淺談循環流化床鍋爐系統的儀表選型設計

邱夢嬋

摘 要：能夠實現循環流化床鍋爐的自動控制，通過熱工專業根據工藝的需求，依據現有儀表的工作特點，完成鍋爐測點位置的布置，并詳細介紹了循環流化床鍋爐自控體系設計的相關問題。鍋爐自動控制系統投入生產后要求運行效果良好，并且能夠達到工藝對控制要求的目的。

關鍵詞：循環流化床鍋爐;自控系統;現場儀表

1 儀表選型設計

選擇儀表類型的依據HG/T20507-2014《自動化儀表選型設計規范》，現場熱工儀表以DDZ-Ⅲ為主。下面簡單介紹CFB鍋爐體系儀表選型和實際安裝。

1.1 溫度儀表選型及安裝

在此設計中，針對實際工況用裝配式法蘭，裝配安裝耐高溫耐磨損型熱電偶，熱電偶材質一般會使用經濟實惠的K型鎧裝鎳鉻-鎳硅熱電偶，套管一般使用310S材料制作，以保障熱電偶的使用壽命。鍋爐爐筒的表層溫度測量常用一片式溫度傳感器裝置，一片式探頭的直徑D=8mm，貼片高度是H=12mm，其他的遠傳溫度傳感器的選型，一般是鎧裝用螺紋的形式在外面固定。

熱電偶的插入深度應根據工藝要求設計，插入的深度不同，會對測量的精確度、使用的壽命造成影響。由于鍋爐本身的不同結構部位，比如，內壁和保護層的寬厚度不一樣，溫度裝置儀表能進入的深度必須依照鍋爐保護層的寬厚度和工作時的實際情況確定。例如爐膛：鍋爐的內壁厚度一般是60mm，保溫材質厚度是80mm，保護鍋爐的內壁板厚度是80mm，則保護套管需要延伸外部240mm。為了能夠得到準確的測量溫度，并且使溫度裝置儀表的使用壽命增加，所以要伸入鍋爐內壁100mm是最合適的，因此最后溫度計裝置則需要深入560mm。

1.2 壓力儀表選型及安裝

儀表裝置一般選擇用壓力管引壓、單晶硅諧振式的壓力裝置變送器。在進行安裝和生產過程中，要解決防止導壓管堵塞和除去粉塵等相應工作。針對實際情況進行防止堵塞處理的基本措施有兩種：第一種是安裝的方式依照HG/T2158-2012《自控安裝圖冊》中，HK03-R031帶除塵裝置器的壓力表安裝的設計圖。不過這種安裝情況比較復雜，泄漏的工藝介質比較多，進行維護時也比較復雜。第二種安裝方式增加反吹掃氣防止堵塞裝置，這種安裝的方式基本上可以防止堵塞，但是安裝成本也較大，還必須有穩定的儀表氣源供應，操作吹掃過程把握要準。但在鍋爐實際運行時，大多數的防止堵塞的反吹掃氣裝置常常會成為閑置沒用的裝置。

1.3 流量儀表選型及安裝

CFB鍋爐一次風和二次風測量試驗的工作中，由于多數的鍋爐生產廠家裝置的直管段管道線比較短，大多數測量風量的流量計要求前后管道的直管段在管道直徑的2倍以上，風流速大，所以，在這種設計選擇流量測量一次表的時候，應采取抗震漩渦流量計，如果不考慮儀表的抗震能力，否則可能會影響儀表測量的準確度。

1.4 物位和分析儀表選型及安裝

在安裝鍋爐汽包液位和聯排液位檢測時，由于汽泡的溫度在253℃（40t/h的鍋爐）左右，聯排溫度在170℃左右，所以在液位測量時，必須安裝平衡容器。檢測爐膛內的燃燒狀況，需安裝氧化鋯檢測爐膛內的氧含量，依照鍋爐內壁深度是700mm，并且需要安裝防塵過濾的相應裝置。原來設計的輸灰閥是閥體和氣體同為一起的，包含填料函，因為填料函的老化，導致灰塵有可能泄漏，經過連接的殼體擴散出去，在氣缸活塞工作過程中產生磨損，同時在氣缸兩側漏氣，從而使氣缸發產生故障，最后使輸灰閥動作受阻。另一個不能不重視的問題就是：粉塵會從氣源管內部沿著氣源管線進入到共同控制箱直接破壞電磁閥的正常工作，這也是輸灰系統經常出現的問題。

2 輸灰閥發生故障造成的后果

①輸灰閥經常出現故障，使閥的更換時間頻繁，增加了現場儀表維護人員的工作量;②拆卸管道時會使里面的粉塵擴散，造成污染環境，并且對相關的儀表維修人員健康造成傷害。

3 改造方案

①設計總體的思路：把輸出灰閥整體設計密封的填料改用為敞開式填料設計，這樣灰塵就不能進入氣缸。填充材質泄漏時可以直接用肉眼判斷，對填料固定和更換有一定的作用;②輸灰閥氣缸和閥體連接板之間應該有100mm間距距離，利于獨立的填料固定和觀察;③安裝輸灰閥氣缸和閥體連接板雙頭螺栓，這樣利于固定氣缸和閥體兩者之間的連接;④新安裝的閥體和氣缸連接必須加大閥桿的長度到100mm，它的閥桿兩頭仍然是和插板線、活塞連接的;⑤把封閉式填料改成敞開式填料安裝，必須在閥體上扎孔串絲，然后加工新填料壓蓋來固定填料。

4 運行效果

①例如，40t/h的循環流化床鍋爐除灰塵系統16臺輸灰閥全部改造完，運行周期由以前的平均18天，目前延長到180天，其中最長時間為1年以上;②改造輸灰閥需要覆蓋到全部輸灰體系，既方便生產，降低污染程度，又能在工作上減少現場儀表維修工的勞動量和強度;③降低成本，減少更換輸灰閥的次數（購買1臺新閥需要2.915萬元，16臺需要46.64萬元），為公司運營成本的節約做出貢獻。

綜上所述，經過全面的設計改造，優化了系統，延長了設備的使用壽命，減少了事故的發生和工作人員的勞動強度，保證了裝置穩定運行，同時對環境保護也有一定的積極作用，另外對我們國家除灰體系輸灰閥改進起到積極的促進作用。

參考文獻：

[1]陳卓.小型循環流化床鍋爐燃燒控制系統設計[D].武漢：武漢理工大學，2014.