专利名称：煤粉浓度的测量方法与测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉煤粉浓度测量技术领域，尤其涉及一种煤粉浓度的测量方法与测量装置。
背景技术：
煤粉锅炉各燃烧器间的煤粉分配直接影响到锅炉设备运行的安全性和经济性，对燃煤锅炉的氮氧化物排放水平也有着重要的影响。测量一次风管道中的煤粉浓度是监测燃烧器运行状况的重要手段。对采用中间储仓式制粉系统的煤粉锅炉，以往人们通过测量输送煤粉的空气和煤粉混合前后的空气流量和温度，根据热平衡来计算一次风粉混合物中的煤粉浓度；采用这种方法时，煤粉的比热难于精确确定，在煤质波动时计算结果会出现偏差；而且由于温度测量和热平衡的滞后性使得测量结果也明显滞后于浓度的变化；尤其在输粉气流与煤粉温度接近，混合前后温度变化较小的情况下更是无法采用热平衡的方法计算煤粉浓度。专利99115956. X “空气、煤粉流量和浓度的测量方法及其控制系统”采用测量输粉管道水平段和非水平段的压力降的方法来求解煤粉的浓度。这种方法要求水平段和非水平段有较大的信号差，信号差越大，测量越准确，应用中常常受到现场条件的制约。专利01107746. 8提供了一种中间储仓式制粉系统输粉气流温度变化不大时的煤粉浓度测量方法，但该方法对煤粉气流的流动损失没有进行系统的考虑，所采用的系数修正方法也带来了系数确定的问题。发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术的煤粉浓度测量不准确的问题；提供一种煤粉浓度的测量方法与测量装置；简单准确、易于实施，适用于混合前后温度变化较小的情况，特别适合于中间储仓式制粉系统锅炉一次风管道中的煤粉浓度的测量方法与测量装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
煤粉浓度的测量方法，包括以下步骤
1)在一次风管道上选择输粉气流和煤粉混合前的气流参数测点I、混合后的气流参数测点II，混合前的气流参数测点I设在煤粉与空气即将混合之前的气流稳定处，混合后的气流参数测点II设在混合点后煤粉颗粒速度达到气流速度处，在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定管段L作为流动压降测量管段，在管段L的两端分别布置用于测量该直管段压降的静压测点；
2)测量混合前的静压P1和全压P ；
3)测量混合后的静压P2和管段L的压降Δ Pld ；ρ —p -AP
4)根据"=‘ρ_ρ w计算煤粉浓度。
所述管段L以测点II为起点，长度等于测点I到测点II的距离。
所述管段L以测点II之后的一点为起点，长度等于测点I到测点II的距离。
煤粉浓度的测量装置，包括全压-静压测量元件、静压测点、压力测量仪表，数据采集与处理系统，全压-静压测量元件和静压测点布置在一次风管道上，与压力测量仪表连接，压力测量仪表输出信号至数据采集与处理系统，一次风管道上设有测点I，测点II， 流动压降测量管段L ；在测点I处布置用于测量气流在该处的全压与静压之差的全压-静压测量元件；在测点II处布置测量该处的静压与测点I处静压的差压的静压测点；在管段 L两端布置测量管段L的压降的静压测点，各测点的压力信号接至相应的压力测量仪表，各压力测量仪表的输出接至数据采集和处理系统。
数据采集与处理系统包括数据采集板，数据采集仪，计算机，数据采集板将信号传输至数据采集仪，计算机与数据采集仪进行通信，完成数据计算、显示并记录煤粉浓度以及输出煤粉浓度信号。
本发明的使用和工作原理本测量方法的原理是根据输粉气流与煤粉混合前后的能量平衡，通过测量气流与煤粉混合前后的参数求得煤粉浓度。空气与煤粉的混合、流动情况是输粉气流与煤粉即将混合前的截面处气流的静压、速度、密度分别为P1, V1, ρ i ；混合后颗粒速度达到气流速度时的截面处气流的静压、速度、密度分别为P2，V2，ρ 2 ；一次风气流和煤粉颗粒的流量分别为Ma，Mp ；混合前煤粉颗粒近于静止，速度可以忽略，混合后煤粉颗粒的速度为VP，在混合前后温度变化不大的情况下，忽略混合前后温度变化，并考虑到相应的管道摩擦阻力流动损失，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为排除气流对颗粒的加速作用之后，风粉混合物在此管段内流动所产生的压降，也就是风粉混合物在此管段的管道摩擦阻力流动损失。
由于温度变化不大，因此，P1^P2 ；混合前后的管道截面积不变，所以混合前后的速度也基本不变，即V1 ^ ν2。由于煤粉颗粒非常细小，直径为微米量级，混合后煤粉颗粒的最终速度与气流的速度非常接近，在截面2处，有Vp V2 义。
因此，由⑴式可推出煤粉浓度μ的计算公式为Mp _Ρχ-P2 -APld — P1 -P2 -APld⑵
μ Ma1 T/2P-P12 p^
此处，P为气流在混合前截面处的全压。在确定ΔΡω之后即可由( 求得所需煤粉浓度。
