin。+弓奪°流線方程為:5in+與。=常數根據此方程畫出的流線如圖I所示圖

10、1點源與平行直線流動疊合的流線圖勢流的速度場為：(4)一般情況下.制物系統乏氣含粉lit在10%15%.最大不超過20%上述試驗過程就是在制粉系統出力最大、乏氣含粉玳相對較高的情況下迎行的。從試驗結果有煤粉濃度較高時的測扯柄度也是較商的，分析W知隨有煤粉濃度降低.由含粉氣流密度產生的計算誤定將減小.含粉流密度與純風密度隨善氣流含粉濃度的進一步降低而逐漸接近.于是在有無反吹風時計算所得的流速也將更加接近.誤差會更小.測址精度會更高。4含粉氣流速度測量裝置理論分析及試驗4.1反吹式靠背管測速原理理想不可壓縮流體沿流線恒定流助的伯努里方程為(從端面AI到端面A2)：M?P,房P,-+2.+=(1)2

11、g'pg2g2pg流動受到迎面物體的阻滯時，在阻滯點A2處第36卷,=；：*=-«xsin0«=Vm'+u5=Nu+"x零"”"-+4孕尹（6）式中U,為繞過仙背管'（流的徑向流速為繞過靠背管氣流的切向流速.m/s;“為繞過靠背管的流速，n心;，八為距孺背竹無限遠處流體流速.m/s；0為氣流與x軸的夾角；r為靠背管直徑.m;。為流hi,in7«o假設全壓孔反吹J流流ht為。即點源強度為。.孔徑為r.根據點源在:各微血上流ht不變原理（見圖2）.得：Q=9式中h）為反吹速度，m/s圖2點源在各截面上流量不變原理示

12、意把仝壓孔反吹'（流有作點源時.為保持距點源月處反吹流速與實際反吹流速-致.則有：可得全壓孔處的'（流速瘦為：同理.可得靜壓孔處的氣流速度為：又由于、，反吹風壓力為戶時，反吹流址Q為：vpWepv7式中與為全壓0和靜壓心的JE.Pa;/為反吹氣流慶力.Pa;"為氣流密度,kg/n?：2為反吹氣流的氣流密度,kg/nf4.2試驗研究方案試驗研究的主要目的是確定速度修ili系數.I討時確定合適的反吹壓力和反吹氣流的流速試驗時,測址在不同反吹壓力值卜對同被測流速作用后的全壓和靜壓，調整被測流速做多組測址.看某一反吹壓力對各個流速.或在反吹壓力與被測'（流的全壓和靜壓

13、成定比例的情況卜.是否存在一個穩定的流速修正系數。4.3試驗結果分析4.3.1被測流體風速對反吹式靠背管測量結果的影響試驗時，被測'（流流速不變的情況卜，改變反吹氣流流速做測M:試驗.然后再選定另一被測氣流速度作多組試驗.對這些試驗數據進行分析，作Ml如圖3所示的曲所。圖中橫坐標為反吹氣流壓力，縱坐標為有反吹氣流時按=心籍計算所得的速度與無反吹氣流時所測得的速度之比。從圖3中可看出,2種速度之比比隨反吹氣流壓力增大而增大,而且隨著被測氣流速度增加,曲線逐漸平坦.即被測流速度越小.曲線越陡，即1值越不穩定。而被測'（流速度越大.曲線越平坦，即k值越穩定如圖3中實際速度為41.2r

14、n/s的曲線,測16速度與實際速度之比隨反吹壓力改變而改變幗度最小。由于試驗過程的k柴性.測段受多種因素共同影響，被測氣流速度越小.其剛件越差.流場越容易受反吹風氣流影響.LL隨擇反吹鳳壓力增大，其影響越強烈，故而亦伉很不穩定：而被測氣流速度越大.其剛性越好流場受反吹風影響也就不大，因而Atfl也就相對穩定。cos-y-f)2心一r+備由伯努里方程得:葉/月=9。（"：頊）由式（9）JI0）得：I2國"L"戶芍"一材I&U«=tr-TrrpQ(12)-B-36.1m.s-M-31.39m/s-21.8fn.s£s16.61m/

