一次风粉管监控取样装置及其取样管准确取样控制方法
【专利摘要】本发明为一种一次风粉管监控取样装置及其取样管准确取样控制方法，取样管通过取样口与一次风粉管内的一次风速测量装置连接，建立一个一次风速测量装置取样管内温度闭环控制系统，取样管外侧敷设电热丝，取样管内设置温度测点并安装温度传感器，通过温度变送器将取样管内温度信号ti反馈给控制器，控制器预设给定温度信号t，比较ti和t；若ti＜t，控制器控制电热丝热源开关闭合，对取样管内一次风进行加热；若ti＞t，控制器控制电热丝热源开关断开，停止对取样管内一次风加热。本发明能够防止风粉管取压过程一次风中水蒸气凝结致使煤粉结块造成取样管堵塞，提高煤燃锅炉一次风速测定的准确性，对指导火电厂锅炉安全稳定运行有重要意义。
【专利说明】
一次风粉管监控取样装置及其取样管准确取样控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于燃煤锅炉设备技术领域，尤其涉及于锅炉燃烧器相连的一次风粉管的 监控取样设备及其准确取样的控制方法。
【背景技术】
[0002] 当今人类的生存和发展离不开能源作基础，作为国家发展的基础工业，能源工业 中能源设备的稳定高效运行对国民经济的可持续发展至关重要。作为国民经济的先行产 业，电力工业在能源工业占据重要地位。目前在我国的电力结构中，火电占主力地位，每年 开采的煤炭有60%用于火力发电。
[0003] 锅炉作为燃煤电厂的三大主机之一，其能否稳定高效运行直接影响着燃煤电厂的 安全性和经济性。一次风粉管直接和锅炉的燃烧器相连，其内部一次风粉混合物速度准确、 实时地监测直接影响到锅炉的燃烧状况，特别是采用多层四角直流喷射切圆燃烧技术的大 型燃煤锅炉，若各层各角喷射的一次风速差异较大、分布不均匀会导致炉膛火焰中心偏移、 火焰贴壁、炉膛热负荷不均匀、温度偏差大、NOx排放量增加，产生局部水冷壁超温、结焦等 问题。因此一次风速的准确监测对锅炉的安全经济运行至关重要。
[0004] 据统计，我国燃煤机组的一次风速监测装置普遍采用毕托管原理。因此，监测装置 的动、静压取样管中存在的是一次风粉混合物，且由于一次风在磨煤机中对原煤进行了干 燥，原煤中的水分大部分蒸发到一次风气流中，导致一次风湿度变大。当一次风粉混合物进 入温度较低的取样管后，一次风中的水蒸气遇冷凝结导致取样管中的煤粉结块堵塞取样 管，造成取压错误，最终影响一次风速的准确测量和监测。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种一次风粉管监测取样装置及取样管准确取样的控制 方法，能够使取样测量条件更接近风粉管中的实际情况，实现一次风速的准确测量和监测， 准确、实时的监测锅炉的燃烧情况。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -次风粉管监控取样装置，所述取样装置包括:与风粉管管壁取样口连接的取样 管、温度传感器、温度变送器和控制器，所述取样管外侧敷设电热丝，取样管内设置温度测 点并安装所述温度传感器，通过所述温度变送器将取样管内温度信号反馈给所述控制器， 由控制器控制电热丝热源电路的通、断电;所述取样管内设置管径大于取样管的腔体，所述 温度传感器设置在腔体内。
[0008] 进一步的，所述取样管包括动压取样管和静压取样管，所述取样管通过螺口或焊 接的方式与风粉管管壁取样口连接。
[0009] 进一步的，所述动压取样管和静压取样管之间距离大于或等于10cm。
[0010] 进一步的，所述电热丝在取样管外侧轴向缠绕设置。
[0011] 进一步的，所述取样管为不锈钢管，不锈钢管直径10mm。
[0012] 基于一次风粉管监控取样装置的准确取样控制方法，所述取样装置包括:与风粉 管管壁取样口连接的取样管，在取样管外侧轴向缠绕有电热丝，取样管内设置温度传感器， 一个温度变送器将取样管内温度信号反馈给一个温度控制器，温度控制器控制电热丝电源 电路的通、断，所述方法是:通过温度变送器获取取样管内温度，将获得的管内温度与在温 度控制器预设的一个给定温度比较，当管内温度小于给定温度时，温度控制器接通电热丝 电源对取样管加热，当管内温度大于给定温度时，温度控制器切断电热丝电源停止对取样 管加热，所述预设给定温度的方法是:获取一次风粉管内气流中的水蒸气分压，然后根据获 得的一次风粉管内气流中的水蒸气分压确定一次风露点温度，将给定温度设置为大于或等 于将一次风露点温度。
[0013] 进一步的，所述一次风露点温度和水蒸气分压分别由下述关系式获得：
[0014]
[0015] ⑵;.