APld的确定是浓度测量的重要环节，这是因为ΔΡω本身与煤粉浓度和气流速度密切相关。为此，采用以下方法确定Δ P,在被测管道上截面2之后选取一水平直管段， 此管段的长度与截面1、2间的距离相同。因为此时颗粒已经达到最终速度，所以此时的压降不再包含对颗粒加速造成的能量损失，测量这一管段的压降，即为计算所需之流动损失apld。
本发明的有益效果该发明的煤粉浓度的测量方法与测量装置只需测量气流在混合前的静压和全压及混合后气流的静压及相应的静压差，就可以确定煤粉的浓度，方法简单易行，不受现场条件的制约，可以广泛应用。
图1为本发明测量装置结构示意图2为本发明空气、煤粉混合流动示意图。
图中，1-粉仓，2-给粉机，3-下粉管，4-一次风管道，5-全压-静压测量元件、6-差压变送器I，7-差压变送器II，8-差压变送器III，8-数据采集板，10-数据采集仪，11-计算机，12-测点I，13-测点器II，14-测点III。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
煤粉浓度测量方法，结合图1，图2，图中，1-粉仓，2-给粉机，3-下粉管，4_ 一次风管道，5-全压-静压测量元件、6-差压变送器I，7-差压变送器II，8-差压变送器III，8-数据采集板，10-数据采集仪，11-计算机，12-测点I，13-测点II，14-测点III。包括以下步骤
1)在一次风管道上选择输粉气流和煤粉混合前的气流参数测点I和混合后的气流参数测点II，混合前的气流参数测点I设在煤粉与空气即将混合之前的气流稳定处，混合后的气流参数测点II设在混合点后煤粉颗粒速度达到气流速度处，自测点II之后选取测点III，测点II与测点III之间为管段L，管段L的长度等于测点I到测点II的距离；在管段L两端布置静压测点，由差压变送器III测量管段L长度的压降；
2)测量混合前的全压P与静压P1之差P-P1 ；
3)测量混合前的静压P1与混合后的静压P2的差值P1-P2 ；
4)测量管段L的压降APld；
5)计算煤粉浓度煤粉浓度。煤粉浓度按公式
权利要求
1.煤粉浓度的测量方法，其特征是，包括以下步骤1)在一次风管道上选择输粉气流和煤粉混合前的气流参数测点I、混合后的气流参数测点II，混合前的气流参数测点I设在煤粉与空气即将混合之前的气流稳定处，混合后的气流参数测点II设在混合点后煤粉颗粒速度达到气流速度处，在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定管段L作为流动压降测量管段，在管段L的两端分别布置用于测量该直管段压降的静压测点；2)测量混合前的静压P1和全压P；3)测量混合后的静压P2和管段L的压降ΔPui ；ρ —ρ -AP4)根据‘ρ_ρ w计算煤粉浓度。
2.如权利要求1所述的煤粉浓度的测量方法，其特征是，所述管段L以测点II为起点， 长度等于测点I到测点II的距离。
3.如权利要求1所述的煤粉浓度的测量方法，其特征是，所述管段L以测点II之后的一点为起点，长度等于测点I到测点II的距离。
4.用于权利要求1所述的煤粉浓度的测量方法的测量装置，包括全压-静压测量元件、 静压测点、压力测量仪表，数据采集与处理系统，全压-静压测量元件和静压测点布置在一次风管道上，与压力测量仪表连接，压力测量仪表输出信号至数据采集与处理系统，其特征是，一次风管道上设有测点I，测点II，流动压降测量管段L ；在测点I处布置用于测量气流在该处的全压与静压之差的全压-静压测量元件；在测点II处布置测量该处的静压与测点 I处静压的差压的静压测点；在管段L两端布置测量管段L的压降的静压测点，各测点的压力信号接至相应的压力测量仪表，各压力测量仪表的输出接至数据采集和处理系统。
5.如权利要求4所述的煤粉浓度的测量方法的测量装置，其特征是，所述数据采集与处理系统包括数据采集板，数据采集仪，计算机，数据采集板将信号传输至数据采集仪，计算机与数据采集仪进行通信，完成数据计算、显示并记录煤粉浓度以及输出煤粉浓度信号。
全文摘要
本发明公开了煤粉浓度的测量方法；包括以下步骤1)在一次风管道上选择输粉气流和煤粉混合前的气流参数测点I、混合后的气流参数测点II，混合前的气流参数测点I设在煤粉与空气即将混合之前的气流稳定处，混合后的气流参数测点II设在混合点后煤粉颗粒速度达到气流速度处，在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定管段L作为流动压降测量管段，在管段L的两端分别布置用于测量该直管段压降的静压测点；2)测量混合前的静压P1和全压P；3)测量混合后的静压P2和管段L的压降ΔPLD；4)根据计算煤粉浓度；本发明还公开了实现该方法的测量装置；适合于中间储仓式制粉系统锅炉一次风管道中的煤粉浓度的测量方法与测量装置。
文档编号G01N15/06GK102519830SQ20121000895
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者杨兴森, 胡志宏, 郝卫东 申请人:山东电力研究院