为满足环境保护对空气环境质量的更高要求,国内125MW以上的大中型机组大都配套安装了静电除尘器,但因灰斗料位监测装置的选用始终未尽人意,故电厂料位监测异常的情况普遍存在,一定程度地影响了灰斗卸排灰系统的自动化进程。本文对内接触式固态料位监测装置在电除尘器应用中所要求的主体条件进行了归纳总结,并根据引进新产品新技术的需要,提出了旨在抛砖引玉的解决方案。AHf压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
1电除尘器卸排灰的特点
1.1灰斗时段容灰量的不确定性
锅炉燃烧工况的复杂性以及燃烧煤质的差异,使锅炉尾部烟气的物理参数(流量、风速、风温等)均存在明显的波动,再加上电除尘器集尘与收尘过程同时进行的特点,电场振打效果往往表现为无规律的碎发性落灰,由此决定了电除尘器灰斗各时段容灰量的不确定性。电场的分级使这种不确定性更加突出。
1.2介质对保温与防潮要求较高
粉煤灰颗粒的孔隙率高达60%一75%,对水分有很强的吸附能力,吸潮后的粉煤灰因流动性变差而板结。粉煤灰比表面积一般为2500一2600cm2/g,级电场分离下来的细灰比表面积达3500cm2/g。细灰较强的粘附力及高比电阻,使其易在壁面与边角滞留。为防止以上现象的产生,通常采取的预防措施有灰斗加热保温,改善灰斗密封状况,增加压缩空气吹扫等。
1.3间歇式卸排灰系统
在目前广泛使用的连续式卸排灰系统中,卸灰器的有效时间负载率不足20%(一电场),其余时间均处于少载或空载状态。此时卸灰器的漏风与吸湿明显,积灰易板结搭拱,#严重的是积灰上溯至电场内部造成极间短路,阻断阳极振打系统的正常运行。生产实践还表明,连续式卸排灰系统无论在能源还是资源方面都存在明显的浪费,除了卸灰器损耗严重外,还造成冲灰水量的无谓损失以及由此增加的输送电力损失,因此这是一种相当不经济的运行方式。从节能降耗的角度,并基于电除尘器安全、稳定、高效运行的考虑,引人自动化控制的间歇式卸排灰系统是非常必要的。
这里,灰斗料位监测装置无疑起着关键的作用。
2灰斗料位监测装置评述
国内电厂电除尘器使用的灰斗料位监测装置分为2大类:内接触式和外部好立式。内接触式包括水银泡触点式、电容式、电感式、音叉式、光电式等;外部好立式主要指核辐射料位控制器圈图。
2.1水银泡触点式
这是一种早期的料位监测装置。它将配有水银泡触点的密封铝盒固定在一个能够翻转的转动刮板架上,刮板保持转动。当积灰升至与刮板相接触时,刮板受到灰的阻力而倾斜,此时水银泡触点接通并发出料位讯号。该装置结构比较复杂,为防止水银泡误动作,对装置装配的要求较高,且刮板转动架易卡住,水银泡损坏后补配与更换困难,目前已较少使用。
2.2电容式(电感式)
电容式料位计利用插人灰斗内的电极棒与灰斗壁间产生的电容变化来测量灰斗的料位。为了增大电容变化的数值,通常电极棒靠近灰斗壁安装。这种料位计一般在使用初期指示正常,但经过一段运行后性能开始下降,以至稍微碰上灰粒就发出动作讯号,造成误动作。而且电极棒与灰斗壁间距离较近易夹持积灰,使得测量的可信度大大降低。
另外电极棒长期处在较高温度下,电极探头内晶体管元件的性能也会发生变化,导致工作点产生漂移而发生误动。尽管改进型产品增加了电子校正系统和定时机构,但未从根本上提高料位计对灰斗内环境状况的适应性。
2.3音叉式
