專利名稱：煤粉濃度的測量方法與測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐煤粉濃度測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤粉濃度的測量方法與測量裝置。
背景技術(shù)：
煤粉鍋爐各燃燒器間的煤粉分配直接影響到鍋爐設(shè)備運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對燃煤鍋爐的氮氧化物排放水平也有著重要的影響。測量一次風(fēng)管道中的煤粉濃度是監(jiān)測燃燒器運(yùn)行狀況的重要手段。對采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)的煤粉鍋爐，以往人們通過測量輸送煤粉的空氣和煤粉混合前后的空氣流量和溫度，根據(jù)熱平衡來計(jì)算一次風(fēng)粉混合物中的煤粉濃度；采用這種方法時，煤粉的比熱難于精確確定，在煤質(zhì)波動時計(jì)算結(jié)果會出現(xiàn)偏差；而且由于溫度測量和熱平衡的滯后性使得測量結(jié)果也明顯滯后于濃度的變化；尤其在輸粉氣流與煤粉溫度接近，混合前后溫度變化較小的情況下更是無法采用熱平衡的方法計(jì)算煤粉濃度。專利99115956. X “空氣、煤粉流量和濃度的測量方法及其控制系統(tǒng)”采用測量輸粉管道水平段和非水平段的壓力降的方法來求解煤粉的濃度。這種方法要求水平段和非水平段有較大的信號差，信號差越大，測量越準(zhǔn)確，應(yīng)用中常常受到現(xiàn)場條件的制約。專利01107746. 8提供了一種中間儲倉式制粉系統(tǒng)輸粉氣流溫度變化不大時的煤粉濃度測量方法，但該方法對煤粉氣流的流動損失沒有進(jìn)行系統(tǒng)的考慮，所采用的系數(shù)修正方法也帶來了系數(shù)確定的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的煤粉濃度測量不準(zhǔn)確的問題；提供一種煤粉濃度的測量方法與測量裝置；簡單準(zhǔn)確、易于實(shí)施，適用于混合前后溫度變化較小的情況，特別適合于中間儲倉式制粉系統(tǒng)鍋爐一次風(fēng)管道中的煤粉濃度的測量方法與測量裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
煤粉濃度的測量方法，包括以下步驟
1)在一次風(fēng)管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I、混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II，混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I設(shè)在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩(wěn)定處，混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II設(shè)在混合點(diǎn)后煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度后的水平直管道上確定管段L作為流動壓降測量管段，在管段L的兩端分別布置用于測量該直管段壓降的靜壓測點(diǎn)；
2)測量混合前的靜壓P1和全壓P ；
3)測量混合后的靜壓P2和管段L的壓降Δ Pld ；ρ —p -AP
4)根據(jù)"=‘ρ_ρ w計(jì)算煤粉濃度。
所述管段L以測點(diǎn)II為起點(diǎn)，長度等于測點(diǎn)I到測點(diǎn)II的距離。
所述管段L以測點(diǎn)II之后的一點(diǎn)為起點(diǎn)，長度等于測點(diǎn)I到測點(diǎn)II的距離。
煤粉濃度的測量裝置，包括全壓-靜壓測量元件、靜壓測點(diǎn)、壓力測量儀表，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，全壓-靜壓測量元件和靜壓測點(diǎn)布置在一次風(fēng)管道上，與壓力測量儀表連接，壓力測量儀表輸出信號至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，一次風(fēng)管道上設(shè)有測點(diǎn)I，測點(diǎn)II， 流動壓降測量管段L ；在測點(diǎn)I處布置用于測量氣流在該處的全壓與靜壓之差的全壓-靜壓測量元件；在測點(diǎn)II處布置測量該處的靜壓與測點(diǎn)I處靜壓的差壓的靜壓測點(diǎn)；在管段 L兩端布置測量管段L的壓降的靜壓測點(diǎn)，各測點(diǎn)的壓力信號接至相應(yīng)的壓力測量儀表，各壓力測量儀表的輸出接至數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集板，數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集板將信號傳輸至數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示并記錄煤粉濃度以及輸出煤粉濃度信號。
