浅析一次风速标定对锅炉运行的重要性

摘要：电厂的燃烧品质对机组的安全、经济运行至关重要。携带大量煤粉的一次风风速的大小将直接影响燃烧工况的稳定和锅炉效率。本文通过一次风速标定前后的对比实践及几起因一次风速指示不准所造成的运行事故案例分析，阐明了标定工作的重要性和必要性。

关键词：锅炉 一次风速 案例分析 标定

1、一次风速测量原理（如图1）

1.1 风粉混合前一次风速的计算

用标定过的靠背管作为动压的一次测量原件，安装在一次风和煤粉混合前的官道上，防止煤粉堵塞传压孔，经传压管接到微差压变送器上，再将信号接入计算机进行计算。

伯努利方程： P1 = P2 + 0.5*W2

W：一次风速（m/s）

P1：全压（Pa）

P2：静压（Pa）

整理得：

1.2 风粉混合后一次风速的修正

与煤粉混合后一次风速降低，所以必须对W进行修正。

一次风速低，所以可把空气视为不可压缩理想气体，由连续性方程可得到混合后的一次风速计算公式

K1为靠背管流量系数

K2为流量修正系数

2、一次风速标定的重要性分析

一次风速指示不准确会给运行人员误判断，导致一次风速过大或过小、四角风量不平衡。因为一次风携带了锅炉燃烧需要的大部分燃料，所以一次风速的大小直接将决定锅炉的燃烧情况，四角不平衡会致炉内动力场紊乱，严重影响锅炉的安全与经济运行。

2.1 一次风速过大的危害

在燃烧器结构和燃用煤种一定时，相同负荷条件下所燃用的煤粉量基本相同，一次风速高意味着一次风量大。一次风量越大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热越多。这时，着火速度就越慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃烧在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。

一次风速过高，会推迟着火，引起锅炉燃烧不稳，甚至灭火。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。

一次风速过高时即便煤粉能着火，也可能产生其它问题。因为较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧损失。有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。

2.2 一次风速过小的危害

一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣都是不利的，其原因和危害是：（1）煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，功圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢，易造成喷口四周结渣和不完全燃烧损失增加；（2）煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟，影响燃烧的稳定性和飞灰含碳量增加；（3）气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；（4）易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵塞一次风管现象；（5）引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射流出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均匀的现象，造成燃烧不稳定，过浓煤粉来不及完全燃烧，未完全燃烧热损失增加；（6）一次风速过低，煤粉在一次风管中沉积，会导致一次风速进一步降低，迫使运行人员停运对应的给粉机吹扫，从而造成主汽压力波动大；（7）一次风速低，加上一次风速指示偏高，两因素叠加后，极易造成一次风管堵塞。轻则增加因疏通风管而带来的人员、设备安全风险，重则会因一次风门内漏而使300℃左右的热风对管内煤粉连续加热而造成煤粉在管内自燃，烧损风管，引发火灾，甚至发生爆炸。

3、一次风速标定前因指示不准所造成的锅炉运行事故典型案例分析

一次风速标定前，因一次风速在DCS盘上不准确导致运行人员误判断所引起的事故多起。据统计，每年至少发生二次风管堵塞；高负荷期间，加上煤质变差因素，主汽压力波动大；发生过炉膛灭火事故一起；锅炉燃烧热损失大，炉效低等。

（1）2006年2月18日中上排#1一次风管堵塞。通过吹通后，就地对喷燃器风速的检查发现，指示风速比实际风速偏高达12m/s，当时DCS指示风速为25m/s，而实际风速只有13 m/s，导致运行人员误判断，到煤粉在管内停止流动，给粉机卡死才发现风管严重堵塞。处理工作过程近48小时，幸好当时煤粉的挥发分较低，一次风门关闭较严密，而未引起煤粉自燃。

（2）2009年4月，多次发生喷来粉不稳定，主汽压力波动大。经事故分析会所确定的主要原因是：一次风速指示不准，风速指示比实际值大，经调查有三个一次风速指示比实际值大10米以上；十个以上的一次风速指示比实际值大7米；其它一次风速指示比实际值大约5米。因一次风速指示比实际值大，正常运行中如果保持一次风速在设计值（22m/s），则实际值只有10 m/s左右，甚至更低。易造成炉膛水冷壁结焦（一次风刚性太差）、火焰中心严重下移造成汽温偏低、炉底渣含碳量大等。一次风速指示不准，风速指示值比实际值偏小，煤粉在一次风管中沉积后使一次风速更小，迫使运行人员停运给粉机吹扫，此时就会使该一次风管中的煤粉大量吹入炉膛，造成汽压升高和波动大。

4、结语

综上分析，因一次风速指示不准给机组运行的安全和经济性已造成严重影响，一次风速的准确标定已刻不容缓。经半年多的运行实践表明，一次风速标定后未发生一起一次风管堵塞事故，燃烧的稳定性明显好转，在掺烧大量煤泥的条件下，其运行的经济性明显提高，主要表现在飞灰含碳量和灰渣含碳量大幅度下降，固体未完全燃烧热损失降低，锅炉效率明显提高。