这是一种声波型的测量发讯料位计,其工作原理见图1。
投人工作时,在电源接通的瞬间,音叉因有电波加于激励元件上而产生机械振动,并由拾振元件转变为电信号送至放大器,然后再返回到激励元件上。这样当交流电信号的频率和音叉的固有频率(80Hz)一致时,音叉因自激振荡而产生共振,由放大器的集电极输出交流电压,经末级功率放大器使继电器吸合
。当灰斗内有灰触及并充塞音叉之间时,音叉受阻尼而停振,交流电压消失,继电器释放发出料位信号。该
音叉式料位计结构与电路都比较简单,传递信号可靠
,运行维护亦比较方便,在均匀给料的干出灰仓泵系统中得到广泛的应用。但它#大的缺点是不能承受落料(灰)的飞溅冲击,而这恰恰是电除尘器灰斗落灰时不可避免的。热灰具有良好的流动性,大量的碎发性落灰会使音叉产生误动。另外,灰斗内壁积灰以及安装在灰斗外的振动破拱装置都会对料位监测产生不利的影响。
2.4负压液位光电式
光电式料位计是由云南电力试验所研制开发,并获guojia转li的一种新型料位监测装置。它在灰斗内的安装如图2o该料位计的检测部分由锥型探头和引流导管组成;信号变换部分由U型管、光电转换器(光源、光敏管)、稀硫酸、浮子等组成。在锥型探头未被灰斗中的积灰堵住之前,电除尘器灰斗内的负压使U型管中的稀硫酸产生液位差,光源发出的光能照到光敏管上,此时卸灰器不工作。当灰斗内灰位上升到堵死探头时,U型管中置于稀硫酸上的浮子因失去负压作用而回到平衡位置,光敏管失去光照并发出料位讯号,启动卸灰器。
该料位计的设计思路比较新颖,但在实际应用中仍存在明显的不足:
(l)积灰受潮板结有可能滞留在探头内,负压无从反应,需附加吹扫系统,经常清洁探头。
(2)需考虑防止热灰反冲至液差系统的隔离保护措施。
(3)鉴于除尘现场的空气环境,为防止系统污染,在大气端应有除尘过滤设施,这样做灵敏度有可能下降。
(4)灰斗上的安装位置受到限制。
(5)不能正确地反映灰斗边壁的积灰情况。
2.5核辐射式
核辐射式料位计以上海精艺核辐射仪表厂生产的UFK-一212一8型核料位控制器为代表,其料位控制如图3。
图3中每个料位监测处配备一对存人钻放射源的防护铅罐和探测部件,分别安装在灰斗需监测料位的两对应外壁上。防护铅罐射线束开关置于打开位置,
放射源放出的下射线束由防护铅罐所限定的通道射出,并通过灰斗照射到探侧部件上。
当灰斗料位进人下射线通路时,探测部件接收到的下射线辐射量会明显减少。探测部件将其接收到的下射线辐射量转换为相应的电脉冲量,并经远传电缆输送到显示仪表,显示仪表对信息进行处理后发出相应的料位指示和控制命令。作为典型的外部好立式料位监测装置,该料位计能有效地避免容器内各种因素的影响,因而可以作为高温、高压密闭容器,以及强腐蚀、高粘性、剧毒等固、液介质的理想监测方案。但对于布点繁多的电除尘器灰斗料位监测来说,它的构造过于复杂且价格昂贵,同时还要求运行维护人员具备一定的射线防护与操作知识,容易增加人们的心理负担,限制了它的推广应用。
3阻旋料位开关方案
内接触式料位监测装置结构简单,经济性好,是电除尘器灰斗料位监测的发展方向。随着科技水平的提高和生产实践的深人,必须着手解决好以下几个问题
:
(l)内部单元(探极)应具有优良的耐久性、灵敏性和再现性,且有较好的抗冲击、抗振动能力。
(2)不会产生因温度、湿度、粘附等环境因素造成的误动作。
