循环流化床锅炉风速测量研究

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上千台循环流化床锅炉投入运行，在冶金、电力、石油化工、造纸等行业发挥着重要作用。

1、CFB风量测量的重要性

循环流化床锅炉(下文简称CFB)的控制需要可靠与精确，其中炉膛负压控制是CFB控制系统的重要组成，由于CFB炉膛负压存在强烈波动，必须在变送器或控制系统输入卡上设置30s阻尼，由此导致炉膛负压测量滞后，为克服此影响，必须使用一次风、二次风、引风等三个重要风

量作为前馈信号，才能实现炉膛负压调节。风量的测量不能正确反映流量变化趋势时，控制回路无法完成炉膛负压的调节。所以风量的测量非常重要，流量计的选择非常重要。CFB锅炉流程示意图见图1。

2、CFB风量测量传统仪表的选型

风速测量一般选择的流量计有巴类、文丘里管、热式质量、多孔式差压流量计、涡街等。

2.1巴类流量计

为降低风机耗电，风量的输送须采用大管径，低流速输送，以降低压力损失。对于差压式流量计而言，差压值太低，直接使得流量计信号微弱，再加上介质的不洁净，导压口脏污积累很容易导致差压信号传递错误。根据工厂运行经验，3个月的时间后，在控制系统历史趋势上，流量曲线与风门曲线不再密切相关，即流量计已不能正确反映流量变化趋势。

2.2文丘里管流量计

经典文丘里管经过缩短长度等改进，形成机翼测风装置，可以应用在风速测量中。其中以三曲线机翼为主，它的缺点十分明显，比较笨重、压损较大(压损约60%～80%差压值)、制造工艺困难，且易堵塞信号管路。另外机翼测风装置的重复性稳定性也不好。它的优点是相对传统流量计(孔板，喷嘴，文丘里)，量程比可做到10:1，直管段要求低。

2.3热式质量流量计

对于热式质量流量计而言，探头表面污物的附着直接导致换热不良，流量计出现大幅度漂移，失去流量信号。除非进行经常性的反吹、清洗维护，流量计才能正常运行。空气中的尘埃等污染物在流量计上的沉着是热式质量流量计风量测量失败的根本原因。

3、CFB风量测量改进仪表的选型

3.1多孔差压式流量计

采用插入式多孔流量计，它采用的节流原理是平衡节流。它的测量精度是传统节流装置的5倍～10倍，流动噪声降低到1/15，永久压力损失约为1/3，压力恢复快2倍，最小直管段可以小于0.5D，没有活动的部件，安装和使用非常方便简单。它在锅炉测风方面的优势如下：

测量精度高、重复性好。由于多孔流量计的节流装置具有对称多孔结构特点，同时具备节流和整流的能力，使流场稳定性大大提高。其测量精度可达±0.5%，重复可达0.1%。直管段要求低。由于多孔流量计的节流装置对流场的平衡作用，大大缩短了对直管段的要求。直管段最小可达0.5D。节省了一次投入。

永久压力损失低。在相同的工况下，与传统节流装置相比永久压力损失减少70%，接近文丘里管，节省了大量的能量运行成本，是一种节能型仪表。

耐脏污不易堵。多孔流量计从设计上减小了紊流剪切力和涡流的形成，从而大大降低了滞留死区的形成，保证脏污介质可以顺利通过多个孔，减小了流通孔被堵塞的机会。

测量范围宽。其测量流速最大可至音速。最小雷诺数可以低于200，最大雷诺数可以大于107，β值在0.25～0.90之间可选。

适用范围广。多孔工作温度、压力取决于管道和法兰的材质和等级，工作温度可达850℃，工作压力可至42MPa。流量计结构完全对称，可以方便的测量双向流。

3.2抗震涡街流量计

涡街流量计是根据卡门涡街理论，利用了流体的自然振动原理，以压电晶体或差动电容作为检测部件而制成的一种速度式流量仪表,见图2。

应用于锅炉装置风速测量来说有如下优点：

1)涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能可靠，使用寿命长。

2)涡街流量计测量范围宽。量程比至少1:10。

3)涡街流量计的测量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。测量风道、烟道等工况复杂的风速、流量有着显著优势。

4)压力损失小，对于微压工况，非常适合。

5)维护量小。但是涡街流量计有着本身的缺点：

a)造成流量测量误差的因素主要有：管道流速不均造成的测量误差;不能准确确定流体工况变化时的介质密度。改进措施，根据经验，涡街检测元件安装在管道中流速平稳、介质密度变化最小的位置。

b)抗震性能差，外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。大管径影响更为明显。改进措施，新型锅炉装置抗震型涡街流量计采用独特的差动技术，配合隔离、屏蔽、滤波等措施，克服了涡街流量计固有的抗震性差，噪声大的缺点。

c)对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕，而新型锅炉装置抗震型涡街流量计采用了独特的检测探头以及防护措施，保证了产品的可靠性。

d)直管道要求高。新型流量计，无论管道式和插入式，流量计本体管道采用独特的结构形式，通过本体的整流技术，大幅度降低了对直管段的要求。最低可达到前3D，后1D。仪表在方形的大口径风管上安装非常方便。

4、结束语

风速测量对于锅炉装置的安全正常生产具有重要意义，本文通过对不同流量仪表的研究，比较安装、维护、仪表稳定性、可靠性等方面。分析出不同流量仪表的优缺点，选择出最适合锅炉风道流速测量的仪表，并考察工厂的实际应用情况，与本文研究结果基本符合。

文献信息

刘恩.循环流化床锅炉风速测量研究[J].仪器仪表用户,2017,24(08):18-20.

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原标题：循环流化床锅炉风速测量研究