[发明专利]一种电站制粉输送系统煤粉流量静电测量表征方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于粉体流动测量技术领域，具体涉及一种电站制粉输送系统煤粉流量静电测量表征方法及装置。

背景技术

当前国内外大型火力发电机组中，一般都采用直吹式制粉系统。机组运行时，热风携带磨煤机内煤粉形成的一次风粉离开磨煤机，进入不同的输送管道，并通过这些管道进入相应的燃烧器。进入炉膛的一次风的风速、煤粉浓度和流量以及各燃烧器风粉分配的均匀程度都将直接影响炉内燃烧工况的稳定性和锅炉的燃烧效率。各燃烧器的风粉分配不均会产生炉膛火焰偏斜，局部热负荷过高，炉内某些区域由于煤粉浓度过高造成还原性气氛，加剧了结渣和高温腐蚀过程，而某些燃烧器会产生燃烧脉动甚至熄火现象造成炉内负压的大幅度波动。另外，各燃烧器间风粉偏差加大，造成机械不完全燃烧损失增大的问题，使燃烧器偏离最佳工作状况。随锅炉容量的增大，燃烧器数量增多，制粉和燃烧系统中的风粉分配不均问题会更加突出。因此测量电站制粉输送系统煤粉浓度、质量流量对各燃烧器内部煤粉的均衡分配以及燃烧器内风粉比的调节具有重要意义。

通常，输粉管中煤粉的质量浓度为300-500g/m³，风粉质量比为1.5-3:1，体积比仅处于0.05％的数量级(100℃时)，这样低的粉体含量，使得辐射、电容等煤粉测量方法显得无能为力。电站中间储仓式燃煤锅炉燃烧器入口煤粉浓度测量常采用热平衡法，但对于直吹式或采用乏气送粉的制粉系统，由于输送气体和被输送粉体之间不存在较大的温度差，因此热平衡法也无法应用。

近些年发展起来的静电传感技术是基于气固两相流颗粒荷电检测颗粒流动参数，具有系统结构简单、非接触、灵敏度高、价格低廉、安全且适合于恶劣的工业气力输送现场环境等优点。尽管静电传感器无法给出颗粒浓度和质量流量等参数的绝对测量值，但是从控制与均衡的角度而言，浓度与流量的相对测量值已经足够。这是由于同一台磨煤机出来的煤粉具有相似的荷电特性，如固体的组成、颗粒尺寸、形状、含湿量等因素具有相似性，因此各管道内静电传感器的输出具有可比性。目前，对于给定湿度成分和颗粒尺寸分布的粉体颗粒，在稀相条件下，认为静电传感器输出信号的有效值(RMS)与颗粒流量成正比。但事实上，煤粉两相流在管道内由于管道布置、运行条件等，导致煤粉固体颗粒在管道内的分布位置不同，圆环静电传感器检测的输出信号的有效值(RMS)也会不同，这将导致煤粉流量的表征值产生较大误差，因此制粉输送系统的煤粉均衡控制会产生较大的偏差。

发明内容

为了克服现有电站制粉输送系统煤粉流量静电测量方法的不足，本发明提出了一种多圆环状电极煤粉流量静电测量表征方法及装置，采用宽度不同的圆环状电极，利用两者静电信号有效值的联系，通过计算宽、窄圆环状静电传感器的输出电信号的有效值及煤粉流动速度，并一步计算出有效值的比值，结合煤粉颗粒速度，用于表征输送管道内煤粉的流量，在此基础上可表征同一磨煤机供应各燃烧器的煤粉分配的均匀性。该方法及装置可提高煤粉静电测量信号的稳定性与准确性，并降低测量装置的成本，可为电站制粉输送系统煤粉的均衡分配控制提供了准确的基础数据。

本发明采用如下技术方案：

一种用于电站制粉输送系统煤粉流量静电测量表征方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、延煤粉流经的管道轴向，在管道外壁上设置三组圆环状阵列静电传感器，其中居于两侧的两组的宽度相同且小于中间一组的宽度，并通过三组圆环状阵列静电传感器检测到三组静电信号数据，其中居于两侧的两组圆环状阵列静电传感器的电极静电信号分别为{x(i),i＝1,2…N}和{y(i),i＝1,2…N}，中间一组圆环状阵列静电传感器的电极静电信号为{z(i),i＝1,2…N}，分别计算出三组圆环状静电传感器输出信号的有效值X、Y、Z：

其中，N为静电信号数据采样点的个数；

步骤二、利用计算出三组圆环状静电传感器输出信号的有效值X、Y、Z，计算获得两侧的圆环状静电传感器和中间的圆环状静电传感器输出信号有效值的比值C，作为管道内煤粉浓度的表征值：

步骤三、利用两侧两组圆环状静电传感器输出的静电信号{x(i),i＝1,2…N}和{y(i),i＝1,2…N}，结合互相关法，计算煤粉流经两侧两组圆环电极传感器的延迟时间τ，并由两侧两组圆环状静电传感器之间的间距L，计算出管道内煤粉颗粒流速度ν：

步骤四、计算流经三组圆环状阵列静电传感器的煤粉流量表征值：

Q＝C·v

其中，Q为煤粉流量表征值。

延迟时间τ为：