本發(fā)明的使用和工作原理本測量方法的原理是根據(jù)輸粉氣流與煤粉混合前后的能量平衡，通過測量氣流與煤粉混合前后的參數(shù)求得煤粉濃度。空氣與煤粉的混合、流動情況是輸粉氣流與煤粉即將混合前的截面處氣流的靜壓、速度、密度分別為P1, V1, ρ i ；混合后顆粒速度達(dá)到氣流速度時的截面處氣流的靜壓、速度、密度分別為P2，V2，ρ 2 ；一次風(fēng)氣流和煤粉顆粒的流量分別為Ma，Mp ；混合前煤粉顆粒近于靜止，速度可以忽略，混合后煤粉顆粒的速度為VP，在混合前后溫度變化不大的情況下，忽略混合前后溫度變化，并考慮到相應(yīng)的管道摩擦阻力流動損失，可以得到如下的能量方程1P1 P AP1
MAvi2+^) = Ma (去 V22 + il^ML) + Mp-Vp2(1)2P12p22
式中，ΔΡω為排除氣流對顆粒的加速作用之后，風(fēng)粉混合物在此管段內(nèi)流動所產(chǎn)生的壓降，也就是風(fēng)粉混合物在此管段的管道摩擦阻力流動損失。
由于溫度變化不大，因此，P1^P2 ；混合前后的管道截面積不變，所以混合前后的速度也基本不變，即V1 ^ ν2。由于煤粉顆粒非常細(xì)小，直徑為微米量級，混合后煤粉顆粒的最終速度與氣流的速度非常接近，在截面2處，有Vp V2 義。
因此，由⑴式可推出煤粉濃度μ的計(jì)算公式為Mp _Ρχ-P2 -APld — P1 -P2 -APld⑵
μ Ma1 T/2P-P12 p^
此處，P為氣流在混合前截面處的全壓。在確定ΔΡω之后即可由( 求得所需煤粉濃度。
APld的確定是濃度測量的重要環(huán)節(jié)，這是因?yàn)棣う宝乇旧砼c煤粉濃度和氣流速度密切相關(guān)。為此，采用以下方法確定Δ P,在被測管道上截面2之后選取一水平直管段， 此管段的長度與截面1、2間的距離相同。因?yàn)榇藭r顆粒已經(jīng)達(dá)到最終速度，所以此時的壓降不再包含對顆粒加速造成的能量損失，測量這一管段的壓降，即為計(jì)算所需之流動損失apld。
本發(fā)明的有益效果該發(fā)明的煤粉濃度的測量方法與測量裝置只需測量氣流在混合前的靜壓和全壓及混合后氣流的靜壓及相應(yīng)的靜壓差，就可以確定煤粉的濃度，方法簡單易行，不受現(xiàn)場條件的制約，可以廣泛應(yīng)用。

圖1為本發(fā)明測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明空氣、煤粉混合流動示意圖。
圖中，1-粉倉，2-給粉機(jī)，3-下粉管，4-一次風(fēng)管道，5-全壓-靜壓測量元件、6-差壓變送器I，7-差壓變送器II，8-差壓變送器III，8-數(shù)據(jù)采集板，10-數(shù)據(jù)采集儀，11-計(jì)算機(jī)，12-測點(diǎn)I，13-測點(diǎn)器II，14-測點(diǎn)III。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
煤粉濃度測量方法，結(jié)合圖1，圖2，圖中，1-粉倉，2-給粉機(jī)，3-下粉管，4_ 一次風(fēng)管道，5-全壓-靜壓測量元件、6-差壓變送器I，7-差壓變送器II，8-差壓變送器III，8-數(shù)據(jù)采集板，10-數(shù)據(jù)采集儀，11-計(jì)算機(jī)，12-測點(diǎn)I，13-測點(diǎn)II，14-測點(diǎn)III。包括以下步驟
1)在一次風(fēng)管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I和混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II，混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I設(shè)在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩(wěn)定處，混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II設(shè)在混合點(diǎn)后煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度處，自測點(diǎn)II之后選取測點(diǎn)III，測點(diǎn)II與測點(diǎn)III之間為管段L，管段L的長度等于測點(diǎn)I到測點(diǎn)II的距離；在管段L兩端布置靜壓測點(diǎn)，由差壓變送器III測量管段L長度的壓降；
2)測量混合前的全壓P與靜壓P1之差P-P1 ；
3)測量混合前的靜壓P1與混合后的靜壓P2的差值P1-P2 ；
4)測量管段L的壓降A(chǔ)Pld；
5)計(jì)算煤粉濃度煤粉濃度。煤粉濃度按公式
權(quán)利要求
