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新型穩(wěn)定防漏風測氧優(yōu)化技術
氧在自然界中分布最廣，占地殼質量的48.6%，是豐度最高的元素。在烴類的氧化、廢水的處理、火箭推進劑以及航空、航天和潛水中供動物及人進行呼吸等方面均需要用氧。動物呼吸、燃燒和一切氧化過程(包括有機物的)都消耗氧氣。但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃氣(如乙炔)混合，產生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過程離不開氧氣。為了強化硝酸和硫酸的生產過程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹人煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫(yī)療用氣極為重要。
摘要：本文主要通過對氧量裝置測氧方式分析及試驗，得出現(xiàn)有的氧量測量裝置測氧偏差的各種原因，對這些原因問題加以剖析，提出可行的解決方案。對各種可行方案加以試驗實施，檢驗優(yōu)化后的氧量測量結果，吸取效果良好的方法運用于測氧系統(tǒng)之中。創(chuàng)造性地對氧量儀進行了改良，使長期困擾氧量測量的漏風問題得到了解決。經過優(yōu)化改良后的氧量儀測氧穩(wěn)定、精準，氧量能較為真實地反映了實際氧量情況。
關鍵詞：新型 空氣過剩系數 精準 防漏風
一、背景
1、氧量儀簡介
測量煙氣中含氧量的儀表稱為氧量計，火電廠中使用的氧量計主要有熱磁式氧量計和氧化鋯氧量計兩種。
熱磁式氧量計由于其反應速度慢、測量誤差大、容易發(fā)生測量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴重等缺點，逐漸被氧化鋯氧量計所取代。
氧化鋯氧量計的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質，高溫下的電解質兩側氧濃度不同時形成濃差電池，濃差電池產生的電勢與兩側氧濃度有關，如一側氧濃度固定，即可通過測量輸出電勢來測量另一側的氧含量。氧化鋯氧量計具有結構簡單、安裝方便、不受其他氣體干擾等優(yōu)點。
2、啟動氧量儀測氧優(yōu)化改造背景
隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，氧量測量精準程度的要求也越來越高，其對于爐膛燃燒的安全性、經濟性具有重要意義。
本廠一直以來存在氧量測量不準的頑疾，氧量無法投入自動，嚴重地影響到了爐膛經濟安全燃燒，與節(jié)能環(huán)保的理念格格不入。雖經過多次討論，制定了一些方案進行改造，但效果一直不甚理想。
之后我們成立了氧量攻關小組，誓要力克氧量不準的頑疾。在搜集試驗了大量數據后提出了各種可行的解決方案，最終淘汰了一系列效果不理想的方案，保留并實施了優(yōu)選的測量方法。根據現(xiàn)有測氧方式的不足創(chuàng)造性地對氧量儀進行了改良，使長期困擾氧量測量的漏風問題得到了解決，氧量測量不準的頑疾得到了一次性徹底地根治。
二、統(tǒng)計氧量測量各種相關數據，分析問題，提出解決可行方案
1、三四期機組優(yōu)化前的氧量儀信息統(tǒng)計分析
通過三四期機組優(yōu)化前的氧量儀信息統(tǒng)計可以看出三四期機組氧量儀測量不準的幾個原因，有6處氧量儀的測溫元件發(fā)生溫度擺動現(xiàn)象，導致氧量無法精確測量;法蘭盤變形密封不嚴造成漏風;氧化鋯頭老化及氧化鋯鋯頭損壞;氧化鋯頭部陶瓷濾網積灰堵塞;二次表主板損壞。
2、三四期機組氧量儀測得煙氣含氧量與負荷關系趨勢分析
根據新型穩(wěn)定防漏風測氧優(yōu)化技術實施前#5、#6、#7、#8機組煙氣含氧量與負荷關系趨勢可以看出，#5機組有兩個氧量測點工作明顯不正常;#6機組有兩個氧量測點測量不準確;#7機組有兩個氧量測點工作明顯不正常;#8機組有三個氧量測點工作明顯不正常。
3、為滿足氧量測量的準確性，我們對空預器氧量進行了多次移位，移位后委托電科院用NOVA 4000 德國 MRU 煙氣分析儀對三四期氧量進行測量。通過檢測數據分析在各負荷下氧量對應情況如下：600MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在0.4%-1.2%之間，470MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在1.5%-2%，400MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在4%左右，320MW負荷對應各臺機組空預器入口氧量在5.6%-7%，600MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在1.4%-1.67%，520MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在2%-2.6%，400MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在4%-4.7%，300MW-350MW負荷對應各臺機組空預器出口氧量在7.5%-8.37%。通過對各臺機組各種負荷下空預器出入口氧量的檢測可以判斷，目前氧量儀的安裝位置是符合機組煙氣含氧量檢測的需要，最后一次對氧量儀的移位是成功的。
