CN111495565A - 一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***及方法，属于磨煤机技术领域。本发明***包括磨煤机本体、惰性气体管和控制中心，磨煤机本体设有进口热风管、煤粉出口管和原煤入口管，且其内部设有煤粉浓度检测器和氧量分析仪；惰性气体管与进口热风管连接，煤粉浓度检测器和氧量分析仪分别与控制中心连接。本发明方法为将实时检测的煤粉浓度及氧气体积含量传至控制中心，若煤粉浓度和/或氧气体积含量为异常值，控制中心控制惰性气体管输入惰性气体至磨煤机本体内部。本发明克服现有技术中，通过检测CO浓度来避免磨煤机***的方式效果不佳的不足，本发明可以检测煤粉的浓度和氧气体积含量，以此保障磨煤机的安全稳定运行。

Description

一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***及方法

技术领域

本发明涉及磨煤机技术领域，更具体地说，涉及一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***及方法。

背景技术

发电机组燃煤锅炉的磨煤机是一种典型的燃料粉碎***，其作用是将煤磨碎并增大煤与空气的接触面积。自然状态下化学性质相当稳定的块状煤炭经过研磨并与空气混合之后，就形成一种氧化剂(空气中的氧气)与还原剂(煤粉中的炭)的混合体——煤粉流。为了提高燃料的使用效率，技术人员总是在不断尝试着将煤粉研磨得尽可能细小。这是因为煤粉越细则与空气接触的表面积就越大，就越加剧与空气中氧气的氧化反应，但与此同时，它也转变为一种对明火极其敏感的易燃易爆性混合体，一旦煤粉流接触到明火或者磨煤机的某一局部温度升高到煤粉的燃点以上，会造成煤粉因自燃而引发制粉******。煤粉***是发生在煤磨电机停运的一瞬间。在停磨过程中，为了降低出磨气体温度，加入了新鲜的冷空气，不可避免地增加了***中的氧气浓度，而且使之达到***所需要的最低值。同时，***残余煤粉的浓度也达到***浓度范围，在磨机停止运行的一瞬间，由于磨内研磨体之间、研磨体和衬板之间的机械摩擦作用及电气、静电等因素的作用产生了火花，最终引发了煤粉的***。

发电机组燃煤锅炉的磨煤机***是火力机组运行中的较大事故，特别是磨煤机研磨高挥发性、易燃易爆的褐煤时，会由于磨煤机的启停或断煤等非正常运行状态的情况下发生自然，造成发电机组燃煤锅炉的磨煤机***，威胁到操作人员的生命安全，因此，发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆成为火电机组安全稳定运行的一大难题。

现有技术中，一般通过监测磨煤机出口介质温度或者CO浓度来判别磨煤机内是否着火或处于***的危险状态，例如发明创造名称为：一种磨煤机防爆检测***及其检测方法(申请日：2017年5月16日；申请号：2017103447398)，该方案公开了一种磨煤机防爆检测***及其检测方法，它包括进口热风管、煤粉出口管道和原煤入口均位于磨煤机上，还包括惰性气体管道、热风温度传感器、采样管和原煤入口压力传感器，进口热风管上设有热风温度传感器，惰性气体管道与进口热风管连通，煤粉出口管道上设有采样管，原煤入口上设有原煤入口压力传感器，热风温度传感器、采样管和原煤入口压力传感器均与控制中心连接。针对现有技术的磨煤机CO含量检测中煤粉堆积检测探头导致CO含量检测不准确的问题，它可以防止煤粉堆积导致探头检测不准确的问题，更加准确的对磨煤机中CO含量进行检测，防止磨煤机的自燃***。但是该方案的不足之处在于：CO浓度的检测是磨煤机内碳元素与氧气发生化学反应后的测量结果，该测量方式属于间接测量，难以避免间接测量导致测量结果偏离实际值的情况，进而不能很好的防止磨煤机的自燃***。

