專利名稱：煤粉濃度的測量方法與測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及鍋爐煤粉濃度測量技術領域，尤其涉及一種煤粉濃度的測量方法與測量裝置。
背景技術：
煤粉鍋爐各燃燒器間的煤粉分配直接影響到鍋爐設備運行的安全性和經濟性，對燃煤鍋爐的氮氧化物排放水平也有著重要的影響。測量一次風管道中的煤粉濃度是監測燃燒器運行狀況的重要手段。對采用中間儲倉式制粉系統的煤粉鍋爐，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，根據熱平衡來計算一次風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，在煤質波動時計算結果會出現偏差；而且由于溫度測量和熱平衡的滯后性使得測量結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”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，測量越準確，應用中常常受到現場條件的制約。專利01107746. 8提供了一種中間儲倉式制粉系統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行系統的考慮，所采用的系數修正方法也帶來了系數確定的問題。發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術的煤粉濃度測量不準確的問題；提供一種煤粉濃度的測量方法與測量裝置；簡單準確、易于實施，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鍋爐一次風管道中的煤粉濃度的測量方法與測量裝置。
為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案
煤粉濃度的測量方法，包括以下步驟
1)在一次風管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數測點I、混合后的氣流參數測點II，混合前的氣流參數測點I設在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩定處，混合后的氣流參數測點II設在混合點后煤粉顆粒速度達到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達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；
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"=‘ρ_ρ w計算煤粉濃度。
所述管段L以測點II為起點，長度等于測點I到測點II的距離。
所述管段L以測點II之后的一點為起點，長度等于測點I到測點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、壓力測量儀表，數據采集與處理系統，全壓-靜壓測量元件和靜壓測點布置在一次風管道上，與壓力測量儀表連接，壓力測量儀表輸出信號至數據采集與處理系統，一次風管道上設有測點I，測點II， 流動壓降測量管段L ；在測點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II處布置測量該處的靜壓與測點I處靜壓的差壓的靜壓測點；在管段 L兩端布置測量管段L的壓降的靜壓測點，各測點的壓力信號接至相應的壓力測量儀表，各壓力測量儀表的輸出接至數據采集和處理系統。
數據采集與處理系統包括數據采集板，數據采集儀，計算機，數據采集板將信號傳輸至數據采集儀，計算機與數據采集儀進行通信，完成數據計算、顯示并記錄煤粉濃度以及輸出煤粉濃度信號。
本發明的使用和工作原理本測量方法的原理是根據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求得煤粉濃度?？諝馀c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，風粉混合物在此管段內流動所產生的壓降，也就是風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節，這是因為ΔΡω本身與煤粉濃度和氣流速度密切相關。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。因為此時顆粒已經達到最終速度，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，即為計算所需之流動損失apld。
本發明的有益效果該發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的靜壓差，就可以確定煤粉的濃度，方法簡單易行，不受現場條件的制約，可以廣泛應用。

圖1為本發明測量裝置結構示意圖2為本發明空氣、煤粉混合流動示意圖。
圖中，1-粉倉，2-給粉機，3-下粉管，4-一次風管道，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-數據采集板，10-數據采集儀，11-計算機，12-測點I，13-測點器II，14-測點III。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
煤粉濃度測量方法，結合圖1，圖2，圖中，1-粉倉，2-給粉機，3-下粉管，4_ 一次風管道，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-數據采集板，10-數據采集儀，11-計算機，12-測點I，13-測點II，14-測點III。包括以下步驟
1)在一次風管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數測點I和混合后的氣流參數測點II，混合前的氣流參數測點I設在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩定處，混合后的氣流參數測點II設在混合點后煤粉顆粒速度達到氣流速度處，自測點II之后選取測點III，測點II與測點III之間為管段L，管段L的長度等于測點I到測點II的距離；在管段L兩端布置靜壓測點，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APld；
5)計算煤粉濃度煤粉濃度。煤粉濃度按公式
權利要求
1.煤粉濃度的測量方法，其特征是，包括以下步驟1)在一次風管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數測點I、混合后的氣流參數測點II，混合前的氣流參數測點I設在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩定處，混合后的氣流參數測點II設在混合點后煤粉顆粒速度達到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達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；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‘ρ_ρ w計算煤粉濃度。
2.如權利要求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II為起點， 長度等于測點I到測點II的距離。
3.如權利要求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II之后的一點為起點，長度等于測點I到測點II的距離。
4.用于權利要求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、壓力測量儀表，數據采集與處理系統，全壓-靜壓測量元件和靜壓測點布置在一次風管道上，與壓力測量儀表連接，壓力測量儀表輸出信號至數據采集與處理系統，其特征是，一次風管道上設有測點I，測點II，流動壓降測量管段L ；在測點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II處布置測量該處的靜壓與測點 I處靜壓的差壓的靜壓測點；在管段L兩端布置測量管段L的壓降的靜壓測點，各測點的壓力信號接至相應的壓力測量儀表，各壓力測量儀表的輸出接至數據采集和處理系統。
5.如權利要求4所述的煤粉濃度的測量方法的測量裝置，其特征是，所述數據采集與處理系統包括數據采集板，數據采集儀，計算機，數據采集板將信號傳輸至數據采集儀，計算機與數據采集儀進行通信，完成數據計算、顯示并記錄煤粉濃度以及輸出煤粉濃度信號。
全文摘要
本發明公開了煤粉濃度的測量方法；包括以下步驟1)在一次風管道上選擇輸粉氣流和煤粉混合前的氣流參數測點I、混合后的氣流參數測點II，混合前的氣流參數測點I設在煤粉與空氣即將混合之前的氣流穩定處，混合后的氣流參數測點II設在混合點后煤粉顆粒速度達到氣流速度處，在煤粉顆粒速度達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；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)根據計算煤粉濃度；本發明還公開了實現該方法的測量裝置；適合于中間儲倉式制粉系統鍋爐一次風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 優先權日2012年1月12日
發明者楊興森, 胡志宏, 郝衛東 申請人:山東電力研究院