一种煤粉浓度在线监测系统的制作方法

专利名称：一种煤粉浓度在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及能源和环保领域，特别是涉及一种煤粉浓度在线监测 系统，该煤粉浓度在线监测系统适用于监测直吹式锅炉中 一次风管内的煤 粉的浓度。
背景技术：
一次风管指同时供应风和煤粉的风管，二次风管指仅仅供应风的风管。 直吹式锅炉指由一次风将煤粉直接吹入炉膛的锅炉。如本领域普通技术人 员所公知的，在电站锅炉燃烧过程中，锅炉的燃烧工况和燃烧效率受到下
述因素的直接影响 一次风管内的速度(一次风速)，每个燃烧器的煤粉 流量及风和煤粉之间的比例。在运行中，电站锅炉经常会产生以下现象 飞灰可燃物含量高，炉膛内部结焦，燃烧器烧坏及燃烧不稳等，以上现象 除了与燃烧器，炉膛结构有关外，还与各燃烧器的一次风量、煤粉浓度有 着很大的关系。虽然炉膛内过剩空气系数被调整在允许的范围内，但是对 于某一个或多个燃烧器来讲，风量和粉量的配比不一定在合理的范围内。
如果某个燃烧器的煤粉浓度和风量不均或比例偏离正常范围，将导致 不完全燃烧，炉效降低，并且会产生以上的问题；此外，如果一次风管的 风速与煤粉浓度控制不当，极易造成锅炉一次风管道的堵管或自燃，严重 情况下可能引起锅炉灭火。
因此调整好每个燃烧器的风量和煤粉浓度及其之间的比例，将有利于 完全燃烧，并能保证炉膛内部空气动力场平衡和稳定，控制好着火点和火 焰中心位置，避免局部结焦和管壁局部过热等现象，有利于提高锅炉运行 效率和降低锅炉运行、维护费用。要调整一次风管的风速和煤粉浓度之间
的比例，首先要对其进行监测，因此，实时地监测锅炉一次风管内煤粉浓 度是非常重要的。
尽管现有技术中提供了 一些煤粉浓度监测系统，如中国专利号为 ZL01107746.8，发明名称为"一种煤粉浓度的测量方法与测控装置"的专 利公开了 一种监测风粉浓度测控装置，该测控装置是根据输粉气流与煤粉混合前后的能量平衡，通过测量气流和煤粉混合前后的参数求得煤粉浓 度。实质上，主要是根据能量守恒原理来监测的。
该监测系统的缺点有1、未定因素太多，只能实现相对测量，因而精 度低；2、有较长滞后特性，给整个测量的结果造成滞后，而且使灵敏度降 低；3、因其无法测量计算磨煤机自身机械能转化为的热能的部分而无法在 直吹式锅炉上应用。
在现有技术中还没有提供有效的方式来实时、有效、可靠地测量运行 中直吹式锅炉的一次风管中的煤粉浓度。因此，迫切希望有一种一次煤粉 浓度在线监测系统，能实时、直接、快速提供直吹式锅炉中一次风管内的 煤粉浓度，为运行操作人员及时进行优化燃烧和调整提供依据。

实用新型内容
为此，本实用新型提供一种煤粉浓度在线监测系统，其适用于监测直 吹式锅炉中一次风管内的煤粉浓度，所述煤粉浓度在线监测系统包括信 号源，其用于提供基准微波信号； 一个带有发射端的微波发射器，其设置 在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所 述基准微波信号； 一个带有接收端的接收传感器，其设置在所述一次风管 内，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相 距一个300mm-700mm的距离，用于接收所述^f效波发射器激励的所述基准 微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号；以及信号处理单 元，其与所述信号源和所述接收传感器相连接，用于接收所述接收传感器 收到的所述衰减后的信号以及所述信号源提供的所述基准微波信号，并将 所述衰减后的信号以及所述基准微波信号进行比较，从而确定所述一次风 管内的煤粉的浓度。
优选地，所述信号源为采用直接数字合成器(DDS)和锁相环(PLL) 直接数字合成的微波频率源，该信号源的信号稳定、功率和频率的稳定度 能达到万分之一、控制精度高、易控制。
优选地，所述微波发射器和所述接收传感器均具有外部保护管套，所 述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，带有这 样的外部套管的微波发射器和接收传感器可在风管中连续使用四年以上， 解决了现有技术中需要经常更换的缺点。如本领域所熟知的，所述微波发射器带有发射端，所述接收传感器带 有接收端，所述发射端和所述接收端分别是所述微波发射器和所述接收传 感器中用于发射和接收作用的主要部分。
优选地，所述一次风管具有直管段，所述微波发射器和接收传感器均 设置在所述一次风管的直管段内，这是因为直管段的流体分布均匀、流速 稳定，测量数据稳定性、 一致性较高。
优选地，所述微波发射器设置在所述接收传感器的上游，所述微波发 射器上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管直管段内直径的五 倍，且所述接收传感器下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管的 直管段内直径的三倍，这样的安装位置目的也是为了保证在测量区有稳定 的流体介质，使得测量的数据稳定性、 一致性较高。