综上所述，现有技术中通过检测CO浓度来避免磨煤机***的方式效果不佳，如何防止磨煤机的自燃***，是现有技术亟需解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有技术中，通过检测CO浓度来避免磨煤机***的方式效果不佳的不足，发明提供了一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***及方法，可以检测煤粉的浓度含量及氧气体积含量，从而可以有效防止磨煤机的自燃***，进而可以保障磨煤机的安全稳定运行。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，包括磨煤机本体、惰性气体管和控制中心，磨煤机本体设有进口热风管、煤粉出口管和原煤入口管，且磨煤机本体内部设有煤粉浓度检测器和氧量分析仪；惰性气体管与进口热风管连接，煤粉浓度检测器和氧量分析仪分别与控制中心连接。

更进一步地，还包括空气管，空气管与进口热风管连接，且空气管设有空气预热器和热风温度传感器，空气预热器和热风温度传感器分别与控制中心连接。

更进一步地，煤粉浓度检测器包括感应环和静电传感器，感应环与静电传感器连接；其中，感应环用于对煤粉流进行电荷感应生成感应信号，静电传感器用于对感应信号进行处理得到煤粉浓度。

更进一步地，煤粉出口管和原煤入口管分别设有压力传感器，且煤粉出口管还设有煤粉温度传感器，压力传感器和煤粉温度传感器分别与控制中心连接。

更进一步地，还包括三通接头，该三通接头包括第一端口、第二端口和第三端口，空气管与第一端口连接，进口热风管与第二端口连接，惰性气体管与第三端口连接。

更进一步地，静电传感器包括放大模块、滤波模块和单片机，放大模块与滤波模块连接，滤波模块通过A/D转换模块与单片机连接，其中，单片机用于对A/D转换模块传送的数字信号进行处理得到煤粉浓度。

更进一步地，放大模块设有电荷放大器和程控放大器，电荷放大器与程控放大器电连接。

更进一步地，煤粉浓度检测器和氧量分析仪的数量均为m个，m≥2，且煤粉浓度检测器和氧量分析仪分别分布在同一平面。

本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，采用上述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，煤粉浓度检测器和氧量分析仪将实时检测的磨煤机本体内部的煤粉浓度及氧气体积含量传输至控制中心，控制中心判断煤粉浓度和氧气体积含量是否为异常值，若煤粉浓度或氧气体积含量为异常值，控制中心控制惰性气体管输入惰性气体至磨煤机本体内部，使得磨煤机本体内部的煤粉浓度和氧气体积含量为正常值。

更进一步地，还包括：压力传感器将实时检测的煤粉出口管处的压力值及原煤入口管处的压力值传输至控制中心，控制中心根据煤粉出口管处的压力值和原煤入口管处的压力值对空气预热器进行相应操作，使得煤粉出口管处的压力值和原煤入口管处的压力值保持为正常值。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，通过设置煤粉浓度检测器和氧量分析仪，从而可以实时检测磨煤机本体内部的煤粉浓度及氧气体积含量，控制中心可以根据煤粉浓度及氧气体积含量实时了解磨煤机本体内部的工作状态，进而可以避免因煤粉浓度或氧气体积含量异常导致磨煤机本体***的问题，进一步地保障了磨煤机本体的安全稳定运行。

(2)本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，通过检测磨煤机本体内部的煤粉浓度和氧气体积含量，可以对磨煤机本体的工况进行实时了解，当煤粉浓度或氧气体积含量数值异常时，控制中心控制惰性气体管通入惰性气体至磨煤机本体，从而可以控制磨煤机本体的安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***结构图一；

图2为本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***结构图二；

图3为实施例1的煤粉浓度检测器和氧量分析仪的结构示意图；

图4为本发明的静电传感器的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、磨煤机本体；110、进口热风管；120、煤粉出口管；130、原煤入口管；140、煤粉浓度检测器；141、感应环；142、静电传感器；150、氧量分析仪；