4、氧量測量不準原因分析及解決辦法
4.1現(xiàn)象：測溫熱偶溫度擺動;可能的原因：測溫熱偶問題、加熱組件老化;處理方法：更換新的熱偶測溫元件及加熱組件。
4.2現(xiàn)象：氧量測量值在10%以上;可能的原因：1、法蘭盤變形漏風;2、氧化鋯接線盒內膠墊老化或未壓死導致漏風;3、法蘭盤壓墊及密封膠密封不嚴導致漏風;處理方法：1、更換新的法蘭盤;2、更換接線盒內膠墊，緊固膠墊;3、更換密封墊，重新涂抹密封膠，陶瓷外套管進行新型防漏風改造。
4.3現(xiàn)象：氧量標定下降速度慢或標定時氧量不變;可能的原因：氧化鋯鋯頭老化或損壞;處理方法：測量氧化鋯本體電勢，若老化或損壞進行更換。
4.4現(xiàn)象：氧量標定時反應慢;可能的原因：陶瓷過濾器積灰嚴重堵灰;處理方法：清理陶瓷過濾器積灰，必要時更換新的陶瓷過濾器。
4.5現(xiàn)象：二次表送電后沒顯示;可能的原因：1、二次表內電源保險燒;2、二次表觸屏損壞;3、二次表控制板損壞;處理方法：1、更換保險;2、更換二次表觸屏;3、更換二次表控制板。
三、新型防漏風測氧技術
氧量儀漏風問題一直以來是爐膛氧量測量技術難以解決的難題，更換和緊固法蘭密封墊、抹密封膠起到的效果不甚理想，漏風問題依然大量存在。經過多次的試驗分析，我們總結了一些經驗，首先氧量儀太短可能導致有輕微漏風時空氣中的氧氣進入到氧化鋯的頭部導致測氧偏大;其次是氧量儀外套管延伸到氧化鋯的頭部，導致空氣中的氧氣很輕易地到達氧化鋯的頭部位置，從而使煙氣含氧量測量值偏大。根據以上分析，我們對氧量儀進行了以下技術改進。
1、新型測氧防漏風技術
我們假設如果氧量儀有輕微漏風情況存在，若漏入的氧氣不能到達氧化鋯的頭部，也不會對爐膛煙氣氧量的測量造成影響。為了達成這個目標，我們對氧量儀陶瓷外套管進行了如下防漏風技術的改造。
原氧量儀陶瓷外套管剖面圖如圖1所示：
圖1 原氧量儀陶瓷外套管剖面圖
改造后氧量儀陶瓷外套管剖面圖如圖2所示：
圖2 改造后氧量儀陶瓷外套管剖面圖
氧量儀法蘭處若有輕微漏風漏入的空氣中的氧氣不會到達氧量儀氧化鋯頭部，將會在切割部分流入煙氣中。
新型防漏風技術改造說明：氧量儀防磨陶瓷外套管共7節(jié)，將氧量儀防磨陶瓷外導管靠近法蘭盤位置的兩節(jié)陶瓷片敲掉，里面的鋼管切割掉圓弧的1/3，長度為兩節(jié)陶瓷片長度(30cm)，安裝時被切割的部分背對著煙氣的流向，因靠近法蘭盤兩節(jié)陶瓷片長度部分基本不被煙氣磨損，所以敲掉陶瓷片對防磨效果沒有影響。當法蘭盤有輕微漏氣時，漏進陶瓷防磨外套管的空氣將由切掉的鋼管處流入煙氣中，不會到達氧化鋯頭部。保證了氧量儀的測量準確性。
2、根據改造后的負荷與氧量趨勢證明，經過新型防漏風技術優(yōu)化改造后，三四期機組的氧量儀漏風導致測量的煙氣含氧量偏大難題得到了徹底的根治，氧量測量穩(wěn)定準確可靠，具備投入氧量自動條件，實現(xiàn)了免維護。
四、社會效益和經濟效益
社會效益：通過新型穩(wěn)定防漏風測氧優(yōu)化技術，1.輕松根治了氧量測量不準的頑疾，極大地提高了氧量測量的精確性;2.維護次數減少，降低了維護人員的勞動強度，極大地降低了維護費用，人工費用;3.可以投入氧量自動，使空氣過剩系數保持在理想范圍內;4.提高了爐膛燃燒的經濟性和安全性;五、減少煤耗，對節(jié)能環(huán)保具有重要意義。所以本次優(yōu)化取得了經濟效益和社會效益雙豐收。
五、總結
目前我廠600MW機組里六號機組已成功地將B側空預器入口氧量改造為新型定做的氧量儀，其他三四期600MW機組已成功地實施了改良型的防漏風技術改造，都取得了極好的效果。
下一步將陸續(xù)在其他600WM機組和300MW機組上實施改良型的防漏風技術改造，新型定做氧量儀取得了成功的應用，也將陸續(xù)地在各臺機組進行改造。
此次我廠氧量攻關小組對氧量測量系統(tǒng)的優(yōu)化改造，實施簡單，效果明顯。經過優(yōu)化改良后的新型氧量儀測氧穩(wěn)定、精準，目前測得的含氧量較為真實地反映了爐膛內尾部煙道空預器入口的煙氣含氧量情況，對于控制過剩系數α保持在一定范圍內，保證燃煤機組爐膛火焰燃燒的經濟性，保證爐膛燃燒的安全性具有重要意義。為下一步投入氧量自動，調節(jié)送風量大小，進一步提高爐膛燃燒經濟性打下了堅實的基礎。其實施簡單，沒有什么成本，具有良好的市場競爭力。
參考文獻：
[1]電站鍋爐變氧量運行經濟性分析及經濟氧量的優(yōu)化確定. 《中國電機工程學報》.劉福國.2003。
[2]智能氧化鋯氧量分析儀的設計.吳烙佳2007。
[3]托電三四期機組氧量測量數據及分析報告.華北電科院.2011。
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