直吹式制粉系统煤粉取样准确性因素分析2011

1、直吹式制粉系统煤粉取样准确性因素分析摘要：介绍了煤粉细度及测量煤粉细度意义，分析了影响直吹式制粉系统煤粉取样准确 性的主要因素，为各火电厂直吹式制粉系统选择煤粉取样装置提供了一定的参考依据。关键词：煤粉细度 直吹式 笛形管 等速取样 差压计1 前言 煤粉细度是煤粉的品质之一，它是指煤粉的粗细程度。工程上通常用专用的筛子对 煤粉进行筛分，留在筛上面的粗粉重量占筛分前煤粉总重量的百分比即为煤粉细度。火 电厂专用筛子的孔边长有 90 微米和 200 微米两种，筛分煤粉所得细度分别用 R90、R200 表示。 R90 值越大，说明煤粉越粗，反之越细。煤粉细度是锅炉燃烧调整的重要参数，对锅炉燃烧有重要的

2、影响。煤粉越细，煤粉 燃烧越完全，未燃尽碳热损失 q4越小，锅炉效率高，但制粉电耗（一次风机、磨煤机及 给煤机电耗 ）、金属消耗会增加，另外还会使煤粉着火提前，炉膛火焰中心降低，有可 能烧坏燃烧器喷口；反之相反。因此对于一定的煤种和锅炉设备，入炉煤粉的细度要控 制在一个合适的范围内，既保证了煤粉燃烧完全，又保证了制粉电耗及金属消耗要小。 因此对于煤粉炉来说就需要经常性地、准确地测量煤粉细度，从而才能够做到有目的、 有计划地调整锅炉燃烧，实现锅炉的最佳运行方式，达到节能之目的。直吹式制粉系统由于没有煤粉仓， 因此为了确定煤粉细度只能从一次风管中取得煤 粉试样进行测定，那么如何从一次风管中获得具有

3、代表性的煤粉试样将成为关键。我们 只有找到了影响直吹式制粉系统煤粉取样准确性的主要因素，才能在实践中对症下药、 有的放矢地采取措施，以保证煤粉取样的准确性，为判断锅炉的燃烧及热力计算提供准 确无误的信息。影响直吹式制粉系统煤粉取样准确性的因素主要有：取样装置的类型、取样时的非 等速取样、取样器的现场安装位置等。下面着重给予分析。2 一次风管内气粉混合物流动状态分析研究表明，气固两相流在一次风管中流动的雷诺数达到 105及以上时（经计算一次风 管内两相流的雷诺数均大于 105） ，管道中煤粉颗粒的分布可以认为是以一次风管中心为 对称分布的多个同心圆，如图 1 所示。因此可以从管道直径方向上对称分

4、布的若干采样点进行多点取样，例如在全直径上或半径上取样，如图2、图3所示。这样采集的样品就代表了整个一次风管内煤粉的整体特性。图1管道中煤粉颗粒的分布图2全直径上取煤粉图3半径上取煤粉3取样时非等速取样对煤粉取样准确性的影响3.1等速取样分析等速取样就是在取样时保证取样管内(称内压)、管 外(称外压)压力相等，此时取样管内工质速度与粉管 内工质速 度相等。在实际取样 时通过 调整取样器进 气量 的大小，辅以观察差压计的示值是否为零来实现。为什么取样时必须要保证内、外压力相等-等速取样呢？图4所示为等速取样(wo=wx) o由能量方程式：2 2wo p /2+p 0= Wx p /2+P x式中

5、：wx、wo-取样管、粉管内工质速度，m/s;图4等速取样Wo=wxpx、po-取样管、粉管内压力，Pa；得知差压计为零时，px=po，此时wx=wo，即取样管、粉管内工质流动速度相等。此时所取煤粉试样完全具有代表性，这是因为等速取样的实质是取样管内工质流动的状况和粉管内工质流动状况完全相同。3.2非等速取样分析图5(a)(b) 表示非等速取样w w w vwo由图5(a)知，w wo、pxv po，取样管速 度大于一次风管速度，取样管压力小于一次风 管压力，则会在取样管嘴处造成煤粉气流的收 缩现象，此时边缘流束中夹有的一部分粗煤粉 会因惯性力的作用而脱离正在改变流向的收缩气流，(J ( C