优选地，所述孩史波发射器的主发射方向平行于所述一次风管直管段的
管壁；所述接收传感器的主接收方向与所述微波发射器的主发射方向相垂 直。这样是为了实现测量效果的优化。
优选地，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射 端之间相距一个400mm-600mm的距离；更优选地，所述接收传感器的所 述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个500mm的距离。
优选地，所述信号处理单元与接收传感器之间连接导线的长度不超过 60米，更优选地，所述信号处理单元与接收传感器之间连接导线的长度不 超过50米。这是因为微波信号的传输是有衰减的，传输距离超过60米微 波信号强度衰减程度很大，难以测量。
本实用新型的有益效果是本实用新型的监测系统可以实时在线地监 测电厂锅炉内煤粉的浓度，可以为运行操作人员提供真实准确的数据，作 为优化燃烧调整的依据，可以提高锅炉效率、节能降煤耗，可以提高锅炉 运行的安全性、断粉报警，提高设备运行寿命。


图l是本实用新型的一个实施方式的示意图2是本实用新型的煤粉浓度在线监视系统运行原理的示意图。
具体实施方式

如本文中所使用的，术语"稀土材料"意指含有稀土元素的合金材料。
所述材料的一个例子是稀土耐磨铅青铜合金(RPH)。
越来越多的科学研究和实验证明，燃烧器的煤粉浓度和同层各燃烧器 的煤粉分布对于锅炉的效率是一项重要的因素，在锅炉的运行中，各燃烧 器保持最佳的风煤配比，维持各燃烧器的煤粉流量平衡，保证煤粉的均匀 分配，是优化燃烧的有效途径。
从着火的热平衡来看，煤粉燃烧器的一次风率和着火过程密切相关。 一次风率越大，为达到煤粉空气混合物着火所需吸收的热量就越多，达到 着火点所需的时间也越长，在一次风温低时尤其如此，但同时一次风速也 不能太低，以免因着火太近而将燃烧器烧坏。燃烧工况在很大程度上取决 于燃料和燃烧空气的比例是否适当。因而，当燃料改变时，对空气(风)
量也需作相应的调节。煤粉浓度的合适与否对锅炉效率、NOx的生成，飞 灰可燃物含量都有重要的影响。
炉内煤粉的浓度对炉膛温度有直接的影响，是决定是否稳燃的关键因 素之一。适当提高煤粉浓度，将有利于煤粉的着火和稳燃。化学反应起因 于能起反应的各组成分子(活化分子)的有效碰撞，因此，在单位体积中 有效碰撞的次数就随反应物的浓度的增大而增多，反应过程也就越迅速。 所以在其他条件相同的情况下，在一定浓度范围内，化学反应速度与反应 物的浓度成正比。同时，由于煤粉浓度的提高，提高了单位体积内挥发份 的含量，则煤粉的着火温度下降，着火时间提前。但是，并非浓度越高越 好，对具体煤中，存在一个浓度最佳值，从多次的研究试验表明，煤质越 差，最佳浓度相对越高。燃用劣质煤时，煤粉中挥发物被灰分所包围，释 出的阻力增大，挥发物的释热过程一直拖延至煤粉燃烧的末期，着火比较 困难，使炉膛温度下降，着火延迟，煤粉燃烧不完全，燃烧效率低。煤粉 浓度的高低可从以下几方面进行比较
煤粉浓度过高时，易发生煤粉堵管，不能向炉内输送煤粉，同时还会 引起管内煤粉自然，烧坏输粉管。燃烧不完全，效率低、 一氧化碳增加、 加剧锅炉炉膛内受热面及过热器受热面的高温腐蚀。易引起炉膛及过热器 的局部结焦，严重影响锅炉的安全运行。
煤粉浓度过低时，炉膛温度降低，易发生炉膛灭火，锅炉气压降低， 锅炉带不上负荷，为了提高气压加大一次风(输粉管)流速，会使炉膛切圆偏移炉膛中。
在电站锅炉中，直吹炉制粉系统因其管路的长度和复杂度比中储炉更 加特殊，管道的布置情况不完全相同，因而造成各支管的总阻力系数不相 等，这样就会导致各一次风管中风粉混合物浓度的不一致。在这样的情况
下，可能会导致过量NOx的生成、碳不完全燃烧、热损失的增加，使锅炉
效率下降；对于四角切圆燃烧的锅炉势必会引起炉内燃烧切圆的偏斜、燃 烧工况的不稳定，以及由此可能产生的炉内结渣、燃烧传热恶化，乃至被 迫停炉事故的发生。因此，采取有效的方法对各一次风管的煤粉浓度进行 调平，消除各一次风管在实际运行时风粉流动阻力不平衡，具有很重要的 意义。
目前，电站锅炉制粉系统各一次风管道的阻力调平一般都是采用冷态 纯空气阻力调平法，即在冷态情况下，当纯空气流过同一层一次风管时， 在几根阻力较小的一次风管上加开度合适的节流圈，使其与其中阻力最大
的一次风管相平衡。实质上，这样的阻力调整方法，只能保证锅炉燃烧系 统同 一层各一次风管至燃烧器出口的阻力在冷态下的平衡，而不能保证实 际运行时管内流过煤粉空气混合物时的阻力平衡，这样就造成锅炉在实际 运行时各一次风管中风粉流速和浓度的不一致。
