新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)
氧在自然界中分布最廣，占地殼質(zhì)量的48.6%，是豐度最高的元素。在烴類(lèi)的氧化、廢水的處理、火箭推進(jìn)劑以及航空、航天和潛水中供動(dòng)物及人進(jìn)行呼吸等方面均需要用氧。動(dòng)物呼吸、燃燒和一切氧化過(guò)程(包括有機(jī)物的)都消耗氧氣。但空氣中的氧能通過(guò)植物的光合作用不斷地得到補(bǔ)充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃?xì)?如乙炔)混合，產(chǎn)生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過(guò)程離不開(kāi)氧氣。為了強(qiáng)化硝酸和硫酸的生產(chǎn)過(guò)程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹人煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫(yī)療用氣極為重要。
摘要：本文主要通過(guò)對(duì)氧量裝置測(cè)氧方式分析及試驗(yàn)，得出現(xiàn)有的氧量測(cè)量裝置測(cè)氧偏差的各種原因，對(duì)這些原因問(wèn)題加以剖析，提出可行的解決方案。對(duì)各種可行方案加以試驗(yàn)實(shí)施，檢驗(yàn)優(yōu)化后的氧量測(cè)量結(jié)果，吸取效果良好的方法運(yùn)用于測(cè)氧系統(tǒng)之中。創(chuàng)造性地對(duì)氧量?jī)x進(jìn)行了改良，使長(zhǎng)期困擾氧量測(cè)量的漏風(fēng)問(wèn)題得到了解決。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改良后的氧量?jī)x測(cè)氧穩(wěn)定、精準(zhǔn)，氧量能較為真實(shí)地反映了實(shí)際氧量情況。
關(guān)鍵詞：新型 空氣過(guò)剩系數(shù) 精準(zhǔn) 防漏風(fēng)
一、背景
1、氧量?jī)x簡(jiǎn)介
測(cè)量煙氣中含氧量的儀表稱(chēng)為氧量計(jì)，火電廠中使用的氧量計(jì)主要有熱磁式氧量計(jì)和氧化鋯氧量計(jì)兩種。
熱磁式氧量計(jì)由于其反應(yīng)速度慢、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)，逐漸被氧化鋯氧量計(jì)所取代。
氧化鋯氧量計(jì)的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質(zhì)，高溫下的電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)形成濃差電池，濃差電池產(chǎn)生的電勢(shì)與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如一側(cè)氧濃度固定，即可通過(guò)測(cè)量輸出電勢(shì)來(lái)測(cè)量另一側(cè)的氧含量。氧化鋯氧量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、不受其他氣體干擾等優(yōu)點(diǎn)。
2、啟動(dòng)氧量?jī)x測(cè)氧優(yōu)化改造背景
隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來(lái)越高，氧量測(cè)量精準(zhǔn)程度的要求也越來(lái)越高，其對(duì)于爐膛燃燒的安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。
本廠一直以來(lái)存在氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾，氧量無(wú)法投入自動(dòng)，嚴(yán)重地影響到了爐膛經(jīng)濟(jì)安全燃燒，與節(jié)能環(huán)保的理念格格不入。雖經(jīng)過(guò)多次討論，制定了一些方案進(jìn)行改造，但效果一直不甚理想。
之后我們成立了氧量攻關(guān)小組，誓要力克氧量不準(zhǔn)的頑疾。在搜集試驗(yàn)了大量數(shù)據(jù)后提出了各種可行的解決方案，最終淘汰了一系列效果不理想的方案，保留并實(shí)施了優(yōu)選的測(cè)量方法。根據(jù)現(xiàn)有測(cè)氧方式的不足創(chuàng)造性地對(duì)氧量?jī)x進(jìn)行了改良，使長(zhǎng)期困擾氧量測(cè)量的漏風(fēng)問(wèn)題得到了解決，氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾得到了一次性徹底地根治。
二、統(tǒng)計(jì)氧量測(cè)量各種相關(guān)數(shù)據(jù)，分析問(wèn)題，提出解決可行方案
1、三四期機(jī)組優(yōu)化前的氧量?jī)x信息統(tǒng)計(jì)分析
通過(guò)三四期機(jī)組優(yōu)化前的氧量?jī)x信息統(tǒng)計(jì)可以看出三四期機(jī)組氧量?jī)x測(cè)量不準(zhǔn)的幾個(gè)原因，有6處氧量?jī)x的測(cè)溫元件發(fā)生溫度擺動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致氧量無(wú)法精確測(cè)量;法蘭盤(pán)變形密封不嚴(yán)造成漏風(fēng);氧化鋯頭老化及氧化鋯鋯頭損壞;氧化鋯頭部陶瓷濾網(wǎng)積灰堵塞;二次表主板損壞。
