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新型穩定防漏風(fēng)測氧優(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%的氧氣與可燃氣(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。醫療用氣極為重要。
摘要：本文主要通過(guò)對氧量裝置測氧方式分析及試驗，得出現有的氧量測量裝置測氧偏差的各種原因，對這些原因問(wèn)題加以剖析，提出可行的解決方案。對各種可行方案加以試驗實(shí)施，檢驗優(yōu)化后的氧量測量結果，吸取效果良好的方法運用于測氧系統之中。創(chuàng )造性地對氧量?jì)x進(jìn)行了改良，使長(cháng)期困擾氧量測量的漏風(fēng)問(wèn)題得到了解決。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改良后的氧量?jì)x測氧穩定、精準，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 精準 防漏風(fēng)
一、背景
1、氧量?jì)x簡(jiǎn)介
測量煙氣中含氧量的儀表稱(chēng)為氧量計，火電廠(chǎng)中使用的氧量計主要有熱磁式氧量計和氧化鋯氧量計兩種。
熱磁式氧量計由于其反應速度慢、測量誤差大、容易發(fā)生測量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴重等缺點(diǎn)，逐漸被氧化鋯氧量計所取代。
氧化鋯氧量計的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質(zhì)，高溫下的電解質(zhì)兩側氧濃度不同時(shí)形成濃差電池，濃差電池產(chǎn)生的電勢與兩側氧濃度有關(guān)，如一側氧濃度固定，即可通過(guò)測量輸出電勢來(lái)測量另一側的氧含量。氧化鋯氧量計具有結構簡(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?jì)x測氧優(yōu)化改造背景
隨著(zhù)節能環(huán)保的要求越來(lái)越高，氧量測量精準程度的要求也越來(lái)越高，其對于爐膛燃燒的安全性、經(jīng)濟性具有重要意義。
本廠(chǎng)一直以來(lái)存在氧量測量不準的頑疾，氧量無(wú)法投入自動(dòng)，嚴重地影響到了爐膛經(jīng)濟安全燃燒，與節能環(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，誓要力克氧量不準的頑疾。在搜集試驗了大量數據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)選的測量方法。根據現有測氧方式的不足創(chuàng )造性地對氧量?jì)x進(jìn)行了改良，使長(cháng)期困擾氧量測量的漏風(fēng)問(wèn)題得到了解決，氧量測量不準的頑疾得到了一次性徹底地根治。
二、統計氧量測量各種相關(guān)數據，分析問(wèn)題，提出解決可行方案
1、三四期機組優(yōu)化前的氧量?jì)x信息統計分析
通過(guò)三四期機組優(yōu)化前的氧量?jì)x信息統計可以看出三四期機組氧量?jì)x測量不準的幾個(gè)原因，有6處氧量?jì)x的測溫元件發(fā)生溫度擺動(dòng)現象，導致氧量無(wú)法精確測量;法蘭盤(pán)變形密封不嚴造成漏風(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、三四期機組氧量?jì)x測得煙氣含氧量與負荷關(guān)系趨勢分析
根據新型穩定防漏風(fēng)測氧優(yōu)化技術(shù)實(shí)施前#5、#6、#7、#8機組煙氣含氧量與負荷關(guān)系趨勢可以看出，#5機組有兩個(gè)氧量測點(diǎn)工作明顯不正常;#6機組有兩個(gè)氧量測點(diǎn)測量不準確;#7機組有兩個(gè)氧量測點(diǎn)工作明顯不正常;#8機組有三個(gè)氧量測點(diǎn)工作明顯不正常。
3、為滿(mǎn)足氧量測量的準確性，我們對空預器氧量進(jìn)行了多次移位，移位后委托電科院用NOVA 4000 德國 MRU 煙氣分析儀對三四期氧量進(jìn)行測量。通過(guò)檢測數據分析在各負荷下氧量對應情況如下：600MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在0.4%-1.2%之間，470MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在1.5%-2%，400MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在4%左右，320MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在5.6%-7%，600MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在1.4%-1.67%，520MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在2%-2.6%，400MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在4%-4.7%，300MW-350MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在7.5%-8.37%。通過(guò)對各臺機組各種負荷下空預器出入口氧量的檢測可以判斷，目前氧量?jì)x的安裝位置是符合機組煙氣含氧量檢測的需要，最后一次對氧量?jì)x的移位是成功的。
4、氧量測量不準原因分析及解決辦法