1.煤粉濃度的測量方法，其特征是，包括以下步驟1)在一次風(fēng)管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I、混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II，混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I設(shè)在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩(wěn)定處，混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II設(shè)在混合點(diǎn)后煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度后的水平直管道上確定管段L作為流動壓降測量管段，在管段L的兩端分別布置用于測量該直管段壓降的靜壓測點(diǎn)；2)測量混合前的靜壓P1和全壓P；3)測量混合后的靜壓P2和管段L的壓降ΔPui ；ρ —ρ -AP4)根據(jù)‘ρ_ρ w計(jì)算煤粉濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的煤粉濃度的測量方法，其特征是，所述管段L以測點(diǎn)II為起點(diǎn)， 長度等于測點(diǎn)I到測點(diǎn)II的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的煤粉濃度的測量方法，其特征是，所述管段L以測點(diǎn)II之后的一點(diǎn)為起點(diǎn)，長度等于測點(diǎn)I到測點(diǎn)II的距離。
4.用于權(quán)利要求1所述的煤粉濃度的測量方法的測量裝置，包括全壓-靜壓測量元件、 靜壓測點(diǎn)、壓力測量儀表，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，全壓-靜壓測量元件和靜壓測點(diǎn)布置在一次風(fēng)管道上，與壓力測量儀表連接，壓力測量儀表輸出信號至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，其特征是，一次風(fēng)管道上設(shè)有測點(diǎn)I，測點(diǎn)II，流動壓降測量管段L ；在測點(diǎn)I處布置用于測量氣流在該處的全壓與靜壓之差的全壓-靜壓測量元件；在測點(diǎn)II處布置測量該處的靜壓與測點(diǎn) I處靜壓的差壓的靜壓測點(diǎn)；在管段L兩端布置測量管段L的壓降的靜壓測點(diǎn)，各測點(diǎn)的壓力信號接至相應(yīng)的壓力測量儀表，各壓力測量儀表的輸出接至數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的煤粉濃度的測量方法的測量裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集板，數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集板將信號傳輸至數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示并記錄煤粉濃度以及輸出煤粉濃度信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了煤粉濃度的測量方法；包括以下步驟1)在一次風(fēng)管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I、混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II，混合前的氣流參數(shù)測點(diǎn)I設(shè)在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩(wěn)定處，混合后的氣流參數(shù)測點(diǎn)II設(shè)在混合點(diǎn)后煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達(dá)到氣流速度后的水平直管道上確定管段L作為流動壓降測量管段，在管段L的兩端分別布置用于測量該直管段壓降的靜壓測點(diǎn)；2)測量混合前的靜壓P1和全壓P；3)測量混合后的靜壓P2和管段L的壓降ΔPLD；4)根據(jù)計(jì)算煤粉濃度；本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)該方法的測量裝置；適合于中間儲倉式制粉系統(tǒng)鍋爐一次風(fēng)管道中的煤粉濃度的測量方法與測量裝置。
文檔編號G01N15/06GK102519830SQ20121000895
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者楊興森, 胡志宏, 郝衛(wèi)東 申請人:山東電力研究院