一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及燃煤电站煤粉粒径检测领域，尤其是涉及一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及其检测方法。

背景技术：

燃煤电站中煤粉颗粒的粒径对锅炉的燃烧效率和污染物排放具有至关重要的影响。实时获取入炉煤粉颗粒的粒径分布情况，便于运行人员及时调整磨煤机出力和送风量，从而实现燃烧优化和节能减。因此，非常有必要实现对燃煤粒径分布的在线检测。

目前，电厂煤粉粒径检测主要依靠煤粉取样装置对入炉煤粉进行定时采样，再送至煤质分析室利用振筛机进行筛分计算，不仅过程复杂且操作复杂，而且不能实时获取入炉煤粉的粒径分布情况，难以准确指导运行人员进行燃烧调整。此外，有学者提出利用煤粉静电电流对煤粉细度进行软测量，这种方法无法获得单个煤粉颗粒的粒径，且准确度差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及其检测方法，实现煤粉颗粒在线检测的同时，获取每一颗煤粉颗粒的粒径信息，进而生成测量煤粉的粒径分布图，获得煤粉颗粒的整体信息；通过现有煤粉取样装置中的旋风分离器实现煤粉颗粒降速，通过分级采样装置实现煤粉浓度稀释，获得浓度适中的测量煤粉；不但实现煤粉颗粒的在线检测，而且可根据煤粉颗粒信息实时调整磨煤机出力，在保证煤粉细度的同时降低磨煤机出力，减小电厂自身耗电量，提高运行经济性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置，包括一端用于从燃煤电站入炉煤粉经过的一次风输粉管路中采样的采样管，所述采样管另一端连接旋风分离器的一侧的进口端，所述旋风分离器下端的出口端连接下方的采样分级器的上端的进口，所述采样分级器的下端的出口连通至第一回粉管路，所述第一回粉管路一端连通至一次风输粉管路，另一端用于连接气源，所述采样分级器包括透明的采样区，所述采样区的一侧设置有拍摄相机，另一侧设置有光源，所述拍摄相机连接服务器。

进一步的，所述旋风分离器的上端通过管路与第二回粉管路连通，所述第二回粉管路一端连通至一次风输粉管路，另一端用于连接压缩空气源。

进一步的，所述服务器7连接电厂的dcs系统，所述dcs系统连接磨煤机。

进一步的，所述采集分样器包括壳体，所述壳体内进口的下方设置有第一挡板，所述第一挡板沿其倾斜长度的两侧端与所述采集分样器的内壁固定连接，其上端与所述采集分样器的内壁不接触且预留有间隙，其下端连接与分级采样器内壁构成收集通道的隔板，所述收集通道下方设置有与采集分样器的壳体可拆卸固定的采样盒，所述第一倾斜挡板的下方还设置有第二倾斜挡板，所述第二倾斜挡板下端与靠近所述采样盒一端固定连接，另一端与所述采集分样器的内壁不接触且预留有间隙，所述第二第二倾斜挡板与所述采集分样器的内壁构成的间隙下方为煤粉经过的采样区。

进一步的，所述采样区与所述拍摄相机和光源相对的两侧均为透明玻璃板。

进一步的，所述采样盒的上端开口螺旋固定。

进一步的，所述采样管上设置有电磁阀。

进一步的，所述采样区、拍摄相机和光源位于同一个罩体内，起到防尘密封的作用，防止镜头和平行光源灰污，造成图像失真影响测量计算。

进一步的，所述旋风分离器可被一个用于对煤粉颗粒进行降速的挡箱替换，所述挡箱包括箱体，所述箱体内设置有第一斜筛板，所述第一筛板下方的所述箱体内设置有由两个第二斜筛板构成的梯形的导向通道，该导向通道用于与分样器对接。

一种电厂燃煤粒径分布在线检测的检测方法，包括如下步骤：

通过采样管1对燃煤电站入炉煤粉经过的一次风输粉管路中的煤粉进行等速取样，取样后的煤粉通过电磁阀门进入旋风分离器进行风粉分离，一次风和超细煤粉进入第二回粉管路，经压缩空气吹回到一次风输粉管中，剩余的煤粉颗粒通过旋风分离器的作用，依靠离心力和重力自由沉降至分级采样器；

进入分级采样器的煤粉浓度较大，不适于进行直接测量，利用分级采样器对粉煤进行分级稀释，获得浓度适中的煤粉进行测量，煤粉进入分离采样器后，通过第一挡板的分隔作用，大部分煤粉进入左侧采样区，少部分煤粉进入右侧大区域，再通过透明板的作用防止分离煤粉再次掺混，再次通过第二挡板的分离作用对煤粉进行二次分离稀释，并进入采样区，此时经过两次分级稀释煤粉浓度大幅度降低，获得适中的煤粉浓度，可以进行测量，完成了采样过程；

煤粉进入采样区后，采样区两侧壁面由透明玻璃板组成，通过平行光源提供平行光照射，煤粉颗粒的图像被拍摄相机捕捉；

拍摄相机获得的颗粒图像的电学信号送到服务器中，通过颗粒图像处理程序，获取每一个颗粒的轮廓信息，计算每一个颗粒的直径信息，进行统计计算，获得此时煤粉颗粒的粒径分布图和r90和r200数值，并将此时的计算结果送入电厂的dcs系统中，进行数据存储，便于运行人员及时查看。根据此时煤粉颗粒的粒径分布情况，及时调整磨煤机出力，获得煤粉颗粒粗细比例适中的燃煤，实现燃煤电站经济进行运行；

经过采样区的煤粉颗粒又经第一回粉管返回至一次风输粉管路内。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