210、惰性气体管；211、第一阀门；220、空气管；221、第二阀门；230、三通接头；

310、压力传感器；320、空气预热器；330、热风温度传感器；340、煤粉温度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1所示，本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，包括磨煤机本体100、惰性气体管210和控制中心，惰性气体管210与磨煤机本体100连接，该惰性气体管210用于将惰性气体传输至磨煤机本体100，以此控制磨煤机本体100内的煤粉浓度和氧气体积含量。值得说明的是，本发明的磨煤机本体100为发电机组燃煤锅炉的磨煤机；进一步地，本发明的磨煤机本体100设有进口热风管110、煤粉出口管120和原煤入口管130，惰性气体管210与进口热风管110相连接，本实施例中进口热风管110设置于磨煤机本体100的侧边，煤粉出口管120和原煤入口管130设置于磨煤机本体100的上方。

进一步地，本发明的煤粉出口管120和原煤入口管130分别设有压力传感器310，且煤粉出口管120还设有煤粉温度传感器340，压力传感器310和煤粉温度传感器340分别与控制中心连接，即压力传感器310和煤粉温度传感器340将实时检测的压力值和温度值传输至控制中心，控制中心可以根据压力值和温度值判断磨煤机本体100是否处于正常工作状态，若磨煤机本体100不处于正常工作状态，则控制中心可以进行对应的操作，使得磨煤机本体100在工作过程中其压力值和温度值保持为正常值，进一步可以保障磨煤机本体100的安全稳定运行。

此外，磨煤机本体100内部设有煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150(如图2所示)，煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150分别与控制中心连接，即煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150可以将实时检测的煤粉浓度及氧气体积含量传输至控制中心，从而控制中心可以根据煤粉浓度及氧气体积含量对磨煤机本体100进行操作，进而可以防止因煤粉浓度或氧气体积含量过高所导致的煤粉***，进一步地保障了磨煤机本体100的安全稳定运行。本发明的煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150的数量均为m个，m≥2，从而可以避免单个检测装置失效的问题，提高了检测的可靠性。煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150分别分布在同一平面，即m个煤粉浓度检测器140分布在同一平面，m个氧量分析仪150分布在同一平面，进一步的煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150分布在同一平面，从而可以提高检测的准确性。本实施例的煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150分别设有3个，且煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150分别呈120度分布在同一平面，即3个煤粉浓度检测器140呈120度分布在同一平面，3个氧量分析仪150呈120度分布在同一平面，每个煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150只针对120度范围内的信号进行检测，提高了检测的准确性。

值得说明的是，本发明的煤粉浓度检测器140包括感应环141和静电传感器142，感应环141与静电传感器142连接；感应环141用于对煤粉流进行电荷感应生成感应信号，具体地，感应环141为环状感应电极，煤粉流通过感应环141时，使得电荷能均匀的分布感应，同时也避免了长时间测量导致感应环141污染的问题。静电传感器142用于对感应信号进行处理得到煤粉浓度，具体地，本发明的静电传感器142包括放大模块、滤波模块和单片机，放大模块与滤波模块连接，滤波模块通过A/D转换模块与单片机连接；值得说明的是，放大模块包括电荷放大器和程控放大器，电荷放大器与程控放大器相连，电荷放大器包括电荷放大电路，该电荷放大电路用于放大电荷信号，程控放大器包括程控放大电路，用于将模拟信号从mv级放大至v级，从而可以便于A/D转换模块对信号进行识别转换；此外，单片机可以控制程控放大器根据不同种类的煤自动实时调整信号放大的倍数。此外，滤波模块设有滤波电路，滤波电路对模拟信号进行滤波处理，从而可以去除信号中的噪声和杂波；之后将滤波后的信号传输至A/D转换模块，A/D转换模块设有A/D转换电路，该A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传递给单片机，单片机对数字信号进行处理得到煤粉浓度。具体地，单片机首先对数字信号进行进一步降噪处理，然后统计数字信号的波动性，并利用标定方法计算得到煤粉浓度。值得说明的是，静电传感器142还包括显示模块，单片机将其计算得到的煤粉浓度传输至显示模块，显示模块可以显示煤粉浓度值，从而现场工作人员也可以实时监测磨煤机本体100内的煤粉浓度，进而可以保障现场工作人员的安全。

