鍋爐給粉濃度監測系統的研究及應用

　云南電力技術鍋爐給粉濃度監測系統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測系統，該系統用于監測燃燒器噴口處的煤粉濃度狀況，幫助運行人員調整鍋爐燃燒，使風粉均勻合理達到使鍋爐安全經濟運行目的。

　　燃煤鍋爐燃燒的穩定性、經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、爐內局部結焦、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，并能消除爐內速度場、溫度場、熱流場的異常，緩解和避免燃燒不穩定造成的鍋爐滅火、爐內局部結焦和過熱，過熱器和再熱器超溫爆管等影響鍋爐安全運行的現象。

　　通常，燃煤電廠鍋爐運行人員根據給粉機電壓、轉速及一次風靜壓等參數來組織和調整燃燒，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，對鍋爐燃燒系統進行實時在線監測及故障診斷非常迫切和重要。

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

　　1.1煤粉濃度測量原理bookmark2建立平衡方程組注：Gm―煤粉的質量；Gi―熱空氣的質量；Gh―風粉混合物的質量；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，根據煤粉濃度的定義是單位質量氣體中所含有的煤粉質量，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量，則可以看到：單位體積煤粉濃度就等于單位質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為一次風管內徑。

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

　　信號轉換箱內裝有信號轉換板。信號轉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。

　　說明該轉換板是為IBM―PC/AT及其兼容機配套使用的通用AD/DA轉換板，該板設計成多功能板，可以作為數據采集或控制板使用21.1PC― 1232IK―IVAD/DA轉換板的功能該轉換板能接受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，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.生產廠出廠時設定地址即為610H到61FH. 2.1.3數據采集程序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變換狀態寄存器的狀態碼位（第0位），如果狀態碼位等于“1”，表示變換還在進行，如果狀態碼位等于“0”，A/D變換已經完成，可以讀取變換后的數據。

　　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~~+編寫動態連接庫。在這個動態連接庫中，包含了讀端口和寫端口的子程序。其中的out-portb―1232（）正是動態連接庫中的子程序。

　　22煤粉濃度測量系統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、煤粉混合溫度的監視，調整給粉機轉速的高低，使四角煤粉濃度基本保持均勻，避免爐內局部結焦和局部過熱。

　　22.1鍋爐風粉系統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，棒條下面的數字對應一次風道管號，棒條上的數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，當煤粉濃度出現異常，代表煤粉濃度的棒圖顏色隨之發生變化，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結束語現場運行情況表明，鍋爐給粉濃度在線監測系統可以有效監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整鍋爐燃燒配風，使鍋爐運行達到配風均勻，燃燒穩定，防止堵管的目的。