4.1現象：測溫熱偶溫度擺動(dòng);可能的原因：測溫熱偶問(wèn)題、加熱組件老化;處理方法：更換新的熱偶測溫元件及加熱組件。
4.2現象：氧量測量值在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)盒內膠墊老化或未壓死導致漏風(fēng);3、法蘭盤(pán)壓墊及密封膠密封不嚴導致漏風(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現象：氧量標定下降速度慢或標定時(shí)氧量不變;可能的原因：氧化鋯鋯頭老化或損壞;處理方法：測量氧化鋯本體電勢，若老化或損壞進(jìn)行更換。
4.4現象：氧量標定時(shí)反應慢;可能的原因：陶瓷過(guò)濾器積灰嚴重堵灰;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現象：二次表送電后沒(méi)顯示;可能的原因：1、二次表內電源保險燒;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;2、更換二次表觸屏;3、更換二次表控制板。
三、新型防漏風(fēng)測氧技術(shù)
氧量?jì)x漏風(fēng)問(wèn)題一直以來(lái)是爐膛氧量測量技術(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)多次的試驗分析，我們總結了一些經(jīng)驗，首先氧量?jì)x太短可能導致有輕微漏風(fēng)時(shí)空氣中的氧氣進(jìn)入到氧化鋯的頭部導致測氧偏大;其次是氧量?jì)x外套管延伸到氧化鋯的頭部，導致空氣中的氧氣很輕易地到達氧化鋯的頭部位置，從而使煙氣含氧量測量值偏大。根據以上分析，我們對氧量?jì)x進(jìn)行了以下技術(shù)改進(jìn)。
1、新型測氧防漏風(fēng)技術(shù)
我們假設如果氧量?jì)x有輕微漏風(fēng)情況存在，若漏入的氧氣不能到達氧化鋯的頭部，也不會(huì )對爐膛煙氣氧量的測量造成影響。為了達成這個(gè)目標，我們對氧量?jì)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?jì)x陶瓷外套管剖面圖如圖1所示：
圖1 原氧量?jì)x陶瓷外套管剖面圖
改造后氧量?jì)x陶瓷外套管剖面圖如圖2所示：
圖2 改造后氧量?jì)x陶瓷外套管剖面圖
氧量?jì)x法蘭處若有輕微漏風(fēng)漏入的空氣中的氧氣不會(huì )到達氧量?jì)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?jì)x防磨陶瓷外套管共7節，將氧量?jì)x防磨陶瓷外導管靠近法蘭盤(pán)位置的兩節陶瓷片敲掉，里面的鋼管切割掉圓弧的1/3，長(cháng)度為兩節陶瓷片長(cháng)度(30cm)，安裝時(shí)被切割的部分背對著(zhù)煙氣的流向，因靠近法蘭盤(pán)兩節陶瓷片長(cháng)度部分基本不被煙氣磨損，所以敲掉陶瓷片對防磨效果沒(méi)有影響。當法蘭盤(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 )到達氧化鋯頭部。保證了氧量?jì)x的測量準確性。
2、根據改造后的負荷與氧量趨勢證明，經(jīng)過(guò)新型防漏風(fēng)技術(shù)優(yōu)化改造后，三四期機組的氧量?jì)x漏風(fēng)導致測量的煙氣含氧量偏大難題得到了徹底的根治，氧量測量穩定準確可靠，具備投入氧量自動(dòng)條件，實(shí)現了免維護。
四、社會(huì )效益和經(jīng)濟效益
社會(huì )效益：通過(guò)新型穩定防漏風(fēng)測氧優(yōu)化技術(shù)，1.輕松根治了氧量測量不準的頑疾，極大地提高了氧量測量的精確性;2.維護次數減少，降低了維護人員的勞動(dòng)強度，極大地降低了維護費用，人工費用;3.可以投入氧量自動(dòng)，使空氣過(guò)剩系數保持在理想范圍內;4.提高了爐膛燃燒的經(jīng)濟性和安全性;五、減少煤耗，對節能環(huán)保具有重要意義。所以本次優(yōu)化取得了經(jīng)濟效益和社會(huì )效益雙豐收。
五、總結
目前我廠(chǎng)600MW機組里六號機組已成功地將B側空預器入口氧量改造為新型定做的氧量?jì)x，其他三四期600MW機組已成功地實(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。
下一步將陸續在其他600WM機組和300MW機組上實(shí)施改良型的防漏風(fēng)技術(shù)改造，新型定做氧量?jì)x取得了成功的應用，也將陸續地在各臺機組進(jìn)行改造。
此次我廠(chǎng)氧量攻關(guān)小組對氧量測量系統的優(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?jì)x測氧穩定、精準，目前測得的含氧量較為真實(shí)地反映了爐膛內尾部煙道空預器入口的煙氣含氧量情況，對于控制過(guò)剩系數α保持在一定范圍內，保證燃煤機組爐膛火焰燃燒的經(jīng)濟性，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)，調節送風(fēng)量大小，進(jìn)一步提高爐膛燃燒經(jīng)濟性打下了堅實(shí)的基礎。其實(shí)施簡(jiǎn)單，沒(méi)有什么成本，具有良好的市場(chǎng)競爭力。
參考文獻：
[1]電站鍋爐變氧量運行經(jīng)濟性分析及經(jīng)濟氧量的優(yōu)化確定. 《中國電機工程學(xué)報》.劉福國.2003。
[2]智能氧化鋯氧量分析儀的設計.吳烙佳2007。
[3]托電三四期機組氧量測量數據及分析報告.華北電科院.2011。
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