Tmass系列热式质量流量计在电厂风量中的解决方案

Tmass系列热式质量流量计在电厂风量中的解决方案

1、引言

电厂风量测量新技术

火力发电锅炉送风量测量同机组运行的安全性、经济性直接相关,目前被广泛采用的动压平均管测量送风流量的方法比传统的翼形动压管法或甚至以送风挡板开度表征送风流量的方法有明显的进步。但动压平均管要求有足够长的测量直管段:对于非圆管上游为80倍水力半径,下游为20倍水力半径。发电厂锅炉送风管道多为矩形截面,受现场空间的限制,实际测量工程中很难满足动压平均管测量直管段要求,所以,使用动压平均管测量送风流量仍存在局限性。

长期以来,大型锅炉风量测量一直困扰着各个大型电厂,维护率高、测量准确性差等问题是大多数燃煤电厂存在的问题,而锅炉助燃风的准确测量也直接影响到对燃烧工况的控制,进而影响到整个锅炉的燃烧效率。随着国家节约能源、环境保护等先进理念的推行,这就要求更高水平的燃烧空气流量测量和控制,以降低能耗和减少污染排放物。
   目前在电厂风量测量中主要应用有通过截流元件取压的差压式流量测量装置和非差压流量计两种。差压式截流装置主要有靠背管、笛型管、机翼、皮托管、双文丘里管等;非差压流量计主要有热式流量计、气体超声波流量计等.
   通过比较,热式气体质量流量计是一种新型的气体流量测量仪表,是利用传热原理,即流动中的流体与热源(流体中加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表。在现场应用过程中效果不错.具有重复性和精度好、紊流状态的适用性强、传感器无堵塞、结垢及免维护、寿命长等优势。

近年来,由于能源供应的相对紧张,以及国家环保要求的日益提高,各发电公司对发电厂的各项技术经济指标要求越来越高,节能减排工作显得尤其重要。在设备已经固定的基础上,依靠精确的气体流量测量来降低能耗或减少废弃物的排放,达到降低成本的目的,是现在各发电公司完成节能减排任务最简单的手段之一。本文主要阐述运用热质量流量计来精确测量锅炉供风、送风系统、锅炉一次风/二次风系统、烟气排放系统、磨煤机供风系统等气体的流量,以提高锅炉使用效率及系统的效率,使发电公司较好地减少燃煤锅炉NOX排放量,从而减少环境污染。

2、工作原理

工作原理:

热式气体质量流量计利用热消散效应的金氏定律(Kings Iaw),两传感器分别置于两金属细管内,一个为温度传感器,另一个为质量流速传感器,温度传感器测得介质温度T;质量流速传感器经功率可调的电桥加热,其温度Tv高于介质温度,随着质量流速Qm增

加,介质带走更多的热量,消耗功率P与质量流速Qm之间的关系如下式:

P/T=A+B(Qm) k

式中K为指数系数,ΔT=Tv-T为温度差,A、B是与气体物理性质有关的常数。

如保持ΔT恒定,控制加热功率随着气体质量流量的增加而增加,这种方法称作"恒温差测量法"。特点是:在小流量点非常灵敏,最小可以到0.08m/s,而且有很好的线性度;流量响应速度快,最小可达250ms。量程比宽,一般都大于100:1。


Tmass系列插入式多参数热式流量计

Tmass系列集成了系统的常规测量功能:风速/风压/风温同时显示和输出。根据热消散原理的金式定律,无需温度和压力补偿。无论是在测量精度上还是采购成本上都是用户测量气体的理想选择。TF系列插入式多参数热式流量计适合大口径测量,对介质的全参数实时检测,更便于现场在线安装和维护。根据客户现场要求,我们可以通过多个采集点(风量测量装置)即选取多个流场计算出更贴切的流量给出一个信号输出(4-20mA)。目前这套方案(装置)在多个地方应用并取得了良好口碑。此方案解决了一/二次风低流速,差压小的问题,受到了客户的良好评价。

3、 Tmass系列热式气体质量流计的特点

热式气体质量流量计是直接测量气体质量的流量计,往常采用孔板配差压测量加压力和温度变送器的组合方法来测量温度和压力不断变化的气体体积流量测量,这种方法需要的部件多,成本高,精度低、故障率高、安装维护也方便,热式质量流量计可以克服上述缺点。具体如下所示:

差压式流量计

Tmass系列热式流量计

易堵塞

不易堵塞,耐脏耐尘

量程比太小,一般3:1

量程比大,可达100:1

安装复杂

安装简单,有插入式和管道式

活动部件多

全金属构造,无活动部件

压损大,

压力损失小,可忽略不计

适用液体、气体

气体

受管径限制及流向限制

与流向垂直,用于方管上测量也能有较好效果 

输出瞬时流量

可输出温度,压力,流量三路Tmass系列热式质量流量计在电厂风量中的解决方案信号

非直接质量流量测量

直接质量流量测量

对过程变化适应性差,对变组份、温度变化大的气体精度低

对过程变化适应性好,可用于测量变组份、温度波动等的气体

对直管段要求高

即使直管段不足也能有较好效果

需加装冷凝装置

耐高温,可达400℃

4   实际应用介绍

4.1锅炉供风和送风系统

     测量锅炉的供风口、出风口、预热器入风口流量,取得最佳的空气/燃料气配比,优化锅炉控制,使燃料燃烧充分,有利于节约原材料的消耗,减少废弃物的排放。          

4.2烟气排放控制

     测量燃料气或排放气以优化洗气系统的控制,提高洗气系统的效率,有利于减少废弃物的排放。

4.3磨煤机供风

通过测量磨煤机供风监测锅炉的供煤状况,更好地控制燃煤锅炉减少 NOx 排放量。

5、针对某电厂所提供的工况参数,做如下方案:

介质 空气 管径 5.4m*3.8m  流量0~600t/h,温度300℃,压力 1KPa

根据上述工况,可选Tmass系列仪表,插深2米,因为现场介质温度高,采用分体式安装,3支Tmass为一组测量装置然后将三组数据平均后再输出温度,压力,流量检测数据。使流量测量数据更加精确,具有更好的稳定性及重复性。

6、结束语

电厂的风量测量是否准确是电厂锅炉机组运行的重要基础,在国内,现在有很多的发电公司使用FLOWS公司的Tmass系列系列热式气体质量流量计对锅炉的供风、一次风/二次风,送风系统,洗气系统、烟气排放系统,磨煤机系统等供气进行精确的风量测量,为锅炉的操控提供了可靠的依据,同时也因锅炉处于较佳的燃烧状态而减少了大量的NOX排放,从而较好的达到了减少环境污染、减少能耗的目的;为工厂降低成本奠定了较好的基础。


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