(3)结构紧凑,利于灰斗壁面多点布置,整体结构拆装方便,便于检修和维护。日本东和制电研制开发的
阻旋料位开关,实现了设计思路从复杂到简单的螺旋式上升。它采用机械的输出方法,省略了复杂的电路放大部分,可作为新一代内接触式料位监测装置发展的借鉴。
3.1阻旋料位开关
阻旋料位开关由一个带桨叶的小型电机等组成,如图4。它的输出轴与桨叶伸人到容器(灰斗)内部,轴长度可调。投人工作时,电机电源接通,桨叶开始旋转。当容器(灰斗)内料位上升直至桨叶旋转受阻时,打滑机构动作,电机空转,同时电机体内的微动开关动作,输出信号并切断电机电源。如果无积灰阻断,桨叶将恢复旋转。阻旋料位开关的壳体、法兰由铝合金制成,总重不超过2.5kg,叶片径向尺寸60一80mm,额定功率2.5W,可谓短小精湛。法兰连接的特性也使其非常适用于灰斗壁面上的多点布置,且拆装方便,法兰连接孔还可作为灰斗观察孔或临时性的吹扫孔使用。
由于轴与桨叶采用硬质的SUS一303制造,产品系列中的PRL一500H型能承受较大的冲击力,并能耐400℃左右的高温,完全能够适应灰斗内恶劣的环境状况。该装置机械输出的特点可有效地消除积灰吸潮粘附的不利影响,很大程度上克服了假料位的干扰,并可随静力矩的调整灵活地改变适应特性。如果再匹配空气吹扫装置,无疑将会有更佳的功效。
3.2阻旋料位开关安装布置方案
图5为利用阻旋料位开关制定的料位监测与卸灰器连锁控制的方案布置。如图所示,在灰斗上下监测料位对侧各安装2个阻旋料位开关(可根据需要增加)。其中上料位应设在灰斗上隔板稍下的地方,避开上隔板可能的夹持积灰;下料位的设置要保持一定的贮灰量以防止排空后的漏风与卷湿,一般为斗高的1/3。布点的选择还应考虑检修维护的方便,并尽量避开灰斗加热与振打装置。
3.3逻辑控制电路实现方案
控制要求:高电平时卸灰器动作,低电平时卸灰器关断。卸灰器的启停具有记忆功能,即积灰由下至上贮灰时卸灰器为稳定的关断状态;积灰由上而下排灰时卸灰器为稳定的投运状态,并保证在低于下料位时有一个延时的关断时间。另外,只有在同一料位的物位开关桨叶都能自由旋转时,才视该料位为“空”状态。
图6为逻辑控制电路。
图中KL为低料位常闭触点,KH为高料位常开触点,均在物位开关桨叶旋转受阻时实现动作。该电路在末段实现反馈藕合,因此具有双稳态特征,可满足贮灰或排灰连续性工作的要求。
另外在排灰低至下料位以及贮灰超过上料位时,存在两个暂稳态并有一定的维持时间(维持上一输出状态下的操作)。
对于前者可调整从高电平转为低电平的放电时间,以适应灰斗排空或电动三通转换的需要;对于后者,通过调整低电平到高电平的充电时间使贮灰尽量不超过灰斗上隔板。
以图6控制电路为基础,可相应嵌人其他连锁控制子系统,如各级振打连锁控制系统,干排灰、水排灰自动切换系统,冲灰水自动调节系统等,从而完全实现间歇式卸排灰系统的自动控制。
4结语
阻旋料位开关较好地解决了内部探极对灰斗环境的适应性问题,提高了料位监测的主动性,性价比优良。虽然未见国内电厂电除尘器的应用实例报道,但该料位计具有较大的应用发展潜力,是电除尘器灰斗料位监测的发展方向。阻旋料位开关另一个重要贡献在于,它能方便地实现灰位监测的多点布置,这是包括核辐射式等其他料位监测装置所不能比拟的。
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