极品白丝嫩模被大哥操 AZ20 氧量分析仪在超超临界燃煤机组中的应用

　　一、氧量测量系统简介
　　
　　芜湖发电厂2台660MW超超临界发电机组锅炉是北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的平衡通风、超超临界参数、一次再热、螺旋管圈水冷壁通用压力锅炉。每台机组共有氧量分析仪表8套：空气预热器A和B进口各2套，空气预热器A和B出口各2套，其中4个进口烟气含氧量（φ（O2）in）参与氧量校正自动调节，4个出口烟气含氧量（φ（O2）out）用于DAS显示。氧化错分析仪使用的均是ABBAZ20分体式变送器系列的产品，探头采用的是ZFG2低温型氧化错探头，该类产品是ABB公司的新研发产品，实现了氧气含量的连续测量。通过4个电容性开关以及一个位于变送器前端的数字显示器实现操作及程序设置。运行过程中，变送器能够显示烟气中氧气的体积分数、错电mV、错池温度或探头加热器输出，可在程序设计模式中对报警、转发及校准参数进行设置。在这样的程序设计模式中，重要的参数还受到安全保护，可通过重传设备将测量的氧气体积分数转发到远程设备，转发的值域可设为不超过变送器所显示的。0～100％氧量的任何一个值域。由2个继电器输出来进行远程报警指示，氧气含量高于或低于预定值时，继电器被激发；报警继电器也可用作“通用报警器”。变送器或系统故障时，激活该“通用报警器”。
　　
　　二、氧量修正回路
　　
　　为了保证燃料燃烧时合适的燃料一风量配比（空燃比），送风指令需经过氧量校正回路的校正。经氧量修正后的风量信号是能反映保证氧量满足要求的风量。经过剩空气偏置设定和氧量校正后的风量信号与风量指令的偏差作为调节信号。通过调节氧量修正系数控制烟气中的含氧量保持*值，从而保证*空燃比，使锅炉达到zui高的热效率，其能校正15％的风量。氧量修正回路原理见图1。
　　　　尾部烟道A、B两侧共有4个烟气含氧量测量值信号，经四选中（低）值后zui终得到一个测量信号。该值与负荷数据处理器来的氧量设定值进行比较，其偏差经氧量校正PID调节器运算处理后，送至M/A站，再经一个用于修改氧量校正范围的增益校正环节输出氧量校正信号，对送风指令进行氧量校正，使校正后的风量更适合负荷和燃料性质的变化，从而使煤粉在炉膛内安全、经济地燃烧。由于炉膛中的*过量空气量随负荷的增大而减少，故烟气中含氧量的设定值应是锅炉负荷的函数，见表1。函数出来的氧量设定信号在加法器中加人偏置信号，在氧量校正回路处于“自动”时，运行人员可手动改变偏置，以得到需要的氧量设定值。该氧量设定值与空气预热器人口烟气含氧量比较后形成一个氧量偏差，然后通过PI计算后得出氧量修正系数，去修正送风机的风量指令。当负荷率低于30％时，为了保证锅炉安全燃烧，其中有一个30％的zui小风量限值即800（为防止锅炉灭火），它保证锅炉风量不小于锅炉安全要求的zui低风量。氧量校正回路因故障退出时，运行人员可通过M/A站手动输出校正信号。氧量修正系数高限为1.15，低限为0.85。　　
　　三、氧量测量原理
　　
　　氧化错测量含氧量的基本原理是利用“氧浓差电势”，即在一块氧化错两侧分别附以多孔的铂电极，并使其处于高温下。如果两侧气体中的含氧量不同，则在两电极间就会出现电动势。此电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧体积分数不同而产生的，故叫氧浓差电势。氧浓差电势的大小可由能斯特（Nerenst）公式计算得出。　　
　　式中：E为氧浓差电势，V；R为理想气体常数，8.314）J/（mol·K）；F为法拉第常数，96487C/mol；T为热力学温度，K；n为一个氧分子输送的电子个数，为4；p1为被分析气体（如烟气）的氧分压，Pa；p2为参比气体（如空气）的氧分压，Pa。
　　