[0016] (3)；
[0017] 其中：
[0018] td是一次风露点温度，通过查饱和水蒸气温压表的Pv得到对应的露点温度；
[0019] d。是磨煤机出口一次风相对含湿量；
[0020] d是磨煤机入口一次风相对含湿量，由当地水文资料获得；
[0021] qc是磨煤机给煤量/t/h;
[0022] Mar是所给煤种的全水分；
[0023] 磨煤机入口一次风量/t/h
[0024] Pv是一次风粉管内气流中的水蒸气分压，
[0025] P是磨煤机后压力。
[0026] 进一步的，d取当地一年当中空气最大含湿量dmax，P取磨煤机分离器压力Pamx，给定 温度t等于一次风露点温度td。
[0027] 进一步的，所述取样管包括动压取样管和静压取样管，动压取样管和静压取样管 的给定温度相同。
[0028] 进一步的，所述给定温度是通过控制终端输入，当所述一次风粉管内气流中的水 蒸气分压大于设定阈值时，所述给定温度将重新设定。
[0029] 本发明的有益效果是：
[0030] 本发明通过建立一个一次风速测量装置取样管温度控制系统，使控制器接受到一 次风风粉管取样管内的反馈温度，与控制器预设的给定温度进行比较，当反馈温度低于给 定温度时，对取样管外的电热丝进行加热，当反馈温度高于给定温度时，控制器控制电热丝 断电，停止加热。如此可使取样管内一次风温度始终保持在其露点温度以上，成功的防止了 因为一次风中水蒸气凝结致使煤粉结块造成取样管堵塞，提高一次煤燃锅炉一次风速测定 的准确性，高效可靠，简便易行，对指导火电厂锅炉安全稳定运行有重要意义。
[0031] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0032]图1为本发明结构原理示意图。
[0033]附图标记：1.动压取样管；2.静压取样管；3 .电热丝;4.温度变送器;5.热源开关； 6.控制器;7. -次风速测量装置;8.温度传感器;9.腔体。
【具体实施方式】 [0034] 实施例1
[0035] -次风粉管监控取样装置，所述取样装置包括:与风粉管管壁取样口连接的取样 管、温度传感器、温度变送器和控制器，所述取样管外侧敷设电热丝，取样管内设置温度测 点并安装所述温度传感器，通过所述温度变送器将取样管内温度信号反馈给所述控制器， 由控制器控制电热丝热源电路的通、断电;所述取样管内设置管径大于取样管的腔体，所述 温度传感器设置在腔体内。所述取样管包括动压取样管和静压取样管，所述取样管通过螺 口或焊接的方式与风粉管管壁取样口连接。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分， 请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容， 此处不作重复描述。
[0038] 如图1所示，本实施例中一次风粉管监控取样装置，包括:与风粉管管壁取样口连 接的静压取样管1和动压取样管2(取样口连接一次分粉管内的一次风速测量装置7)、温度 传感器8、温度变送器4和控制器6,所述动压取样管2和静压取样管1外侧均轴向敷设电热丝 3;动压取样管2和静压取样管1内分别设置各自独立的温度传感器8，并分别通过各自连接 的温度变送4将各自的温度信号分别反馈给所述控制器6,所述控制器6通过两个独立的热 源开关5(空气开关)分别控制动压取样管2和静压取样管1的电热丝热源电路的通、断电。
