一种干式排渣机冷却风量的测量及评价计算方法
技术领域
本发明涉及一种锅炉辅助设备性能评价的技术领域，是一种燃煤锅炉固态排渣干式排渣机冷却风量的测量及评价计算方法。
背景技术
湿式捞渣机与风冷式干式排渣机相比，除了浪费水资源外，对于容易炉膛大面积结焦的锅炉，存在一个重大运行风险，即大量焦块落入水封槽时，产生大量蒸汽，容易引起炉膛负压、燃烧器火检强度、汽包水位等参数剧烈波动，进而引发锅炉MFT动作，锅炉灭火。但也有一个显而易见的优点，湿式捞渣机的炉底漏风几乎没有。
随着风冷式干式排渣机技术的不断成熟，河北省南网部分电厂为了降低锅炉运行灭火风险，将湿式捞渣机更换为干式排渣机，同期，由于环保要求越来越严格，基本都进行了燃烧器低氮改造、脱硝改造、空预器冷段改造、低压省煤器改造等一系列技术革新，锅炉运行几年后，参数对比发现锅炉排烟温度比前几年偏高8-10℃，其中一条怀疑就是干式排渣机造成的炉膛底部漏风偏大所致，查阅相关标准JB/T12120-2015《风冷式干排渣系统》，其中5.1.5表述“系统在正常工况下，干排渣系统冷却空气进入炉膛的空气量不宜大于1.0%锅炉燃烧总空气量”，但标准中6.3.3“系统冷却空气量的测定与计算”在现场测试中根本无法实现，因此需要发明一种新测量方法，用于评价干排渣系统的性能。
发明内容
本发明提供了一种燃煤锅炉固态排渣干式排渣机冷却风量的测量方法，弥补了现有技术的不足，让干式排渣机冷却风量测量具有了可操作性。
本发明的技术方案：
炉膛出口氧量是由煤种、煤量、风量决定的，当煤种和煤量一定时，进入锅炉的风量大时氧量就大，反之亦然，对于配备中储式制粉系统的锅炉而言，进入锅炉的风量包括：一次风量、二次风量、三次风量、炉底漏风（即干式排渣机冷却风量）、炉膛漏风、氧量表前烟道漏风等几部分组成。当机组负荷不变时，锅炉总煤量不变，如果保持炉膛出口氧量不变，进入锅炉的风量就需要保持恒定不变，如果炉底漏风变小，可以人工控制增加送风量。增加的风量，绝大部分进入了炉膛，一小部分漏入了烟道中。其中进入炉膛的即为炉底漏风的风量大小，即干式排渣机的冷却风量。
一种干式排渣机冷却风量的测量及评价计算方法，包括以下步骤：
第一步：测量试验前期准备工作
（1）炉膛出口氧量、一次风机风量、送风机风量进行标定工作，确定DCS表盘数据显示准确。
（2）提高粉仓粉位。
（3）活动锅炉冷灰斗液压关断门，确保开关灵活。
（4）检查炉膛密封情况，关闭所有看火孔，避免炉膛漏风。
（5）准备足量的恒定煤种。
第二步：确定锅炉稳定运行的条件：
（1）机组保持额定负荷稳定运行具备4小时能力。
（2）试验期间制粉系统全部停运，挡板关闭。
（3）关闭连排阀门，停运烟气余热利用系统。
（4）炉膛负压自动投入，炉膛出口氧量自动解除，改为手动操作。
第三步：将机组负荷调整至额定负荷后
此时炉膛负压保持在-50Pa左右，氧量保持在4%左右，稳定运行30分钟，记录锅炉运行数据，包括一次风风量（AQ1（t/h）、BQ2（t/h））、送风机风量（AQ2（t/h）、BQ2（t/h））、炉膛出口氧量、炉膛负压、排烟温度等运行参数；并测量空预器进、出口氧量，计算两侧空预器漏风率（ηA、ηB），测量过程用时60分钟。
第四步：记录完运行参数并测量完空预器进出口氧量后
逐步将冷灰斗液压关断门全部关闭。炉膛出口氧量逐步变小，全部关闭关断门后出口氧量由于关断门不严仍然存在下降趋势，随着灰渣的堆积，关断门的漏风缝隙不断被掩埋，当氧量趋于平缓时，认为炉膛底部即干式排渣机的冷却风量基本为零。这段时间基本需要30-60分钟，但最长时间不应大于3小时，否则终止测量试验，避免发生影响锅炉排渣故障的发生。