　　上式描述的是氧化错氧量计输出的电动势和其他变量之间的关系，即当氧浓差电池工作温度T一定，以及参比气体的氧体积分数一定时，电池产生的氧浓差电势与被测气体的含氧体积分数（即含氧量）成单值函数关系。通过测量氧浓差电势E就可得到被测气体的含氧量。由于空气的含氧量为20.8%，且成本低廉，所以在分析炉烟中的含氧量时，一般常用空气作为参比气体。图2是以空气作为参比气体的情况下，不同温度下，氧浓差电势与被测气体的含氧量之间的关系。　　
　　四、氧传感器
　　
　　4.1氧化错传感器结构
　　　　氧化错传感器也称氧化错探头，见图3。
　　
　　该型探头主要由以下组件组成：（1）氧化错元件为探头的关键部件，以它为主体构成测氧电池，包括氧化错管及涂制在管底部的白金电极和电极引线，电极引线可将信号引出；（2）加热炉，用于加热氧化错管，使它恒定在设定温度（700±10℃）上；（3）标气管用于接通标气，校准探头；（4）热电偶用于测量氧电池中的温度，接入变送器温控系统；（5）接线板设有信号、热电偶和加热炉三对接线柱；（6）其他部件，包括过滤器、安装法兰和探头外壳。
　　
　　一般使用时，氧化错管内部通入参比气体（空气），外部则流过被经陶瓷过滤器过滤的被测气体（烟气）。陶瓷过滤器主要用来滤除烟气中的杂质颗粒（如烟尘、炭粉等），并可对信号起阻尼作用，防止指针抖动。
　　
　　4.2安装及维护
　　
　　安装及维护注意事项：
　　
　　（1）探头宜水平安装，参比气体和标准气接口朝下，探头的安装法兰和烟道固定法兰之间应加胶纸板，以免空气漏入烟道内，影响测量精度。探头必须超过烟道内壁10cm以上，并使过滤器的陶瓷暴露部分背气流方向。探头应逐渐推入，以10～20Cm/tnim为宜。
　　
　　（2）从探头到变送器的布线应注意屏蔽，且加热炉的电源线与氧电势、热电偶的4根线应分开布置，以免影响氧电势和热电势。
　　
　　（3）接通电源后用数字万用表监测热电偶电势，约20min后温度可控制在700℃，系统应有稳定输出。
　　
　　（4）运行中氧化错传感器受老化、积灰及腐蚀等影响，内阻增大和本底电势增大使测量精度变差，因此每隔3个月用标准气体校对一次。
　　
　　（5）氧化错内阻偏大时，可卸下过滤器，旋掉管壁上螺丝，轻轻旋出错管，细心除去氧化物，并更换内部弹簧，然后仔细复原。
　　
　　4.3氧量分析仪运行情况
　　
　　1号炉8套氧量测量装置运行基本正常，其中出现的异常情况如下：　　
　　（1）2011年5月7日，B空气预热器进口氧量第1、2两个测点显示坏点（经查历史趋势是超量程所致）,AGC、一次调频、CCS、送风自动切换成手动，其原因是当B侧的两个氧量测点同时坏点时，4个出口氧量的四选模块（图4，其工作模式选择“四选平均”）就造成参与运算的氧量值与氧量设定值偏差过大，氧量修正系数瞬间由1.0下降至0.85，总风量设定值急剧下降，使总风量实测值与设定值偏差过大，从而将两台送风机挡板调节从自动切换至手动，CCS也切换成手动。后将“四选平均”模块改为“四选中（低）值”。并按氧量分析仪的使用规程对B侧的两个出口氧量表进行了在线标定（数据见表2）之后，这两个氧量表运行恢复正常。
　　
　　（2）2011年6月19日，A空气预热器进口氧量第1个测点显示坏点，在DCS侧用万用表测量就地氧量变送器有4～20mA输出信号，说明氧量变送器没有问题。于是在DCS侧将此通道重新更换一个新的通道，并对逻辑程序和DCS画面作相应地修改后，此点能够正常显示，说明是DCS侧的AI通道坏造成该点显示异常，与就地设备没有关系。
　　
　　五、结语
　　
　　通过芜湖发电厂2台660MW超超临界机组协调控制系统的实际运行情况可以看出，带氧量修正的送风调节系统调节过程稳定，燃烧经济性控制得比较成功，能够满足负荷变动及各种工况时对风量的要求。虽然该套AZ20氧量分析仪也出现过测量异常的现象，但是与就地设备没有太大的关系，总体来说该套设备测量系统精度高、信号延时小、设备维护量较少，没有由于设备本身的原因造成氧量测量异常现象，值得推广使用。