锅炉给粉浓度监测系统的研究及应用

锅炉给粉浓度监测系统的研究及应用

　云南电力技术锅炉给粉浓度监测系统的研究及应用范玉刚1魏薇2（1.昆明理工大学，云南昆明650031 2.云南电力建设监理咨询有限责任公司，云南昆明650224）一种火电厂给粉浓度在线监测系统，该系统用于监测燃烧器喷口处的煤粉浓度状况，帮助运行人员调整锅炉燃烧，使风粉均匀合理达到使锅炉安全经济运行目的。

　　燃煤锅炉燃烧的稳定性、经济性及可靠性与煤粉浓度的大小及均匀性关系很大。锅炉运行中飞灰可燃物偏高、炉内局部结焦、燃烧器损坏、过热器和再热器管壁超温等都受到煤粉浓度不均的影响。

　　调整好每个燃烧器的粉量配比浓度，对煤粉着火、燃烧、锅炉火焰均匀性都有好处，并能消除炉内速度场、温度场、热流场的异常，缓解和避免燃烧不稳定造成的锅炉灭火、炉内局部结焦和过热，过热器和再热器超温爆管等影响锅炉安全运行的现象。

　　通常，燃煤电厂锅炉运行人员根据给粉机电压、转速及一次风静压等参数来组织和调整燃烧，但这很难准确反映入炉的一次风量和煤粉量的多少及均匀程度。因此，对锅炉燃烧系统进行实时在线监测及故障诊断非常迫切和重要。

　　煤粉浓度是根据能量平衡理论确定，测量系统见。浓度方程必需满足两个条件：1）一次风为热风；2）经混合后热风与煤粉已经充分混合，且达到动态热平衡。

　　1.1煤粉浓度测量原理bookmark2建立平衡方程组注：Gm―煤粉的质量；Gi―热空气的质量；Gh―风粉混合物的质量；Cm―煤粉的比热；Ci―热空气的比热；Ch―风粉混合物的比热；Cm―风粉混合物温度下的煤粉比热；Ci―风粉混合物温度下的空气比热；tm―煤粉温度；ti―热空气温度；th―风粉混合物温度。

　　~（3）方程组令可得此外，根据煤粉浓度的定义是单位质量气体中所含有的煤粉质量，设煤粉浓度为U变换（4）式并代入到（6），可得到K一K最后将（5）式代入（7）得kg煤kg风（8）式为煤粉浓度的计算式。

　　若要求出单位体积空气中含有的煤粉质量，可按下述推出。

　　kg煤m3风设：为单位体积的煤粉浓度；Vk为单位体积空气；Pk为空气密度；GK为单位体积中的空气质量，则可以看到：单位体积煤粉浓度就等于单位质量煤粉浓度乘以空气的密度。

　　1.2热平衡测点的选择60kg/kg）时，热平衡测点距离混合初始点长=1.9m；其它工况下的热平衡点至初始点的长度L可用下式推算：0.925；/2=0.009；/3=1.557；f4=一0.038；U为一次风速；W/为煤粉的含水分（%）d0为煤粉细度；Dp为一次风管内径。

　　2系统构成及功能工控机是整个硬件系统的核心部分，它接受锅炉的各种运行参数信号，对这些信号进行各种预定的运算。工控机系统由工控机、CRT显示器、打印机、键盘、DA/AD转换板等部分组成，其中DA/AD转换板选用PC―1232IK―IV板。

　　信号转换箱内装有信号转换板。信号转换板接受一次仪表送来的电流和电压信号，并把电流信号转换成电压信号，把毫伏级电压信号放大为0~5V电压信号。

　　说明该转换板是为IBM―PC/AT及其兼容机配套使用的通用AD/DA转换板，该板设计成多功能板，可以作为数据采集或控制板使用21.1PC― 1232IK―IVAD/DA转换板的功能该转换板能接受32路单或16路双端的模拟输入信号。模拟输入信号可以是单极性或双极性，单极输入信号范围有0~5V和0~10V两种，双极性输入信号范围有一5时间为22Ms. 2.1.2PC―1232IK―IV的端口地址的设定SW开关确定板选地址示意图地址可用开关SW进行选择，可以从00XH~FFXH之间进行选择H表示16进制数，X的值为端口号，前两位是板选地址，由SW开关的位置确定。SW由8只微型开关组成。如所示。

　　表1PC―1232K―IV端口功能表端口地址功能说明AD通道控制寄存器AD输入/DA输出低4位AD输入/DA输出高8位未使用码，开关A11代表最高位，开关A4代表最低位，开关接通位置表示“0”，开关断开表示“1”。例如所示开关的位置表示板选地址为61XH，端口地址为610H到61FH.生产厂出厂时设定地址即为610H到61FH. 2.1.3数据采集程序PC―1232IK―IV变换板采集功能是基本功能。程序运行时首先选择A/D变换通道，即outport（614H，Y）其中Y是要选通的通道号。然后检查A/D变换状态寄存器的状态码位（第0位），如果状态码位等于“1”，表示变换还在进行，如果状态码位等于“0”，A/D变换已经完成，可以读取变换后的数据。

　　采样程序模块位于计时器控件中。具体程序如下：（614h，y）；//选择变送器的通道号，并启动A/D变换板硬件进行直接的操作，为了解决这个问题，可用VisualCH~~+编写动态连接库。在这个动态连接库中，包含了读端口和写端口的子程序。其中的out-portb―1232（）正是动态连接库中的子程序。

　　22煤粉浓度测量系统功能一次风速均匀的情况下，运行人员通过对一次风管煤粉浓度、煤粉混合温度的监视，调整给粉机转速的高低，使四角煤粉浓度基本保持均匀，避免炉内局部结焦和局部过热。

　　22.1锅炉风粉系统故障诊断风粉混合温度高于一次风热风温度。

　　诊断：一次风管内煤粉自燃风粉混合温度与一次风热风温度相同或接近，且风粉浓度趋于零。

　　棒图上部是主控制界面，可以用来选择显示煤粉浓度棒图和历史曲线界面图，根据需要可以打印历史曲线。棒图中的每个棒条都对应一个一次风道，棒条下面的数字对应一次风道管号，棒条上的数字显示当时的煤粉浓度，棒条的高度对应煤粉浓度的大小。煤粉浓度界面图具有报警功能，当煤粉浓度出现异常，代表煤粉浓度的棒图颜色随之发生变化，从视觉上给予运行人员以提示。当煤粉浓度偏高时，棒条超出上限的部分用黄色显示，当煤粉浓度偏低时，棒条用蓝色显示，当煤粉浓度适中时，棒条用绿色表示。

　　3结束语现场运行情况表明，锅炉给粉浓度在线监测系统可以有效监测火电厂燃煤锅炉风煤配比运行情况，帮助运行人员准确调整锅炉燃烧配风，使锅炉运行达到配风均匀，燃烧稳定，防止堵管的目的。