第五步：保持一次风风机出力不变
逐步增大两侧送风机出力，过程保持炉膛负压不变，直至炉膛出口氧量恢复到4%左右。记录锅炉运行数据，包括一次风风量（AQ’1（t/h）、BQ’2（t/h））、送风机风量（AQ’2（t/h）、BQ’2（t/h））、炉膛出口氧量、炉膛负压、排烟温度等运行参数，并测量空预器进出口氧量，计算两侧空预器漏风率（η’A、η’B）。
第六步：记录运行数据并测量完空预器进出口氧量后
通知运行人员逐步打开液压关断门，并根据炉膛出口氧量变化，逐步降低送风机出力，使锅炉运行恢复到习惯操作下运行，测量试验结束。
第七步：额定负荷下进入炉膛的风量计算
忽略极少量的炉膛漏风，关闭液压关断门后进入炉膛的一次风和二次风量之和除去一少部分漏入烟道外，其余部分即为锅炉额定负荷下进入炉膛的燃烧风量Qr，其计算公式为（AQ’1+AQ’2）*（1-η’A）+（BQ’1+BQ’2）*（1-η’B）（t/h）。
第八步：额定负荷下干式排渣机的冷却风量的计算
风机增量风量一部分漏进了烟道，大部分进入了炉膛，进入炉膛的增量风量即为干式排渣机的冷却风量Ql为（AQ’1+AQ’2）*（1-η’A）+（BQ’1+BQ’2）*（1-η’B）-（AQ1+AQ2）*（1-ηA）+（BQ1+BQ2）*（1-ηB）（t/h）
第九步：冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率的计算
冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率为Ql/Qr。
进一步的，第一步中，前期准备工作中（1）风机风量和氧量标定工作在锅炉额定负荷下进行，取两个工况的平均值即可；（2）提高至最高粉位，满足锅炉4小时的燃烧量，避免启动制粉系统，是为了避免发生制粉系统漏风并进入炉膛燃烧系统；（3）确认液压关断门是否关闭到位，否则试验前功尽弃；（4）燃用煤种稳定是试验的基础。
进一步的，第二步中，运行条件（1）应提前向中调提出申请并得到批准；（2）停运烟气余热利用系统和连排，目的是为了保证热力系统不受非量化因素影响；（3）炉膛负荷保持稳定，保持烟道和炉膛的微小漏风量不变。
进一步的，第三步中，记录重要数据，风机流量需要或者换算成t/h。
进一步的，第四步中，氧量降低，最终趋于平缓是判断液压关断门缝隙是否掩埋，漏风基本为零的判断依据。
进一步的，第五步中，炉膛出口氧量恢复到起初的4%，这一点不容易做到非常准确，上行和下行调整到4%，取两次风量的均值，降低误差。
进一步的，第七步中，进入炉膛法燃烧风量计算考虑了空预器漏风情况，这样降低了误差，计算公式并不是严格推导而来，经多数据比对，其误差在1%以内。可以根据冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率判断干式排渣机的性能。
进一步的，第八步中，锅炉参与燃烧的风量主要三部分组成，一次风、二次风和干渣机冷却风量，总煤量和炉膛出口氧量不变，即表明参与燃烧的总风量不变，干排渣系统的冷却风量就等于一二次风进入炉膛的风量增量。
本发明的有益效果：
本发明计算简单，评价可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图中，1-干式排渣机、2-液压关断门、3-一次风机、4-送风机、5-一次风机流量计、6-送风机流量计、7-炉膛出口氧量表计、8-空预器入口氧量测点、9-空预器出口氧量测点、10-空气预热器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以下结合附图对本发明的技术方案、结构作进一步详细的说明。