以上分析表明锅炉的优化燃烧和调整都以调整风煤比为主要的手段， 安装锅炉风粉在线监测系统后，即可根据测量数据进行调整，可根据锅炉 的设计工况和机组负荷及时调整各风管的风煤参数，使风煤的配比达到最 佳，燃烧器出口气流速度最佳，同时调整过量空气系数在允许的范围内为 最小，达到优化锅炉燃烧的目的。还能有效的对断粉、堵管等故障进行预 防，降低锅炉系统的事故率，保障锅炉的平稳运行。此外还能大量提高环 保指标，净化电厂周围的空气。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供一种煤粉浓度在线监测系统，其适用于监测直吹式锅
炉中一次风管内的煤粉浓度，所述煤粉浓度在线监测系统包括信号源， 其用于提供基准微波信号； 一个带有发射端的微波发射器，其设置在所述 一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准 微波信号； 一个带有接收端的接收传感器，其设置在所述一次风管内，所 述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一 个300mm-700mm的距离，用于接收所述微波发射器激励的所述基准微波
8信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号；以及信号处理单元，其 与所述信号源和所述接收传感器相连接，用于接收所述接收传感器收到的 所述衰减后的信号以及所述信号源提供的所述基准微波信号，并将所述衰 减后的信号以及所述基准微波信号进行比较，从而确定所述一次风管内的 煤粉的浓度。
参照图1所示，其为本实用新型的一个实施方式的示意图。所述信号 源为微波频率源，其用于提供基准微波信号，优选地，可釆用直接数字合 成器(DDS)和锁相环(PLL)直接数字合成的微波频率源，这种信号源 的信号稳定、功率和频率的稳定度能达到万分之一、控制精度高、易控制。 采用这种信号源，还具有技术先进、输出信号频率范围宽等优点。
所述微波发射器，优选地，是具有外部保护套管的传感器，所述外部 保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的， 一次风管内流 动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感器磨损非常大，不到两个 月就被磨损，而本实用新型的传感器，由于使用特殊材料制成的保护套管， 能够在正常工况下使用最少四年，且更换简单方便，更换后无须重新校对， 所述微》H射器与所述信号源相连接，用于将所述信号源传送的微波信号 在一次风管内激励。
所述接收传感器，与所述^b皮发射器相似，优选地，是具有外部保护 套管的传感器，所述外部保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材 料制成的， 一次风管内流动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感 器磨损非常大，不到两个月就净iL磬损，而本实用新型的传感器，由于使用 特殊材料制成的保护套管，能够在正常工况下使用最少四年，而且更换简 单方便，更换后无须重新校对，所述接收传感器用于接收所述微波发射器 激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号。
所述微波发射器和所述接收传感器可以做成各种形状，例如，做成圓 柱棒状、喇叭状等。如本领域人员所熟知的，所述孩"皮发射器和所述接收 传感器做什么形状，根据要检测的动作区域而定。另外，为了最大程度地 避免磨损，圆柱棒状为较佳选择。
所述接收传感器与所述微波发射器可以集成在一起成为一个集成元 件。在一实施方式中，可以设置多个此种集成元件，根据需要而将各个集 成元件用作接收传感器或微波发射器，例如设置四个集成元件，两个用作 接收传感器，两个用作孩"t良射器。在再一实施方式中，所设置的此种集成元件中的至少 一部分可以既用作接收传感器又用作微波发射器，例如设置四个此种集成元件，其中有一个元件仅仅用作接收传感器， 一个仅仅用作微波发射器，其余两个即用作接收传感器，又用作微波发射器。
所述微波发射器带有发射端，所述接收传感器带有接收端，所述发射端和所述接收端分别是所述微波发射器和所述接收传感器中用于发射和接收作用的主要部分。
根据本发明的一个实施方式，所述微波发射器为一个，所述接收传感器为一个，如图1所示，实质上，本实用新型可以有多个微波发射器和多个接收传感器，优选地，所述微波发射器和接收传感器数目相等且成对设置。当然，本领域的技术人员容易理解，微》M射器和接收传感器的数量可以不相等。
根据本实用新型，所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管内，图l仅为本实用新型的一个实施方式的示意图，其并未示出所述微波发射器和所述接收传感器的具体设置位置，但是应理解为所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管内，与所述一次风管内流动的煤粉相接触，由于风管的弯管段气流不均引起煤粉不均，利用直管段的均流作用可减轻煤粉分布不均的程度，所以，优选地，将微波发射器和接收传感器安装在一次风管的直管段内，同样为了流体分布均匀，测量数据稳定性、 一致性等原因，所述微波发射器上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管直管段内直径的五倍，且所述接收传感器下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管的直管段内直径的三倍，例如，所述微
