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水煤浆锅炉热工仪表选型与注意事项
摘 要：文章根据浙江绍兴江滨热力有限公司水煤浆锅炉在调试过程中发现的仪表问题,研究和分析了水煤浆锅炉及相关热工仪表的特点,进行了合适的选型,并阐述了使用注意事项,以保证机组安全、稳定地运行.
关键词：水煤浆锅炉；仪表选型；注意事项；温度仪表；流量仪表；浆灌液位仪表 文献标识码：A
中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2016）35-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.045
浙江绍兴滨海新城内建设有诸多对蒸汽需求量大的工厂（用户）,其中用汽量最大的是某药厂,为降本增效,提高燃料使用效率,降低环境污染,建设了水煤浆锅炉,对开发区企业进行集中蒸汽供应.药厂要求外界的蒸汽对其连续供应,并且保证一定的蒸汽品质,若供应突然中断,则会造成严重的经济损失.为充分保证水煤浆锅炉的安全稳定运行,保证工业园区的正常用汽,将非停可能性降到最低,对热工仪表的可靠性提出了严格要求.
1 水煤浆及水煤浆锅炉简介
水煤浆是20世纪70年代兴起的新型煤基液体燃料,由65%的煤、34%的水和1%的化学添加剂,经过一定的工艺流程加工而成,其灰分含硫量低,燃烧时火焰中心温度较低,燃烧效率高,烟尘、SO2及NOX排放量都低于常规燃油和燃煤.其水煤浆锅炉拥有节能、环保和燃烧效率高等优点,其运行负荷可调节范围广,适应工业园区内用户负荷变化频率快和幅度大的特点,其基本系统流程如图1所示.水煤浆燃料在条件允许的情况下可以自行制备,也可以同粉煤灰等材采用罐装密闭运输方式、无扬尘污染.
2 水煤浆锅炉热工仪表的简介
随着国内外技术的发展DCS系统的应用和普及越来越广泛,水煤浆由早期的供热和供水的工业锅炉也逐渐往电站锅炉方向发展,自动化运行水平大幅度提高.作为水煤浆锅炉集散控制的基础,热工仪表的稳定性和准确性尤为重要.由于水煤浆本身易沉淀和凝固的特点,燃料本身携带水分较多,在燃烧过程中势必容易形成较大湿度,水煤浆储存、运输和燃烧以及烟气排放的所有通道都会存在堵塞、积灰等严重影响测量准确性的弊端,因此本文将主要针对上述问题进行分析.
水煤浆锅炉属于工业锅炉,相对于电站锅炉而言,工业锅炉投入少、环境差,所以在选用仪表的时候需要尽可能的选取性价比高、能适应恶劣环境的仪表.
3 典型仪表选型及注意事项
3.1 温度仪表
3.1.1 烟道温度仪表.水煤浆锅炉在正常燃烧时,空预器和省煤器的温度均低于300℃,工业铜热电阻广泛用于测量－50℃～150℃范围内的温度,工业铂热电阻广泛用于测量－200℃～550℃范围内的温度,所以选用铂热电阻较为合适.在选用温度仪表时,还需注意仪表的长度,因为热电阻长度选用不当,导致温度明显失准,影响操作人员对运行状态的判断,不利于锅炉长期稳定运行.
3.1.2 水煤浆锅炉炉膛温度.水煤浆锅炉在正常燃烧时,前炉膛温度达到1070℃以上,后炉膛温度达到650℃以上,根据热电阻与热电偶的特性,水煤浆锅炉在前、后炉膛温度的测量元件选用铂铑30-铂铑6（B分度）热电偶较为合适.
3.1.3 运行期间仪表的清理.水煤浆锅炉在燃烧时会在炉膛内产生大量的烟尘,部分烟尘会依附到热电偶上,长此以往,热电偶上会有厚厚的一层灰,从而导致测量温度偏小,影响运行人员判断.在调试和运行的过程中,运行人员需每天对炉膛温度的热电偶进行一次清灰处理,清理步骤是：（1）解除炉膛温度保护；（2）取出热电偶；（3）用隔温手套将热电偶上的灰尘抹去；（4）恢复温度保护.
3.2 流量仪表
水煤浆因为是水、煤粉、其他添加剂的混合物,若选用超声波流量计,则水煤浆会经常粘贴在测量头上.若选用孔板流量计或涡街流量计,长期运行之后,水煤浆容易堵住孔板流量计小孔,对于涡街流量计,由于水煤浆的粘连,会使得蜗杆变粗,从而影响测量.