炉膛出口氧量是由煤种、煤量、风量决定的，当煤种和煤量一定时，进入锅炉的风量大时氧量就大，反之亦然，对于配备中储式制粉系统的锅炉而言，进入锅炉的风量包括：一次风量、二次风量、三次风量、炉底漏风（即干式排渣机冷却风量）、炉膛漏风、氧量表前烟道漏风等几部分组成。当机组负荷不变时，锅炉总煤量不变，如果保持炉膛出口氧量不变，进入锅炉的风量就需要保持恒定不变，如果炉底漏风变小，可以人工控制增加送风量。增加的风量，绝大部分进入了炉膛，一小部分漏入了烟道中。其中进入炉膛的即为炉底漏风的风量大小，即干式排渣机的冷却风量。
一种干式排渣机冷却风量的测量及评价计算方法，包括以下步骤：
第一步：测量试验前期准备工作
（1）炉膛出口氧量、一次风机风量、送风机风量进行标定工作，确定DCS表盘数据显示准确。
（2）提高粉仓粉位。
（3）活动锅炉冷灰斗液压关断门，确保开关灵活。
（4）检查炉膛密封情况，关闭所有看火孔，避免炉膛漏风。
（5）准备足量的恒定煤种。
第二步：确定锅炉稳定运行的条件：
（1）机组保持额定负荷稳定运行具备4小时能力。
（2）试验期间制粉系统全部停运，挡板关闭。
（3）关闭连排阀门，停运烟气余热利用系统。
（4）炉膛负压自动投入，炉膛出口氧量自动解除，改为手动操作。
第三步：将机组负荷调整至额定负荷后
此时炉膛负压保持在-50Pa左右，氧量保持在4%左右，稳定运行30分钟，记录锅炉运行数据，包括一次风风量（AQ1（t/h）、BQ2（t/h））、送风机风量（AQ2（t/h）、BQ2（t/h））、炉膛出口氧量、炉膛负压、排烟温度等运行参数；并测量空预器进、出口氧量，计算两侧空预器漏风率（ηA、ηB），测量过程用时60分钟。
第四步：记录完运行参数并测量完空预器进出口氧量后
逐步将冷灰斗液压关断门全部关闭。炉膛出口氧量逐步变小，全部关闭关断门后出口氧量由于关断门不严仍然存在下降趋势，随着灰渣的堆积，关断门的漏风缝隙不断被掩埋，当氧量趋于平缓时，认为炉膛底部即干式排渣机的冷却风量基本为零。这段时间基本需要30-60分钟，但最长时间不应大于3小时，否则终止测量试验，避免发生影响锅炉排渣故障的发生。
第五步：保持一次风风机出力不变
逐步增大两侧送风机出力，过程保持炉膛负压不变，直至炉膛出口氧量恢复到4%左右。记录锅炉运行数据，包括一次风风量（AQ’1（t/h）、BQ’2（t/h））、送风机风量（AQ’2（t/h）、BQ’2（t/h））、炉膛出口氧量、炉膛负压、排烟温度等运行参数，并测量空预器进出口氧量，计算两侧空预器漏风率（η’A、η’B）。
第六步：记录运行数据并测量完空预器进出口氧量后
通知运行人员逐步打开液压关断门，并根据炉膛出口氧量变化，逐步降低送风机出力，使锅炉运行恢复到习惯操作下运行，测量试验结束。
第七步：额定负荷下进入炉膛的风量计算
忽略极少量的炉膛漏风，关闭液压关断门后进入炉膛的一次风和二次风量之和除去一少部分漏入烟道外，其余部分即为锅炉额定负荷下进入炉膛的燃烧风量Qr，其计算公式为（AQ’1+AQ’2）*（1-η’A）+（BQ’1+BQ’2）*（1-η’B）（t/h）。
第八步：额定负荷下干式排渣机的冷却风量的计算
风机增量风量一部分漏进了烟道，大部分进入了炉膛，进入炉膛的增量风量即为干式排渣机的冷却风量Ql为（AQ’1+AQ’2）*（1-η’A）+（BQ’1+BQ’2）*（1-η’B）-（AQ1+AQ2）*（1-ηA）+（BQ1+BQ2）*（1-ηB）（t/h）