波发射器安装在距阀门、弯头5倍以上管内径处，所述接收传感器安装在距阀门、弯头3倍以上管内径处。
优选地，所述微波发射器的主发射方向平行于所述一次风管直管段的管壁，也就是说，微波发射器使所激励的所述基准微波信号沿平行所述一次风管直管段的管壁方向传播，此处，微波发射器的主发射方向是指微波发射器所激励的所述基准微波信号的传播方向；所述接收传感器的主接收方向与所述微波发射器的主发射方向(即微波的传播方向)相垂直。这样是为了实现测量效果的优化。
在本实用新型的一个实施方式中，所述微波发射器和所述接收传感器可均为圆柱棒状，所述孩i波发射器和所述接收传感器均可垂直于所述一次风管管壁设置，且所述微波发射器和所述接收传感器之间的夹角6为90° ，实质上，此时，e大于o度(即微波发射器和接收传感器不重叠)、小于等于180度(即微波发射器和接收传感器对侧安装)都可以，但是卯°夹角的安装位置可实现测量效果的优化。
优选地，所述接收传感器的所述接收端与所述孩i波发射器的所述发射
端之间相距一个400mm-600mm的距离；更优选地，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个500mm的距离。如本领域技术人员所熟知的，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间的距离为一恒定距离，且二者之间的距离与所述一次风管内的介质，例如风和煤粉等的介电常数和磁导率有关，本领域技术人员可根据需要在以上所述的范围内进行选择。在一个实施方式中，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个500mm的距离。采用微波方法测量煤粉浓度，与一次风管道的直径以及传感器的安装距离有很大关系，距离选择的不合适，测量精度不能保证，甚至可能无法测量，本实用新型的一次风管道的直径以及传感器的安装距离选择合适，可以对煤粉浓度进行较好的测量。
当某段含粉气流流过微波发射器和接收传感器时，会在接收传感器上产生与该段混合物状态(包括浓度、温度、风粉混合程度等)相关的信号。在任何时刻、不同管段含粉气流的状态都不相同，所以接收传感器接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。此流动噪声信号是一次风管内风粉混合物流动所产生的特征信号参数，它与温度、压力、流速、浓度有关。
所述信号处理单元，可为基于数字信号处理(DSP)的实时数据处理系统，该系统高效简洁，满足实时测量和处理的要求。所述信号处理单元与所述接收传感器连接，优选地二者距离不超过60米，更优选地，所述信号处理单元与接收传感器之间连接导线的长度不超过50米。因为微波信号传输距离超过60米之后，微波信号强度大大衰减，甚至无法测量。所述信号处理单元接收到所述接收传感器的流动噪声信号之后，将该流动噪声信号转换为数字信号，然后根据以下所述的测量浓度的原理进行比较运算，从而获得一次风管内的煤粉的浓度。
另外，如本领域技术人员所已知的，所述系统中还可以包括用于提供动力的电源单元、用于传输信号的电缆(例如，射频电缆)、用于沟通信号源与微波发射器以及沟通接收传感器与信号处理单元的信号连接单元、用于将信号输入信号处理单元的输入单元、用于连接工控机或集散控制系
统(DCS)系统的接口等等，这些元件的连接方式与用途是本领域技术人员所已知的。
参见图1，其为本实用新型的一个实施方式的示意图。如图1所示的煤粉浓度在线监测系统包括信号源；带有发射端的微波发射器，其安装在一次风管的直管段内；带有接收端的接收传感器，其安装在一次风管的直管段内，与微i^射器相距一定距离；以及信号处理单元。
当所述煤粉浓度在线监测系统运转时，信号源发射微波信号，并通过例如信号连接单元、专用射频电缆将微波信号传送至微波发射器，微波发射器通过发射端在一次风管内激励起^:波，使-微波沿平行于一次风管的直管段管壁方向传播，当某段含粉气流流过发射传感器和接收传感器时，会在接收传感器上产生与该段混合物状态(包括浓度、温度、风粉混合程度等)相关的信号。在任何时刻、不同管段含粉气流的状态都不相同，所以接收传感器接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。接收传感器通过例如输入单元然后将测量到的一次风管内的流动噪声信号通过例如专用射频电缆、信号连接单元送回到信号处理单元，所述信号处理单元的一个实例是基于DSP的实时数据处理系统，在信号处理单元内将该流动噪声信号转换为数字信号，进行比较运转，计算结果通过信号转换，送入工控室或DCS系统，即可观察到所测一次风管内的煤粉浓度。