2、三四期機(jī)組氧量?jī)x測(cè)得煙氣含氧量與負(fù)荷關(guān)系趨勢(shì)分析
根據(jù)新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)實(shí)施前#5、#6、#7、#8機(jī)組煙氣含氧量與負(fù)荷關(guān)系趨勢(shì)可以看出，#5機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常;#6機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)測(cè)量不準(zhǔn)確;#7機(jī)組有兩個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常;#8機(jī)組有三個(gè)氧量測(cè)點(diǎn)工作明顯不正常。
3、為滿(mǎn)足氧量測(cè)量的準(zhǔn)確性，我們對(duì)空預(yù)器氧量進(jìn)行了多次移位，移位后委托電科院用NOVA 4000 德國(guó) MRU 煙氣分析儀對(duì)三四期氧量進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析在各負(fù)荷下氧量對(duì)應(yīng)情況如下：600MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在0.4%-1.2%之間，470MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在1.5%-2%，400MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在4%左右，320MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器入口氧量在5.6%-7%，600MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在1.4%-1.67%，520MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在2%-2.6%，400MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在4%-4.7%，300MW-350MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)各臺(tái)機(jī)組空預(yù)器出口氧量在7.5%-8.37%。通過(guò)對(duì)各臺(tái)機(jī)組各種負(fù)荷下空預(yù)器出入口氧量的檢測(cè)可以判斷，目前氧量?jī)x的安裝位置是符合機(jī)組煙氣含氧量檢測(cè)的需要，最后一次對(duì)氧量?jī)x的移位是成功的。
4、氧量測(cè)量不準(zhǔn)原因分析及解決辦法
4.1現(xiàn)象：測(cè)溫?zé)崤紲囟葦[動(dòng);可能的原因：測(cè)溫?zé)崤紗?wèn)題、加熱組件老化;處理方法：更換新的熱偶測(cè)溫元件及加熱組件。
4.2現(xiàn)象：氧量測(cè)量值在10%以上;可能的原因：1、法蘭盤(pán)變形漏風(fēng);2、氧化鋯接線(xiàn)盒內(nèi)膠墊老化或未壓死導(dǎo)致漏風(fēng);3、法蘭盤(pán)壓墊及密封膠密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏風(fēng);處理方法：1、更換新的法蘭盤(pán);2、更換接線(xiàn)盒內(nèi)膠墊，緊固膠墊;3、更換密封墊，重新涂抹密封膠，陶瓷外套管進(jìn)行新型防漏風(fēng)改造。
4.3現(xiàn)象：氧量標(biāo)定下降速度慢或標(biāo)定時(shí)氧量不變;可能的原因：氧化鋯鋯頭老化或損壞;處理方法：測(cè)量氧化鋯本體電勢(shì)，若老化或損壞進(jìn)行更換。
4.4現(xiàn)象：氧量標(biāo)定時(shí)反應(yīng)慢;可能的原因：陶瓷過(guò)濾器積灰嚴(yán)重堵灰;處理方法：清理陶瓷過(guò)濾器積灰，必要時(shí)更換新的陶瓷過(guò)濾器。
4.5現(xiàn)象：二次表送電后沒(méi)顯示;可能的原因：1、二次表內(nèi)電源保險(xiǎn)燒;2、二次表觸屏損壞;3、二次表控制板損壞;處理方法：1、更換保險(xiǎn);2、更換二次表觸屏;3、更換二次表控制板。
三、新型防漏風(fēng)測(cè)氧技術(shù)
氧量?jī)x漏風(fēng)問(wèn)題一直以來(lái)是爐膛氧量測(cè)量技術(shù)難以解決的難題，更換和緊固法蘭密封墊、抹密封膠起到的`效果不甚理想，漏風(fēng)問(wèn)題依然大量存在。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)分析，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，首先氧量?jī)x太短可能導(dǎo)致有輕微漏風(fēng)時(shí)空氣中的氧氣進(jìn)入到氧化鋯的頭部導(dǎo)致測(cè)氧偏大;其次是氧量?jī)x外套管延伸到氧化鋯的頭部，導(dǎo)致空氣中的氧氣很輕易地到達(dá)氧化鋯的頭部位置，從而使煙氣含氧量測(cè)量值偏大。根據(jù)以上分析，我們對(duì)氧量?jī)x進(jìn)行了以下技術(shù)改進(jìn)。
