[发明专利]一种测量气力输送管道中固相浓度的方法

说明书

本发明公开了一种测量气力输送管道中固相浓度的方法，包括如下步骤：S1、在测量管段内安装发射天线和接收天线；S2、通过发射天线，微波在测量管段构成的圆波导内传播，微波信号受到气固两相流动介质散射能量的物理调制后，携带散射能量信息的微波信号经接收天线接收，经检波器得到散射能量的功率信号；S3、根据所述功率信号计算气固两相流中固相的浓度。本发明可以精确的得到工艺过程的固相浓度参数，有利于工业生产的自动控制，提高工业过程的经济性、安全性。可以推广应用于其他气固两相流动，固相浓度的测量。

技术领域

本发明涉及固相浓度检测领域，具体涉及一种测量气力输送管道中固相浓度的方法。

背景技术

气力输送广泛用于工业生产现场，特别是在火力发电厂内，煤粉通过一次风管道进入炉膛进行燃烧，由于管道布局、结构的差异，导致不同的管道中的煤粉浓度差异很大，给燃烧调整带来不便，使得燃烧的经济性变差，影响燃烧的效率和污染物的排放，甚至严重威胁到生产安全。一次风管道中固相浓度的精确检测非常重要，然而由于电力生产负荷的多变性以及两相流动的复杂性，目前尚无成熟、可靠的检测技术。

微波技术应用于气固两相流固相浓度的检测已经成为研究热点。微波检测系统中，预定频率的微波在测量管道传播，由于受到气固两相中固相的作用，微波信号会衰减和频移，微波的衰减和频移是混合物复介电常数的函数，而混合物复介电常数又是混合物的组分的函数，从而通过检测微波信号的衰减和频移可以得到气固两相中固相的浓度。

然而实际应用中，较小的浓度变化和毫秒级的响应时间，造成的复介电常数的变化非常小，其影响的衰减和频移也是非常小的，导致检测系统的灵敏度和实时性变差。基于微波的煤粉浓度检测方法

目前，基于微波的煤粉浓度检测方法主要有：

（1）自由空间衰减法：CN200710025018.7，电站锅炉煤粉浓度的微波测量系统，公布了一种方法：沿煤粉流动方向按一定角度对应倾斜布置微波发生器和微波接收器。微波在测量管内因为煤粉的存在而发生衰减。通过测量其衰减值即可反应煤粉的浓度。这种方法主要无法避免金属管壁对微波反射带来的影响，精度很低。

（2）自由空间反射法（法国EDITFLOW，德国MUTEC）：传感器向金属输料管道内固体颗粒发射低能量微波信号，通过微波的反射能量来测量物料的密度。这种方法只适合于浓相流动且管径≤200 mm的情况，主要适用于煤化企业。电厂一次风管道一般600 mm左右且稀相(一般混合物浓度0.5 kg/ kg)，实际中无法保证精度。

（3）波导法：CN201510745882.9，煤粉浓度微波测量参数的整定方法，公布了一种方法：把一次风管作为波导，通过微波传输参数的变化检测两相流介电特性的变化，进而得到煤粉浓度。这种方法因为测量管道上、下游煤粉粒子的散射和反射以及煤质、水分变化带来的测量误差，精度略低，约为10-15%左右，达不到5%的规程要求。

（4）谐振腔法：其基本原理是当被测介质放入谐振腔时，谐振频率和品质因素发生变化，从而建立了介质密度和介电特性与谐振频率和品质因素的关系。在谐振腔中，电磁波只存在全反射的情况，其他干扰极少，传输损耗也非常小，应用现场环境下容易实现密度和介电特性的高精度测量，明显优于现有的所有检测方法,但实际应用中谐振腔的构建困难、实现成本很高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种测量气力输送管道中固相浓度的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种测量气力输送管道中固相浓度的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在测量管段内安装发射天线和接收天线；

S2、通过发射天线，微波在测量管段构成的圆波导内传播，微波信号受到气固两相流动介质散射能量的物理调制后，携带散射能量信息的微波信号经接收天线接收，经检波器得到散射能量的功率信号；