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循环流化床锅炉仪表流量计选型选购


文章日期:2017-06-23|阅读数:次


摘要 :能够实现循环流化床锅炉的自动控制,通过热工专业根据工艺的需求,依据现有仪表的工作特点,完成锅炉测点位置的布置,并详细介绍了循环流化床锅炉自控体系设计的相关问题。在能够满足工艺测量的要求的前提下,该方案介绍了相关热工仪表的工作方式,同时也减少了投资费用,使现场仪表的安装有利于工艺的运行和仪表日常的维护。锅炉自动控制系统投入生产后要求运行效果良好,并且能够达到工艺对控制要求的目的。

  循环流化床锅炉 CFB(circulating fluidized-bed)锅炉应具有燃料良好、绿色无污染、承担负荷大的好处,所以循环流化床锅炉在世界各地都得到了快速的发展。随着 CFB 锅炉体系优化的不断进步,在要求安全、经济合理的前提下,对自动化控制的程度的要求也越来越高,而如何对仪表进行选型也变的越来越重要。
 
1、自控系统简介:
  依据 40 t/hCFB 锅炉厂商生产的锅炉设计测点和热工专业的特点,可以把锅炉体系分成锅炉烟气体系、燃料体系,锅炉的燃料主要含有蒸汽体系、锅炉供给水体系、水中除氧体系、疏水体系、循环水脱盐水体系、自动排放污水体系。在这个工程中通常运用多台锅炉共同使用,笔者用 2 台 CFB 锅炉为例子,开展测点统计,见表 1。从安全可靠、技术先进、经济合理的目的出发,对现场实际的温度测点、压力测点、流量测点、物位测点、分析测点、输灰气动阀门展开仪表选型设计。制造 CFB 锅炉的过程较为复杂,需要的测点与自控制线路比较多,所以在自动控制体系中用到了 DCS 控制系统,生成的系统如图1所展示。
  依据远程控制的仪表检测点提供的点数和工程师站组态 DCS 点的个数,***后计算出控制回路是210 个。依据能够控制的回路情况,依照 HGT20573-2012《分散型控制系统工程设计规范》,能够使 CFB 锅炉出现控制体系的规模 :4台操作人员站、1个 I/O 机柜、2个扩展的机柜、1台工程师操作站站、3台打印机操作、1个网桥。其中,操作员站操作和工程师操作站并且和打印机都在操作室里面,机柜操作和网桥操作都位于锅炉机柜屋内,机柜室配套的有 UPS 操作柜。仪表设计用电量为 15KV•A,两路供电,互为冗余,1线路是 220V 交流,1线路是 380V 交流。


表 1   2 台 G F B 锅炉系统监测点统计  
               
系统 温度 压力 流量 物位   分析 气动阀
               
烟气系统 4 6 3 6 0 4   4 0
               
燃料系统 4 1 4 6 0   0 0
               
燃料主蒸汽系 1 7 1 0 4 0   0 0
             
给水系统 2 4 4 4   0 0
               
给水陈氧系统 2 1 0 0 2   0 4
               
疏水循环水 3 5 3 1   0 0
               
脱盐水系统              
               
排污水系统 2 2 1 1   0 1
               
合计 7 6 8 1 1 8 1 2   4 5
               


图 1	系统配置示意图


图 1 系统配置示意图
 
2、仪表选型设计:
   选择仪表类型的依据 HG/T20507-2014《自动化仪表选型设计规范》,现场热工仪表以 DDZ -Ⅲ为主。下面简单介绍 CFB 锅炉体系仪表选型和实际安装。

2.1、温度仪表选型及安装:
   在选择温度类型的仪表中,工作温度长期在 400 ℃下时,一般选择用热电阻装置,400℃以上时,普遍选用热电偶装置。由于锅炉炉膛里面具有温度高、煤粉流动速度快、况且尘灰多的特点,如果仪表选型不合理或者插入的深度设计不合理,就会造成生产运营成本的提高,甚至对工艺操作人员有一定的人身损害。
   所以在此设计中,针对这样的实际工况用装配式法兰,装配安装耐高温耐磨损型热电偶,热电偶材质一般会使用经济实惠的 K 型铠装镍铬 - 镍硅热电偶,套管一般使用 310S 材料制作,以保障热电偶的使用寿命。锅炉炉筒的表层温度测量常用一片式温度传感器装置,一片式探头的直径 D=8 mm,贴片高度是 H=12 mm,其他的远传温度传感器的选型,一般是铠装用螺纹的形式在外面固定。
   热电偶的插入深度应根据工艺要求设计,插入的深度不同,会对测量的度、使用的寿命造成影响。由于锅炉本身的不同结构部位,比如,内壁和保护层的宽厚度不一样,温度装置仪表能进入的深度必须依照锅炉保护层的宽厚度和工作时的实际情况确定。例如炉膛 :锅炉的内壁厚度一般是 60 mm,保温材质厚度是 80 mm,保护锅炉的内壁板厚度是 80 mm,则保护套管需要延伸外部 240 mm。为了能够得到准确的测量温度,并且使温度装置仪表的使用寿命增加,所以要伸入锅炉内壁 100 mm 是***合适的,因此***后温度计装置则需要深入 560 mm。完成插入深度的测试后,一般要有锅炉生产厂家确认合格,才能订货。在选择别的温度装置仪表时,也要依照相应的标准规范,根据上面描述的步骤进行选型。