[0039] 动压取样管2和静压取样管1之间距离为10cm。动压取样管2和静压取样管1内均设 置管径大于取样管的圆形腔体9,腔体9内设置温度测点并安装温度传感器8,以防止温度测 点的安装堵塞取样管。动压取样管2和静压取样管1均为不锈钢管，直径10_，利于导热。
[0040] 在本实施例中：
[0041] 动、静压取样管的电热丝分别接入220V交流电源，用空气开关控制电热丝的通、断 电，用PLC控制器控制两空气开关的闭合和断开;在取样管中间焊接一管径较大的圆形腔 体，在腔体内焊接温度测点;在温度测点中加装温度传感器，并通过温度变送器将温度信号 反馈给控制器;给定控制器一温度信号t温度测点的温度传感器精度<0.2°C。取样管端部带 内螺纹螺帽、垫片结构，取样管与取样口通过螺纹连接。
[0042] 实施例3
[0043] -次风粉管取样管准确取样控制方法，所述取样管通过取样口与所述一次风粉管 内的一次风速测量装置连接，如图1所示，建立一个一次风速测量装置取样管内温度闭环控 制系统，取样管外侧敷设电热丝，取样管内设置温度测点并安装温度传感器，通过温度变送 器将取样管内温度信号^反馈给控制器，控制器预设给定温度信号t，比较tjPt;若ti<t， 控制器控制电热丝热源开关闭合，对取样管内一次风进行加热；若ti> t，控制器控制电热 丝热源开关断开，停止对取样管内一次风加热。
[0044] 所述给定温度信号t的获取方法包括以下步骤：
[0045] 1)假设所给煤种中的全水全部蒸发到一次风中；测定或查阅相关参数，并带入公 式(1)中获得磨煤机出口一次风相对含湿量d。，
[0046
[0047]式中：d。一磨煤机出口一次风相对含湿量;qc-磨煤机给煤量/t/h;Mar-所给煤种 的全水分;qa>磨煤机入口一次风量/t/h; d-磨煤机入口 一次风相对含湿量；
[0048] 2)将磨煤机出口一次风相对含湿量d。代入公式(2)中获得一次风粉管内气流中的
水蒸气；
[0049] (2)
[0050] 式中:P为磨煤机后压力；
[0051 ] 3)通过查饱和水蒸气温压表得到Pv对应的露点温度td，td = f (Pv)。
[0052]为了使取样管内水蒸气不凝结，则给定控制器温度t应大于磨煤机后一次风露点 温度td，因此t取极限条件下的td最大值即可。当磨煤机一次风入口相对含湿量d取最大dmax， 磨煤机出口压力P取最大值P max时，td最大。CUjPPmax查当地水文资料和磨煤机设备参数获 得；
[0053]本实施例中各参数的获得如下：
[0054] d一一磨煤机入口 一次风相对含湿量；（以皖能合肥发电厂为例为，查阅合肥市当 地水温资料，Clmax= 100%，一年当中空气最大含湿量，当地气象局查询；也可以通过测量获 得）
[0055] qc一一磨煤机给煤量/t/h;(磨煤机出力，以皖能合肥发电厂为例为，查阅《磨煤机 运行使用说明书》17_72t/h，电厂提供）
[0056] Mar一一所给煤种的全水分；（磨煤机校核煤种全水分，以皖能合肥发电厂为例为， 查阅《磨煤机运行使用说明书》，7.96%，电厂提供）
[0057] Qa一一磨煤机入口一次风量/t/h ;(磨煤机入口一次风量，以皖能合肥发电厂为例 为，查阅《磨煤机运行使用说明书》，70-120t/h，电厂提供）
[0058] d〇一一磨煤机出口一次风相对含湿量；（代入以上参数，计算得出）
[0059] P一一磨煤机后压力；（磨煤机后压力，以皖能合肥发电厂为例为，查阅《磨煤机运 行使用说明书》，Pmax = 3000Pa，即磨煤机分离器压力，电厂提供）