6、)图5非等速取样 wx丰wo因而导致煤粉样品中细粒组分的增加，这样所取试样比实际煤粉细。同样道理，如果Wx V w、px po，取样管速度低于一次风管速度， 取样管压力大于一次风管压力， 取样管嘴处会出现煤粉气流向四周扩 张的现象，如图 5(b) 所示，此时改变流向脱离管嘴的流束中，会有部分粗煤粉受惯 性力的作用冲入取样管嘴，因而增加了样品中的粗粒组分，所取试样比实际煤粉粗。图 5(c) 表示取样管口未正对煤粉气流，此时即使保持等速，也可能有粗煤粉颗 粒受惯性力的作用从管嘴边缘滑过而造成误差。4 取样装置类型对煤粉取样准确性的影响直吹式制粉系统煤粉取样装置可分为以下几类。4.1 按照取样装置是

7、否固定在粉管上分类 分为移动式和固定式两种。移动式不直接固定安装在粉管上，每测一根一次风管需要移动压缩空气和取样器等设备，比较麻烦也容易损坏仪器。而固定式取样器直接安装在一次风 管上，由一套推进装置完成取样管的进退，要取哪个磨的煤粉，直接操作固定式等速煤粉取 样器即可，比较方便，而且仪器也不容易损坏，使用寿命长。4.2 按照取样口个数分类 分为单孔取样和笛形管多孔取样。单孔取样是老式取样器，笛形管多孔取样是新式取样器。从一次风管内气粉混合物流动状态分析结果可看出，多孔取样比单孔取样更加准确，因 为它采样点多，更具有代表性。4.3 按照取样器上安装的表计分类 一是什么表计也没有，仅仅依靠一次风正

8、压的作用惯性的将煤粉撞击在粉罐内，这种取样器最不准确，所取样品肯定比实际的煤粉粗。二是装压力表的不能真正实现等速取样的煤粉取样器。这是因为压力表只有一个进气接 口，它不能同时接取样管内压力 (内压)、粉管压力 (外压) ，它只能代表进空气的压力，无法 做到等速取样，更不能适应锅炉变工况。三是装有差压计的能真正实现等速取样的煤粉取样器。 因为它有两个接口 ，一个接内压， 一个接外压。取样时只要通过调节取样器进气量的多少使差压计示值为零，就可方便实现等 速取样，同时适应锅炉变工况，因为锅炉工况变化时一次风管内工质流动速度有所变化。4.4 按照取样管的弯曲程度分类 分为平头式和弯头式，取样管是直的称

9、平头式，弯的称弯头式。目前电厂主要用平头式。5 取样装置安装位置对煤粉取样准确性的影响任何准确的取样器，如果安装位置不当也会影响煤粉取样准确性。取样位置的选择是一 个要综合考虑取样准确性的要求、现场粉管安装情况、操作人员取样的方便性等几个因素后 所确定的。对有些粉管直管段很短的管道要确定取样器安装位置确实是一件很难的事情。总 的原则是：首先要保证取样的准确性，其次才考虑取样的方便性。准确性方面的要求：DL/T942-2005直吹式制粉系统煤粉取样方法中规定，取样位置要选 择在距上游局部阻力件5倍粉管直径以上，可有时在现场很难做到。因为 300MWV600MV机组 的一次风管直径大约在0.42-

10、0.65m之间，按此要求取样位置要选择在粉管直管段的3m以上，这样就给实际取样人员带来了极大的不便，同时现场有些粉管直管段很短，也没有那么长。鉴于此种情况，在现场实际安装时，取样位置首先要选择在直管段上，距上游阻力件3-5倍粉管直径左右，下游阻力件2-3倍粉管直径左右，并且要尽量避开弯头。如果实在避不开弯 头，也要安装在距弯头较远且在管道弯曲的外侧，同时要进行修正。有条件的话在两个“正 交”的直径方向上安装2台取样装置取样。下面用实例来说明。XXXX电厂#1锅炉设有四台磨，每台磨有六根粉管，纯前墙布置燃器，从下往上依次是A、 B C、B煤粉取样装置安装的是笛形管式等速煤粉取样器。C、D磨出口粉管直管段较长，容易安装，而A、B磨出口粉管直管段很短，尤其是 A磨不足3m初次安装时，由于重点考 虑了取样操作的方便性，忽视了取样的准确性，致使A、B磨取样结果R）。之值出现了不可信的结果。后来重新安装取样装置后再取样，结果R