可以实时在线测量煤粉颗粒的粒径分布；不但可以计算出入炉煤粉细度r90和r200数值，而且可以获得准确的煤粉颗粒粒径分布特征和每一个煤粉颗粒形貌特征和粒径；本发明系统可直接安装于电厂现有的煤粉采样器上，安装方便，改造成本低；实时在线计算与现实技术，将图像处理计算程序制作成电厂服务器的系统服务，开机自启动，并将计算结果送至dcs系统，便于运行人员查看，及时进行运行调整。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明电厂燃煤粒径分布在线检测装置的示意图；

图2为采样器的示意图；

图3为挡箱的结构示意图；

附图标记说明：1-采样管；2-旋风分离器；3-采样分级器；4-第一回粉管路；5-拍摄相机5；6-光源；7-服务器；8-dcs系统；9-磨煤机；10-第二回粉管路；11-采样区；12-电磁阀；13-风输粉管路；14-收集通道；15-罩体；16-挡箱；1601-箱体；1602-第一斜筛板；1603-第二斜筛板；1604-导向通道。

具体实施方式

如图1所示，一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置，一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置，包括一端用于从燃煤电站入炉煤粉经过的一次风输粉管路13中采样的采样管1，所述采样管另一端连接旋风分离器2的一侧的进口端，所述旋风分离器2下端的出口端连接下方的采样分级器3的上端的进口，所述采样分级器3的下端的出口连通至第一回粉管路4，所述第一回粉管路4一端连通至一次风输粉管路13，另一端用于连接气源，所述采样分级器3包括透明的采样区11，所述采样区的一侧设置有拍摄相机5，另一侧设置有光源6，所述拍摄相机5连接服务器。

其中：

所述旋风分离器2的上端通过管路与第二回粉管路10连通，所述第二回粉管路10一端连通至一次风输粉管路13，另一端用于连接压缩空气源。所述服务器7连接电厂的dcs系统8，所述dcs系统8连接磨煤机9。所述采样盒303的上端开口螺旋固定。所述采样管1上设置有电磁阀12。所述采样区11、拍摄相机和光源位于同一个罩体内，起到防尘密封的作用，防止镜头和平行光源灰污，造成图像失真影响测量计算。

本实施例中，如图2所示，所述采集分样器3包括壳体，所述壳体内进口的下方设置有第一挡板301，所述第一挡板301沿其倾斜长度的两侧端与所述采集分样器3的内壁固定连接，其上端与所述采集分样器3的内壁不接触且预留有间隙，其下端连接与分级采样器内壁构成收集通道14的隔板302，所述收集通道14下方设置有与采集分样器3壳体可拆卸固定的采样盒303，所述第一倾斜挡板301的下方还设置有第二倾斜挡板304，所述第二倾斜挡板304下端与靠近所述采样盒303一端固定连接，另一端与所述采集分样器3的内壁不接触且预留有间隙，所述第二第二倾斜挡板304与所述采集分样器3的内壁构成的间隙下方为煤粉经过的采样区11。所述采样区11与所述拍摄相机5和光源6相对的两侧均为透明玻璃板。

所述旋风分离器2可被一个用于对煤粉颗粒进行降速的挡箱16替换，如图3所示，所述挡箱16包括箱体1601，所述箱体1601内设置有第一斜筛板1602，所述第一筛板1602下方的所述箱体内设置有由两个第二斜筛板1603构成的梯形的导向通道1604，该导向通道1604用于与分样器3对接。

一种电厂燃煤粒径分布在线检测的检测方法，包括如下步骤：

通过采样管1对燃煤电站入炉煤粉经过的一次风输粉管路13中的煤粉进行等速取样，取样后的煤粉通过电磁阀门12进入旋风分离器2进行风粉分离，一次风和超细煤粉进入第二回粉管路10，经压缩空气吹回到一次风输粉管13中，剩余的煤粉颗粒通过旋风分离器4的作用，依靠离心力和重力自由沉降至分级采样器3；

进入分级采样器3的煤粉浓度较大，不适于进行直接测量，利用分级采样器对粉煤进行分级稀释，获得浓度适中的煤粉进行测量，煤粉进入分离采样器后，通过第一挡板301的分隔作用，大部分煤粉进入左侧采样区11，少部分煤粉进入右侧大区域，再通过透明板302的作用防止分离煤粉再次掺混，再次通过第二挡板304的分离作用对煤粉进行二次分离稀释，并进入采样区11，此时经过两次分级稀释煤粉浓度大幅度降低，获得适中的煤粉浓度，可以进行测量，完成了采样过程；

煤粉进入采样区11后，采样区两侧壁面由透明玻璃板组成，通过平行光源6提供平行光照射，煤粉颗粒的图像被拍摄相机捕捉；

拍摄相机6获得的颗粒图像的电学信号送到服务器7中，通过颗粒图像处理程序，获取每一个颗粒的轮廓信息，计算每一个颗粒的直径信息，进行统计计算，获得此时煤粉颗粒的粒径分布图和r90和r200数值，并将此时的计算结果送入电厂的dcs系统8中，进行数据存储，便于运行人员及时查看。根据此时煤粉颗粒的粒径分布情况，及时调整磨煤机9出力，获得煤粉颗粒粗细比例适中的燃煤，实现燃煤电站经济进行运行；

经过采样区11的煤粉颗粒又经第一回粉管4返回至一次风输粉管路13内。

本发明的电厂燃煤粒径分布在线检测装置不但实现煤粉颗粒的在线检测，而且可根据煤粉颗粒信息实时调整磨煤机出力，在保证煤粉细度的同时降低磨煤机出力，减小电厂自身耗电量，提高运行经济性。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。