本发明的***还包括空气管220，空气管220设有空气预热器320和热风温度传感器330，空气预热器320和热风温度传感器330分别与控制中心连接，控制中心可以根据热风温度传感器330控制空气预热器320对空气进行升温或者降温至一定的温度，并将升温或降温后的空气通过空气管220传送至磨煤机本体100内，从而来保证磨煤机本体100处于正常工作状态。本发明的空气管220与进口热风管110连接，具体地，空气管220通过三通接头230与进口热风管110连接，三通接头230包括第一端口、第二端口和第三端口，空气管220与第一端口连接，进口热风管110与第二端口连接，惰性气体管210与第三端口连接。值得说明的是，空气管220靠近第一端口的一端设有第二阀门221，惰性气体管210靠近第三端口的一端设有第一阀门211，第一阀门211和第二阀门221分别与控制中心连接，控制中心通过控制第一阀门211或者第二阀门221向磨煤机本体100输入空气或者惰性气体，从而可以使得磨煤机本体100内部的煤粉浓度和氧气体积含量处于正常范围，进而保障了磨煤机本体100的安全稳定运行。

本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，采用上述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，煤粉浓度检测器140和氧量分析仪150将实时检测的煤粉浓度及氧气体积含量传输至控制中心，控制中心判断煤粉浓度和氧气体积含量是否为异常值，若煤粉浓度和/或氧气体积含量为异常值，控制中心控制惰性气体管210输入惰性气体至磨煤机本体100内部，使得磨煤机本体100内部的煤粉浓度和氧气体积含量为正常值，从而可以保证磨煤机本体100处于正常工作状态，进而保障了磨煤机本体100的安全稳定运行。本发明的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，具体步骤如下：

1)煤粉浓度检测器140、氧量分析仪150、压力传感器310、空气预热器320、热风温度传感器330和煤粉温度传感器340将实时检测的信号传输至控制中心；

2)控制中心根据以往自燃***的特性中总结的经验值，判断接收的煤粉浓度、氧气体积含量、压力值及温度值数据是否为正常值，进而可以判断磨煤机本体100是否处于正常工作状态，当接收的数据指标异常时，控制中心则进行相应的调节操作，以保证磨煤机本体100处于正常工作状态。具体地：

i)当煤粉浓度为异常值时，例如煤粉浓度为1.2～2.0kg/m³，先判断氧气体积含量是否达到最大氧气体积含量的3/4，若氧气体积含量已达到最大氧气体积含量的3/4，则控制中心开启第一阀门211，同时关闭第二阀门221，通过惰性气体管210输入惰性气体至磨煤机本体100内部；若氧气体积含量未达到最大氧气体积含量的3/4，则控制中心开启第一阀门211，通过惰性气体管210输入惰性气体至磨煤机本体100内部即可。

当氧气体积含量为异常值时，即氧气体积含量过高时，例如氧气体积含量为20％时，控制中心开启第一阀门211，同时关闭第二阀门221，通过惰性气体管210输入惰性气体至磨煤机本体100内部，从而可以降低氧气体积含量，进而可以起到防爆的作用；本实施例中煤粉浓度大于3kg/m³或者小于0.32kg/m³时为正常值，若煤粉种类为烟煤，则氧气体积含量小于14％为正常值。若煤粉种类为褐煤，则氧气体积含量小于12％为正常值。

ii)控制中心根据煤粉出口管120处的压力值和原煤入口管130处的压力值对空气预热器320进行相应操作，使得煤粉出口管120处的压力值和原煤入口管130处的压力值保持为正常值，使得磨煤机本体100在工程过程中一直处于负压状态。本实施例中压力值小于0.1MPa为正常值。具体地，当原煤入口管130处的压力值异常，煤粉出口管120处的压力值正常时，控制中心控制减少原煤入口管130的给煤量，待原煤入口管130处的压力值正常时，将给煤量恢复至正常值。