以下将介绍本实用新型的浓度测量原理
参见图2，其是本实用新型的浓度测量示意图，由电磁场理论可知当在圆形管道内激励起微波，并使微波延管道方向传播时，管道内的电场强度为
<formula>formula see original document page 12</formula>式中z为延管道方向距微波源的距离
E为延管道方向距微波源z处的电场强度
E。为管道内微波源处的电场强度
ot为衰减常数，表示每单位距离电场强度振幅衰减程度e为相位常数，表示每单位距离电场强度落后的相位f为微波的频率
s为管道内的介电常数
H为管道内的磁导率
由上关系式可以看出当微波在管道内传播时，其振幅按指数规律衰减，衰减速度决定于衰减常数oc 。
oc越大，衰减越大。
衰减常数oc与微波频率f、管道内的介电常数s、磁导率M有关。s、ju越大，ct越大。选择合适的频率f，可使oc在相同的s、 ja时最大。
当管道内流过含煤粉气流时，管道内的介电常数e和磁导率y发生变化。煤粉浓度n越大，s、 ju越大，oc越大，造成的微波衰减越大。通过测量一定频率的^:波在固定间距上的衰减，就可以确定oc的大小，近一步可求出s 、 ja和煤粉浓度n 。
这样，在一次风管上延管道方向安装两个微波传感器，如图2所示。一个用于发射微波，称为微波发射器，另一个用于接收微波信号，称为接收传感器。信号源将微波信号送到微波发射器，用于在管道内激励微波信号；信号源同时将賴:波信号送到信号处理单元，作为Eo。接收传感器从管道中检测衰减后的微波信号，作为E，送入信号处理单元。信号处理单元对接收到的Eo、 E进行处理，即可求出oc、 e、 M和煤粉浓度n。计算公式为
公式中入、Xe为与风管相关的两个波长值、、k2为两个由实验确定的计算常数本实用新型的风粉在线监视系统可用于
1、实时监测锅炉各一次风管内的煤粉浓度，以数字、曲线或棒图显示;2、对一次风管的堵管、断粉故障进行诊断、报警。在以上功能基础上，经过把进入各燃烧器煤粉的质量流量调整均匀。
1、 调整缩孔挡板，能够把进入各燃烧器煤粉的质量流量调整均匀。
2、 调整节流圏开度，保证锅炉同一层各一次风管至燃烧器出口的阻力的热态平衡。
3、 调整燃烧器的风煤比，保证在不同负荷下的优化燃烧，同时减少NOx、高温硫腐蚀和降低飞灰含碳量。
如本领域人员所已知的，本实用新型的煤粉浓度在线监测系统不仅局限于电站锅炉一次风管内煤粉浓度的在线监测，例如，其还可用于水泥、石粉等粉状物料生产过程中的粉状物浓度的在线监测。
本实用新型的风粉在线监测系统具有以下特点
1、 实现直接浓度测量。以往采用能量守恒的方法是利用热风、煤粉及混合物之间的能量关系求得，未定因素太多，只能实现相对测量，因而精度低。本系统直接以混合物浓度为测量对象，所得到的信号直接代表浓度值，是绝对的测量，排除了未定因素的影响，测量精度有保证。
2、 实现快速的测量，影响速度快无滞后。以往采用能量守恒的方法需要测量一次风、煤粉、热风混合物的温度，由于热电偶具有较长滞后特性，自然给整个测量的结果造成滞后，而且使灵敏度降低。本系统采用直接测量的方法，提高了测量的响应速度，真正达到了实时的效果。
3、 高抗磨传感器。釆用特殊航空耐磨材料制成的传感器，能够在正常工况下使用最少4年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对。
4、 全数字化调整，软件自动进行系统调试，无须人工干预。由于采用全数字化设计技术，使得系统进行自动调试和诊断成为可能，功能完善的软件系统自动完成系统的调试配置工作，降低了使用者的难度。
5、 基于DSP的实时数据处理系统，使系统变得高效和简洁，满足了实时测量和处理的要求。接口功能完善，具备MODBUS、 RS485、高速可寻址远程变换器(HART)现场总线等数据接口，同时具有模拟量信号输出功能。具备管理信息系统(MIS)接口，可向MIS上传数据或直接将本机做为WEB服务器，有WEB模块支持局域网的访问。
本实用新型的有益效果是本实用新型的监测系统可以实时在线地监测电厂锅炉内煤粉的浓度，可以为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据，可以提高锅炉效率、节能降煤耗，可以提高锅炉运行的安全性，可以提前进行堵管、断粉报警，提高设备运行寿命。
如上所述是本实用新型的基本构思。但是，在本实用新型的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本实用新型的其他可操作的实施例进行改进。在本实用新型中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围包括具有上述技术特点的一切变化方式。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例批露如上，然而并非用以限定本实用新型。本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容进行修改和变更。需要指出的是，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。本实用新型的保护范围由且仅有所附的权利要求限定。