2.2、压力仪表选型及安装:
  循环流化床锅炉的内壁、能够分开的装置进口压力的测点,压力装置仪表选型的过程中要想到温度高、流速快、颗粒粉尘相互混合的实际状况,本着安全可靠、成本低及工况稳定能满足工艺要求的原则,仪表装置一般选择用压力管引压、单晶硅谐振式的压力装置变送器。在进行安装和生产过程中,要解决防止导压管堵塞和除去粉尘等相应工作。针对实际情况进行防止堵塞处理的基本措施有两种 :种是安装的方式依照 HG/T2158-2012《自控安装图册》中,HK03-R031 带除尘装置器的压力表安装的设计图。不过这种安装情况比较复杂,泄漏的工艺介质比较多,进行维护时也比较复杂。第二种安装方式增加反吹扫气防止堵塞装置,这种安装的方式基本上可以防止堵塞,但是安装成本也较大,还必须有稳定的仪表气源供应,操作吹扫过程把握要准。但在锅炉实际运行时,大多数的防止堵塞的反吹扫气装置常常会成为闲置没用的装置。
 
2.3、流量仪表选型及安装:
  CFB 锅炉一次风和二次风测量试验的工作中,由于多数的锅炉生产厂家装置的直管段管道线比较短,大多数测量风量的流量计要求前后管道的直管段在管道直径的2倍以上,风流速大,所以,在这种设计选择流量测量一次表的时候,应采取抗震漩涡流量计,如果不考虑仪表的抗震能力,否则可能会影响仪表测量的准确度。
 
2.4、物位和分析仪表选型及安装:
   在安装锅炉汽包液位和联排液位检测时,由于汽泡的温度在 253 ℃(40 t/h 的锅炉)左右,联排温度在 170 ℃左右,所以在液位测量时,必须安装平衡容器。检测炉膛内的燃烧状况,需安装氧化锆检测炉膛内的氧含量,依照锅炉内壁深度是 700 mm,并且需要安装防尘过滤的相应装置。
   原来设计的输灰阀是阀体和气体同为一起的,包含填料函,因为填料函的老化,导致灰尘有可能泄漏,经过连接的壳体扩散出去,在气缸活塞工作过程中产生磨损,同时在气缸两侧漏气,从而使气缸发产生故障,***后使输灰阀动作受阻。另一个不能不重视的问题就是 :粉尘会从气源管内部沿着气源管线进入到共同控制箱直接破坏电磁阀的正常工作,这也是输灰系统经常出现的问题。

 
3、输灰阀发生故障造成的后果:
 
(1)输灰阀经常出现故障,使阀的更换时间频繁,增加了现场仪表维护人员的工作量。
 
(2)拆卸管道时会使里面的粉尘扩散,造成污染环境,并且对相关的仪表维修人员健康造成伤害。
 
 
4、改造方案:
 
(1)设计总体的思路 :把输出灰阀整体设计密封的填料改用为敞开式填料设计,这样灰尘就不能进入气缸。填充材质泄漏时可以直接用肉眼判断,对填料固定和更换有一定的作用。
 
(2)输灰阀气缸和阀体连接板之间应该有 100 mm 间距距离,利于独立的填料固定和观察。
(3)安装输灰阀气缸和阀体连接板双头螺栓,这样利于固定气缸和阀体两者之间的连接。
 
(4)新安装的阀体和气缸连接必须加大阀杆的长度到 100 mm,它的阀杆两头仍然是和插板线、活塞连接的。
 
(5)把封闭式填料改成敞开式填料安装,必须在阀体上扎孔串丝,然后加工新填料压盖来固定填料。
 
 
5、运行效果:
 
(1)例如,40 t/h 的循环流化床锅炉除灰尘系统为了保障社会的稳定运行,应当重点布局城市的消防设施,建立专业的应急消防体系,科学设置城市应急消防体系,并对城市的消防人员进行定期


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