当原煤入口管130处的压力值正常，煤粉出口管120处的压力值异常，或者原煤入口管130处和煤粉出口管120处的压力值均异常时，控制中心控制空气预热器320对空气进行降温处理，即增加冷风输入量，此时第一阀门211为关闭状态，第二阀门221为开启状态；冷风通过空气管220输入至磨煤机本体100内部，同时实时监测热风温度传感器330检测的温度值以及压力传感器310检测的压力值，当压力值和温度值为正常值时，控制中心停止调节空气预热器320的温度。

当煤粉出口管120处的温度值过高时，控制中心控制空气预热器320对空气进行降温处理，从而可以增加冷风供应，直至煤粉出口管120处的温度值为正常值。当煤粉出口管120处的温度值过低时，控制中心控制空气预热器320对空气进行升温处理，即升高热风温度，增大热风输入量，热风通过空气管220输入至磨煤机本体100内部，待煤粉出口管120处的温度值为正常值时，控制中心停止调节空气预热器320的温度。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

Claims (10)

1.一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，包括磨煤机本体(100)、惰性气体管(210)和控制中心，所述磨煤机本体(100)设有进口热风管(110)、煤粉出口管(120)和原煤入口管(130)，且磨煤机本体(100)内部设有煤粉浓度检测器(140)和氧量分析仪(150)；所述惰性气体管(210)与进口热风管(110)连接，所述煤粉浓度检测器(140)和氧量分析仪(150)分别与控制中心连接。

2.根据权利要求1所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，还包括空气管(220)，所述空气管(220)与进口热风管(110)连接，且空气管(220)设有空气预热器(320)和热风温度传感器(330)，所述空气预热器(320)和热风温度传感器(330)分别与控制中心连接。

3.根据权利要求1所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，所述煤粉浓度检测器(140)包括感应环(141)和静电传感器(142)，所述感应环(141)与静电传感器(142)连接；其中，感应环(141)用于对煤粉流进行电荷感应生成感应信号，静电传感器(142)用于对感应信号进行处理得到煤粉浓度。

4.根据权利要求2所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，所述煤粉出口管(120)和原煤入口管(130)分别设有压力传感器(310)，且煤粉出口管(120)还设有煤粉温度传感器(340)，所述压力传感器(310)和煤粉温度传感器(340)分别与控制中心连接。

5.根据权利要求2所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，还包括三通接头(230)，该三通接头(230)包括第一端口、第二端口和第三端口，所述空气管(220)与第一端口连接，所述进口热风管(110)与第二端口连接，所述惰性气体管(210)与第三端口连接。

6.根据权利要求3所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，所述静电传感器(142)包括放大模块、滤波模块和单片机，所述放大模块与滤波模块连接，所述滤波模块通过A/D转换模块与单片机连接，其中，单片机用于对A/D转换模块传送的数字信号进行处理得到煤粉浓度。

7.根据权利要求6所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，所述放大模块设有电荷放大器和程控放大器，所述电荷放大器与程控放大器电连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，其特征在于，所述煤粉浓度检测器(140)和氧量分析仪(150)的数量均为m个，m≥2，且煤粉浓度检测器(140)和氧量分析仪(150)分别分布在同一平面。

9.一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测***，煤粉浓度检测器(140)和氧量分析仪(150)将实时检测的磨煤机本体(100)内部的煤粉浓度及氧气体积含量传输至控制中心，控制中心判断煤粉浓度和氧气体积含量是否为异常值，若煤粉浓度和/或氧气体积含量为异常值，控制中心控制惰性气体管(210)输入惰性气体至磨煤机本体(100)内部，使得磨煤机本体(100)内部的煤粉浓度和氧气体积含量为正常值。

10.根据权利要求9所述的一种发电机组燃煤锅炉的磨煤机防爆检测方法，其特征在于，还包括：压力传感器(310)将实时检测的煤粉出口管(120)处的压力值及原煤入口管(130)处的压力值传输至控制中心，控制中心根据煤粉出口管(120)处的压力值和原煤入口管(130)处的压力值对空气预热器(320)进行相应操作，使得煤粉出口管(120)处的压力值和原煤入口管(130)处的压力值保持为正常值。

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