1、新型測(cè)氧防漏風(fēng)技術(shù)
我們假設(shè)如果氧量?jī)x有輕微漏風(fēng)情況存在，若漏入的氧氣不能到達(dá)氧化鋯的頭部，也不會(huì)對(duì)爐膛煙氣氧量的測(cè)量造成影響。為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，我們對(duì)氧量?jī)x陶瓷外套管進(jìn)行了如下防漏風(fēng)技術(shù)的改造。
原氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖如圖1所示：
圖1 原氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖
改造后氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖如圖2所示：
圖2 改造后氧量?jī)x陶瓷外套管剖面圖
氧量?jī)x法蘭處若有輕微漏風(fēng)漏入的空氣中的氧氣不會(huì)到達(dá)氧量?jī)x氧化鋯頭部，將會(huì)在切割部分流入煙氣中。
新型防漏風(fēng)技術(shù)改造說(shuō)明：氧量?jī)x防磨陶瓷外套管共7節(jié)，將氧量?jī)x防磨陶瓷外導(dǎo)管靠近法蘭盤(pán)位置的兩節(jié)陶瓷片敲掉，里面的鋼管切割掉圓弧的1/3，長(zhǎng)度為兩節(jié)陶瓷片長(zhǎng)度(30cm)，安裝時(shí)被切割的部分背對(duì)著煙氣的流向，因靠近法蘭盤(pán)兩節(jié)陶瓷片長(zhǎng)度部分基本不被煙氣磨損，所以敲掉陶瓷片對(duì)防磨效果沒(méi)有影響。當(dāng)法蘭盤(pán)有輕微漏氣時(shí)，漏進(jìn)陶瓷防磨外套管的空氣將由切掉的鋼管處流入煙氣中，不會(huì)到達(dá)氧化鋯頭部。保證了氧量?jī)x的測(cè)量準(zhǔn)確性。
2、根據(jù)改造后的負(fù)荷與氧量趨勢(shì)證明，經(jīng)過(guò)新型防漏風(fēng)技術(shù)優(yōu)化改造后，三四期機(jī)組的氧量?jī)x漏風(fēng)導(dǎo)致測(cè)量的煙氣含氧量偏大難題得到了徹底的根治，氧量測(cè)量穩(wěn)定準(zhǔn)確可靠，具備投入氧量自動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。
四、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益
社會(huì)效益：通過(guò)新型穩(wěn)定防漏風(fēng)測(cè)氧優(yōu)化技術(shù)，1.輕松根治了氧量測(cè)量不準(zhǔn)的頑疾，極大地提高了氧量測(cè)量的精確性;2.維護(hù)次數(shù)減少，降低了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地降低了維護(hù)費(fèi)用，人工費(fèi)用;3.可以投入氧量自動(dòng)，使空氣過(guò)剩系數(shù)保持在理想范圍內(nèi);4.提高了爐膛燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性;五、減少煤耗，對(duì)節(jié)能環(huán)保具有重要意義。所以本次優(yōu)化取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。
五、總結(jié)
目前我廠600MW機(jī)組里六號(hào)機(jī)組已成功地將B側(cè)空預(yù)器入口氧量改造為新型定做的氧量?jī)x，其他三四期600MW機(jī)組已成功地實(shí)施了改良型的防漏風(fēng)技術(shù)改造，都取得了極好的效果。
下一步將陸續(xù)在其他600WM機(jī)組和300MW機(jī)組上實(shí)施改良型的防漏風(fēng)技術(shù)改造，新型定做氧量?jī)x取得了成功的應(yīng)用，也將陸續(xù)地在各臺(tái)機(jī)組進(jìn)行改造。
此次我廠氧量攻關(guān)小組對(duì)氧量測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化改造，實(shí)施簡(jiǎn)單，效果明顯。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改良后的新型氧量?jī)x測(cè)氧穩(wěn)定、精準(zhǔn)，目前測(cè)得的含氧量較為真實(shí)地反映了爐膛內(nèi)尾部煙道空預(yù)器入口的煙氣含氧量情況，對(duì)于控制過(guò)剩系數(shù)α保持在一定范圍內(nèi)，保證燃煤機(jī)組爐膛火焰燃燒的經(jīng)濟(jì)性，保證爐膛燃燒的安全性具有重要意義。為下一步投入氧量自動(dòng)，調(diào)節(jié)送風(fēng)量大小，進(jìn)一步提高爐膛燃燒經(jīng)濟(jì)性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其實(shí)施簡(jiǎn)單，沒(méi)有什么成本，具有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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