权利要求1.一种煤粉浓度在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内的煤粉浓度，其特征在于，所述煤粉浓度在线监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有发射端的微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有接收端的接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，用于接收所述微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号；以及信号处理单元，其与所述信号源和所述接收传感器相连接，用于接收所述接收传感器收到的所述衰减后的信号以及所述信号源提供的所述基准微波信号，并将所述衰减后的信号以及所述基准微波信号进行比较，从而确定所述一次风管内的煤粉浓度。
2，根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 信号源为釆用直接数字合成器和锁相环直接数字合成的微波频率源。
3.根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 微波发射器和所述接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是 由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。
4.根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 一次风管具有直管段，所述微波发射器和所述接收传感器设置在所述一次 风管的直管段内。
5.根据权利要求4所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 微波发射器设置在所述接收传感器的上游，所述微波发射器上游的直管段 部分的长度大于等于所述一次风管直管段内直径的五倍，且所述接收传感 器下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管的直管段内直径的三倍。
6.根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 微波发射器的主发射方向平行于所述一次风管直管段的管壁。
7. 根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 接收传感器的主接收方向与所述4敖波发射器的主发射方向相垂直。
8. 根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个 400mm画600mm的3巨离。
9. 根据权利要求l所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所述 接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个 500mm的i 巨离。
10. 根据权利要求1所述的煤粉浓度在线监测系统，其特征在于，所 述信号处理单元与所述接收传感器之间连接导线的长度不超过60米。
专利摘要本实用新型提供一种煤粉浓度在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内的煤粉浓度，所述监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有发射端的微波发射器，其与所述信号源相连接，用于激励所述基准微波信号；一个带有接收端的接收传感器，所述接收端与所述发射端相距300mm-700mm，用于接收所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号；以及信号处理单元，其与所述信号源和所述接收传感器相连接，用于接收所述衰减后的信号以及所述基准微波信号，并将两种信号进行比较，从而确定所述一次风管内的煤粉浓度。所述监测系统可实时在线地监测锅炉内煤粉的浓度，为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据。
文档编号G01N15/06GK201311388SQ20082012465
公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年12月16日
发明者曹永勤 申请人:中能联源(北京)技术有限公司