第九步：冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率的计算
冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率为Ql/Qr。
进一步的，第一步中，前期准备工作中（1）风机风量和氧量标定工作在锅炉额定负荷下进行，取两个工况的平均值即可；（2）提高至最高粉位，满足锅炉4小时的燃烧量，避免启动制粉系统，是为了避免发生制粉系统漏风并进入炉膛燃烧系统；（3）确认液压关断门是否关闭到位，否则试验前功尽弃；（4）燃用煤种稳定是试验的基础。
进一步的，第二步中，运行条件（1）应提前向中调提出申请并得到批准；（2）停运烟气余热利用系统和连排，目的是为了保证热力系统不受非量化因素影响；（3）炉膛负荷保持稳定，保持烟道和炉膛的微小漏风量不变。
进一步的，第三步中，记录重要数据，风机流量需要或者换算成t/h。
进一步的，第四步中，氧量降低，最终趋于平缓是判断液压关断门缝隙是否掩埋，漏风基本为零的判断依据。
进一步的，第五步中，炉膛出口氧量恢复到起初的4%，这一点不容易做到非常准确，上行和下行调整到4%，取两次风量的均值，降低误差。
进一步的，第七步中，进入炉膛法燃烧风量计算考虑了空预器漏风情况，这样降低了误差，计算公式并不是严格推导而来，经多数据比对，其误差在1%以内。可以根据冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率判断干式排渣机的性能。
进一步的，第八步中，锅炉参与燃烧的风量主要三部分组成，一次风、二次风和干渣机冷却风量，总煤量和炉膛出口氧量不变，即表明参与燃烧的总风量不变，干排渣系统的冷却风量就等于一二次风进入炉膛的风量增量。
实施例1
如图1所示，本发明以河北南网某电厂300MW中储式制粉系统锅炉为例。
第一步：前期准备工作。炉膛出口氧量及风机风量标定工作，近期已进行，数据波动合理；燃料部准备了3天的稳定煤种，并已上满4号锅炉煤仓；全面检查锅炉炉膛受热面，并关闭了燃烧器区域及上部的看火孔，炉膛漏风点主要是吹灰器孔和工业电视孔，漏风较小；启动4套制粉系统将粉位提高至高粉位，试验前停运，并作好临炉输粉准备。
第二步：关闭了连排和余热利用系统，解除ＡＧＣ，炉膛负压调整至－５０Ｐａ，氧量调整至左右侧平均４％。
第三步：稳定２０－３０分钟，记录表盘数据，甲侧风机总风量605t/h、甲侧风机总风量594t/h。为同时测量两侧空预器进出口氧量，用时４５分钟。两侧漏风率分别为７.２％和８.５％
第四步：逐步关闭液压挡板，氧量有４％，最终降低到３.７％，趋于平缓，用时４０分钟。
第五步：逐步提高送风机出力，上行和下行将炉膛出口氧量调整至4%，甲侧风机总风量分别为623t/h、624t/h、甲侧风机总风量分别为618t/h、622t/h，两侧漏风率分别为7.3%和8.7%。
第六步：通知运行人员试验结束，恢复习惯操作，投运干式排渣机。
第七步：计算进入炉膛的总风量为：623.5*（1-7.3%）+620*（1-8.7%）=1137.8t/h。
第八步：计算冷却风量为：623.5*（1-7.3%）+620*（1-8.7%）-605*（1-7.2%）-594*（1-8.5%）=32.8t/h。
第九步：冷却风量占进入炉膛燃烧风量比率为32.8/1137.8=2.9%。干式排渣机的冷却风量偏大。
上面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以上对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
