CN202420571U - 煤粉浓度、煤粉流量的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤粉浓度、煤粉流量的测量装置；包括温度传感器、全压-静压测量元件、压力测量仪表和数据采集与处理***；用于测量气流全压与静压的全压-静压测量元件，以及用于测量气流温度的温度传感器设在在混合前的气流参数测点I处；在混合后的气流参数测点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；在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定流动压降测量管段L，在管段L的两端分别布置用于测量该管段压降的静压测点，各测点的压力信号接至相应的压力测量仪表，所述温度传感器、压力测量仪表的输出分别与数据采集与处理***连接；适合于中间储仓式制粉***锅炉一次风管道中的煤粉浓度的测量。

Description

煤粉浓度、煤粉流量的测量装置

技术领域

本实用新型涉及锅炉煤粉浓度、煤粉流量测量技术领域，尤其涉及一种煤粉浓度、煤粉流量的测量装置。

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***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***”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***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***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

本实用新型的目的就是为了解决现有技术的煤粉浓度、煤粉流量测量不准确的问题；提供一种煤粉浓度、煤粉流量的测量装置；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***锅炉一次风管道中的煤粉浓度、煤粉流量的测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，包括温度传感器、全压-静压测量元件、压力测量仪表和数据采集与处理***；用于测量气流全压与静压的全压-静压测量元件，以及用于测量气流温度的温度传感器设在在混合前的气流参数测点I处；在混合后的气流参数测点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；在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定流动压降测量管段L，在管段L的两端分别布置用于测量该管段压降的静压测点，各测点的压力信号接至相应的压力测量仪表，所述温度传感器、压力测量仪表的输出分别与数据采集与处理***连接。

所述测点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。

所述流动压降测量管段L以测点II为起点，长度等于测点I到测点II的距离。

所述流动压降测量管段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。

数据采集与处理***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。

本实用新型的使用和工作原理：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和煤粉流量。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，ρ₁；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，ρ₂；一次风气流和煤粉颗粒的流量分别为M_A，M_P；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V_P，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：

$M_A=(\frac{1}{2}{V}_1^2+\frac{P_1}{{\mathrm{\ρ}}_1})=M_A(\frac{1}{2}{V}_2^2+\frac{P_2+{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{LD}}}{{\mathrm{\ρ}}_2})+M_P\·\frac{1}{2}{V}_P^2---\left(1\right)$

式中，ΔP_LD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，ρ₁≈ρ₂；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≈V₂。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V_P≈V₂≈V₁。

因此，由(1)式可推出煤粉浓度μ的计算公式为：

$\mathrm{\μ}=\frac{P_1-P_2-{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{LD}}}{\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_1{V}_1^2}=\frac{P_1-P_2-{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{LD}}}{P-P_1}---\left(2\right)$

此处，P为气流在混合前截面处的全压。在混合前截面处的气流密度ρ₁为：

${\mathrm{\ρ}}_1=1.293\×\frac{273}{T_1+273}---\left(3\right)$

式中，T₁为气流的温度。

混合前的气流速度V₁可按下式计算：

$V_1=\sqrt{\frac{2(P-P_1)}{{\mathrm{\ρ}}_1}}---\left(4\right)$

在确定ΔP_LD之后即可由(2)求得所需煤粉浓度。利用煤粉浓度和气流速度可以得到煤粉的流量为：

M_P＝ρ₁V₁Aμ                        (5)

式中，A为管道截面面积。

ΔP_LD的确定是浓度测量的重要环节，这是因为ΔP_LD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ΔP_LD。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ΔP_LD。

本实用新型的有益效果：该实用新型的煤粉浓度、煤粉流量的测量装置只需测量气流在混合前的温度、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、煤粉流量，方法简单易行，不受现场条件的制约，可以广泛应用。

附图说明

图1为本实用新型测量装置结构示意图；

图2为本实用新型空气、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-温度传感器，7-压力变送器I，8-压力变送器III，9-压力变送器II，10-差压变送器III，11-数据采集板，12-数据采集仪，13-计算机，14-测点I，15-测点II，16-测点III。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，结合图1，图2，主要包括温度传感器6、压力变送器I 7，压力变送器III8，压力变送器II 9，差压变送器III10，数据采集板11，数据采集仪12，计算机13，温度传感器6及全压-静压测量元件5布置在测点I 14处，测量气流在该处的温度、静压、全压参数；在一次风管道4上的测点II 15处布置静压测点，由压力变送器II测量该处的静压，一次风管道4上部与下粉管3联接，下粉管3与给粉机2、粉仓1依次联接；测点III16与测点II 15之间的距离与测点I 14与测点II 15间的距离相同，在测点III16处设静压测点，压力信号由传压管接至差压变送器III10，差压变送器III测量管段L的压降。温度传感器6，压力变送器I 7，压力变送器III8，压力变送器II 9，差压变送器III10的输出接至数据采集与处理***的数据采集板11；数据采集板11将信号传输至数据采集仪12，数据采集仪12与计算机13进行通信，计算机13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。

本测量装置进行煤粉浓度、煤粉流量测量的方法包括以下步骤：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流动压降测量管段L，在管段L的两端分别布置用于测量该管段压降的静压测点；2)测量混合前的静压P₁，温度T₁和全压P；3)测量混合后的静压P₂和管段L的压降ΔP_LD；4)根据温度T₁计算混合前气流的气流密度ρ₁；

5)根据混合前气流的静压P₁，全压P和密度ρ₁计算混合前气流速度V₁，

6)根据公式

或

计算煤粉浓度μ。7)根据公式M_P＝ρ₁V₁Aμ计算煤粉流量M_P，式中A为管道截面面积。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，包括温度传感器、全压-静压测量元件、压力测量仪表和数据采集与处理***；用于测量气流全压与静压的全压-静压测量元件，以及用于测量气流温度的温度传感器设在在混合前的气流参数测点I处；在混合后的气流参数测点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；在煤粉颗粒速度达到气流速度后的水平直管道上确定流动压降测量管段L，在管段L的两端分别布置用于测量该管段压降的静压测点，各测点的压力信号接至相应的压力测量仪表，所述温度传感器、压力测量仪表的输出分别与数据采集与处理***连接。

2.如权利要求1所述的煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，其特征是，所述测点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。

3.如权利要求1所述的煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，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。

4.如权利要求1所述的煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，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。

5.如权利要求1所述的煤粉浓度、煤粉流量的测量装置，其特征是，所述数据采集与处理***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连接，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。

Images