[0060]取样管包括动压取样管和静压取样管，所述动压取样管和静压取样管内分别设置 各自独立的温度传感器并分别通过各自连接的温度变送器将各自的温度信号分别反馈给 所述控制器，所述控制器通过两个独立的空气开关分别控制动压取样管和静压取样管的电 热丝热源电路的通、断电，为了消除取样管被加热后动、静取样管内的压力差受到影响，则 动、静取样管设置同一控制器给定温度信号t。
【主权项】
1. 一次风粉管监控取样装置，其特征在于:所述取样装置包括:与风粉管管壁取样口连 接的取样管、溫度传感器、溫度变送器和控制器，所述取样管外侧敷设电热丝，取样管内设 置溫度测点并安装所述溫度传感器，通过所述溫度变送器将取样管内溫度信号反馈给所述 控制器，由控制器控制电热丝热源电路的通、断电;所述取样管内设置管径大于取样管的腔 体，所述溫度传感器设置在腔体内。2. 根据权利要求1所述一次风粉管监控取样装置，其特征在于:所述取样管包括动压取 样管和静压取样管，所述取样管通过螺口或焊接的方式与风粉管管壁取样口连接。3. 根据权利要求1或2所述一次风粉管监控取样装置，其特征在于:所述动压取样管和 静压取样管之间距离大于或等于10cm。4. 根据权利要求1或2所述一次风粉管监控取样装置，其特征在于:所述电热丝在取样 管外侧轴向缠绕设置。5. 根据权利要求1或2所述一次风粉管监控取样装置，其特征在于:所述取样管为不诱 钢管，不诱钢管直径10mm。6. 基于一次风粉管监控取样装置的准确取样控制方法，所述取样装置包括:与风粉管 管壁取样口连接的取样管，在取样管外侧轴向缠绕有电热丝，取样管内设置溫度传感器，一 个溫度变送器将取样管内溫度信号反馈给一个溫度控制器，溫度控制器控制电热丝电源电 路的通、断，所述方法是:通过溫度变送器获取取样管内溫度，将获得的管内溫度与在溫度 控制器预设的一个给定溫度比较，当管内溫度小于给定溫度时，溫度控制器接通电热丝电 源对取样管加热，当管内溫度大于给定溫度时，溫度控制器切断电热丝电源停止对取样管 加热，其特征在于，所述预设给定溫度的方法是:获取一次风粉管内气流中的水蒸气分压， 然后根据获得的一次风粉管内气流中的水蒸气分压确定一次风露点溫度，将给定溫度设置 为大于或等于将一次风露点溫度。7. 根据权利要求6所述控制方法，其特征在于:所述一次风露点溫度和水蒸气分压分别 由下述关系式获得： td = f (Pv) (1);其中： td是一次风露点溫度，通过查饱和水蒸气溫压表的Pv得到对应的露点溫度； d。是磨煤机出口 一次风相对含湿量； d是磨煤机入口 一次风相对含湿量； qc是磨煤机给煤量/t/h; Mar是所给煤种的全水分； qa是磨煤机入口一次风量/t/h Pv是一次风粉管内气流中的水蒸气分压， P是磨煤机后压力。8. 根据权利要求7所述控制方法，其特征在于:d取当地一年当中空气最大含湿量cUx，P 取磨煤机分离器压力Pamx，给定溫度t等于露点溫度td。9. 根据权利要求6所述控制方法，其特征在于:所述取样管包括动压取样管和静压取样 管，动压取样管和静压取样管的给定溫度相同。10. 根据权利要求6所述控制方法，其特征在于:所述给定溫度是通过控制终端输入，当 所述一次风粉管内气流中的水蒸气分压大于设定阔值时，所述给定溫度将重新设定。
【文档编号】G01K13/12GK105842006SQ201610313046
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】程时鹤, 田冠玉, 陈腾飞, 周福, 方军庭, 李冬, 李德, 郝绍勋, 孙超
【申请人】中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司