15、's13.15nvs反吹氣流壓力/Pa150020002SOO3000圖3不同速度下測量結果前血己推得，有反吹,流存在時次風流速卜應按下式汁算：（）6）p'式中A/，為動壓；p'為反吹氣流壓力血按無反吹氣流時.流速況=4V哥-.則二者之比為:=Am（17）VAp-p2由此可知.按無反吹氣流令:背管公式汁算所得的速度U1.與按有反吹氣流靠.背管公K汁算所得的速度虹之比月隨反吹慶力的增大而增大，M變化幅度與Ap有關.當字較大時，變化幅度較小.曲線較平坦從圖3中還可看出,在同樣的反吹氣流壓力F.來流速度越大.則按原公式所得的速度與耳實速度之比理小按無反吹芋背n公式計算所得的來

16、流速度心與按“反吹氣流靠背管公式計算所得的速度g之比/3.在相同的反吹壓力P'下,隨/，的增大而減小。來流速度較大時（同樣的反吹壓力也將變小。4.3.2反吹風風壓對反吹式靠背管測量的影響反吹風風壓同樣會對被測氣流流場造成影響.II.反吹風風壓越大，則被測流場波動越大.如按無反吹氣流時靠背管的公式計算.易造成左值波動（見圖4）。而按rnfifii所推得的有反吹氣流存在時的尊背管公式訂律所得速度基本不隨反吹壓力變化而變化.Il'jjX實速度基本玫擬1后，二者之比基本住1附近但如反吹氣流壓力過高.可能會減弱來流的影響.使測ht怙確任變*試臉艮IV1，反吹壓力-般保持在全壓值的2倍以下

17、。4.3.3最小反吹壓力的確定在換背管中增加反吹氣流的主要日的是防止煤圖4不同壓力下測量結果粉顆粒沖入靠背代測壓孔中。但如果反吹氣流過小,則無法將煤粉顆粒吹出因此,為保證將煤粉顆粒吹出,必須保證定的反吹ht.即變保證-定的反吹壓力試5僉表明.反吹壓力至少要:比全壓孔壓力大240Pa才可將煤粉顆粒吹出。5結束語（1）經試驗研究認為.利用現成的摧背管改造而成的反吹式VA7T管是測早:含粉氣流速度的仃效F段.它不僅“I右效彌補純'（力測速裝n的不足（堵塞問j®）,而且測技粘度完全可達到工業應用要求。（2）利用反吹式靠背n測址含粉氣流速度時必須注意:反吹風壓或反吹風流速應詁宜.過大則

18、造成誤差過大.過小則仍有可能造成堵塞，一般應將反吹壓力保持在仝壓值的2倍以F.反吹壓力至少要比仝壓孔Hi力大240Pa參考文獻1岑可法.銅爐燃燒試驗研究方法及法Id技術IM.北京:水利電力出版社.I9R7.2燔洽馀鐘。.施作力學M.北京:機錢工業出版社,1980.（貴任編輯孫家娠）Flowvelocityon-linemonitoringsystemofpulverizedcoalborneairofutilityboilerANGuo-yin',BIANJiang1,FLGang2,ZHANGWan-de',LILYong-gang',LilJun-qiang1,ElJian-zhong2,PENGBo1(1.HebeiElectricPowerTestandResearchInstitute.Shijiazhuang050021.China:2.MatouPowerPlant.Handan056044.China)Abstract:IoavoidIhepluggingofprimanmeasununentelrnwntisakeyproblemtotherealizationofflowvelocityon-lineinonitoringofpulverizedcoalborne-airofutilityboilrr.Thi<paperint