电磁流量计不易阻塞,适用于测量如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等.所测流量不受流体温度、压力、密度、电导率和粘度变化的影响.在测量水煤浆流量时,选用电磁流量计较为合适.选用电磁流量计时需要按照相应的设计规范和仪表使用说明预留合适的上下游直管段,以满足其正常测量需求.
3.3 浆罐液位仪表
2015年夏季,笔者曾和同事做过一个试验,将刚运输到厂的水煤浆进行取样,装到烧瓶内,第二天早上的时候发现水煤浆已经凝结成块,所以在选择煤浆液位仪表的时候尤其需要注意到这个问题.水煤浆运输到场后储存在储浆罐中,每隔一段时间,运行人员就通过曝气的方法使得储浆罐中的水煤浆搅动,防止长时间的静止导致水煤浆凝结成块.日用浆罐中的水煤浆通过搅拌器的搅拌防止凝结.对于浆罐液位仪表的选择首先要考虑的问题就是水煤浆在导压管中凝结.对于这种情况,最好选用隔膜式压力变送器,并且可直接通过法兰式连接浆罐,而不必使用导压管,这样可避免由于水煤浆的凝结导致无法测量.
将法兰膜盒密封部件安装到过程法兰上之前,需要按照下列顺序先安装聚四氟乙烯膜片：（1）将法兰膜盒密封部的膜片面向上旋转；（2）在膜片表面及密封垫圈接触面上涂上氟油.此时,注意不要碰伤膜片,不要让膜片变形；（3）把聚四氟乙烯膜片嵌入隔膜片及密封垫圈接触面上；（4）装完后,需要检查隔离膜片与聚四氟乙烯膜片之间是否有残留空气,如果有空气残留,则会影响到精度,因此如有残留空气,应用手指从膜片中心部向外挤压以除去残留空气；（5）在装好聚四氟乙烯膜片的法兰膜合密封部上贴好密封垫圈,再安装到过程法兰上.
在安装时,需要注意变送器的高低压侧,浆罐属于开放罐,低压侧接口L应向大气开放.
3.4 水煤浆管道压力仪表
水煤浆在管道中进行输送的时候需要实时监测管道的压力,防止因为管道堵塞导致泵损坏.水煤浆在管道内输送时会产生震动,此外,水煤浆属于可燃物,所以在选择仪表时,还需注意仪表的防震性和防爆性.水煤浆易凝结,结合以上特点,在选择压力表、压力变送器的时候尤其需要注意.
根据水煤浆的这一特点,在选择压力变送器时最好是选择法兰安装式的,有利于拆卸,另外还需选择耐振动,防爆型的,确保仪表经久耐用.
对于就地显示压力表,也需要选择隔膜式的压力表,隔膜式压力表主要应用于石油化工、制碱、化纤、制药、食品等工艺流程中,它是由通用型压力表与连接体和隔膜隔离器组成,在测量介质是强腐蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的情况下使用.
某水煤浆锅炉厂原本在管道上使用的是不锈钢压力表,在第一次进行浆液输送后未及时进行水冲洗,第二天卸浆时,因为前一天残余的煤浆已经凝结,压力表导管堵塞,未能实时监测到压力,卸浆时导致卸浆泵电机温度过高,无法卸浆.
对于管道内的煤浆是静止的,在每次输送结束后,都必须要进行水冲洗,待排出的水是清水时方可.
4 结语
热工仪表在日常的生产中扮演着非常重要的角色,没有仪表的监控,运行人员无法实时掌握水煤浆系统储存、输送和燃烧的真实情况以进行合适的干预,机组的安全稳定运行也就无法得到有效保证.在特定条件下进行仪表选型,必须熟悉仪表的性能以及其优缺点,仔细分析,将不同类型的仪表做比较,充分考虑实际应用中可能存在的问题,选择最为适合使用环境的仪表.
参考文献
[1] 自控安装手册（HG/T 21581-2012）[S]．北京：化工出版社,2012.
[2] 游伯坤．温度测量与仪表——热电偶和热电阻[M]．北京：科学技术文献出版社,1990.
[3] 陈涛,李勇进．浅谈工业流量测量仪表的选型[J]．科技信息（科学教研）,2007,（16）.
作者简介：孙耀（1987-）,中国能源建设集团浙江火电建设有限公司工程师,研究方向：发电厂调试；叶飞（1992-）,中国能源建设集团浙江火电建设有限公司助理工程师,研究方向：发电厂调试.
（责任编辑：蒋建华）
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