孔凡义 宋严强 闵国政 田林林

（华电滕州新源热电有限公司 山东滕州 277500）

引言

电站锅炉烟气含氧量（即过剩空气系数）的测量对于保障锅炉运行安全、提高燃料燃烧效率、减少环境污染都起着重要作用。在燃烧过程中如果空气过量系数太小，会导致燃料燃烧不充分、热效率降低，而如果空气过量系数过大，虽然燃料能充分燃烧，但过剩空气会带走大量热量，也会导致热效率降低[1]。

通过模型对烟气中的含氧量进行预测[2-3]虽然相对简单，但由于实际燃烧工况比较复杂，模型预测的准确度仍无法保证，因此，通过实际测量获得烟气中的含氧量仍然是应用最为广泛的方式。

影响烟气氧量测量的因素主要包括氧量测点选择与布置等，不合理的测点位置与布置会导致氧量的测量存在较大偏差，难以合理地调整配风、保证锅炉稳定、经济地运行。

本研究联合山东大学，通过对锅炉烟气流场模拟的研究，优化测点布置，并采用网格法多点测量装置测量氧量，指导现有电厂氧量测量，为电厂氧量准确测量提供依据，在优化燃烧、实现节能减排等方面具有重要的经济、社会效益。

1 烟气流场优化与测量截面优选

本厂初步拟定的氧量测量位置在省煤器后至脱硝反应器入口前之间的烟道，受烟道布置的影响，这部分的烟气流动比较紊乱，因此，本文首先通过模拟对流场进行优化，寻找合适的测量截面。通过模拟优化后的导流设置如图1所示，优化后的流场如图2所示。

图2 100%BMCR状况下烟气速度云图

图2是最优方案下模拟后得到的系统流线分布，从图中可以看出，SCR反应器斜上升入口烟道初期的烟气流动速度分布非常不均匀，而在喷氨格栅前后已经相对比较平稳。对喷氨格栅附近截面速度分布进行标准偏差计算，其截面区域速度分布标准偏差为4.62%，满足实际应用需求，如图3所示。

图3 BMCR工作状况下优选截面区域的速度云图

通过流场模拟选择合适的测量截面为烟气中氧量的精确检测提供了前提，但流场分布均匀性并不代表氧量浓度分布的均匀性。由于本厂锅炉烟气氧量使用单点测量，而O2浓度在烟气中的分布并不一定均匀，因此，采用单测点测量仍然难以真实反应烟气中O2浓度，无法为锅炉运行提供准确、及时的数据参考。

2 多点等流量测量装置优化设计

为进一步解决单点测量存在的问题，在优选测量截面的基础上，进行了多点等流量测量装置的设计与优化。该装置由多组烟气取样管组合而成，每组取样管设置多个取样嘴，如图4所示。参考等截面取样法确定各取样区域范围，使各取样嘴分布于各区域的中心位置，实现烟气的多点多区域测量，从而保证了烟气中氧量测量的准确度。

图4 取样管模型

为实现各取样嘴等流量取样，对取样嘴孔径进行优化模拟，通过模拟基本实现各取样嘴取样流量的均衡，如图5-图6所示。

图5 优化后各取样嘴压力分布云图

结语

电站锅炉烟气含氧量的测量对于保障锅炉运行安全、提高燃料燃烧效率、减少环境污染都起着重要作用，但目前的测量装置存在测量不准确、跟踪不及时的问题。通过对锅炉尾部烟气流场模拟优化的研究，优选测量截面，采用多点等流量测量装置，解决目前测量装置存在的问题，及时、准确的反映烟气中氧量的变化，为锅炉配风提供数据支撑，实现锅炉安全、经济、稳定的运行。

图6 优化后各取样嘴速度分布云图