一种电站锅炉煤粉浓度在线监测系统技术方案

一种电站锅炉煤粉浓度在线监测系统，连接锅炉的风粉管，包括监测主机和至少一组测量装置，测量装置的输出端连接监测主机的输入端，测量装置包括２个测量探头和３个差压变送器，２个测量探头一个设置在风粉管的风粉混合点前，一个在风粉混合点后；所述测量探头包括总压取压管和静压取压管，３个差压变送器中，两个用于分别测量每个测量探头的总压和静压压差，还有一个用于测量两个测量探头静压取压管之间的差压，以得出风粉沿管道的压降，３个差压变送器的输出端连接监测主机。本实用新型专利技术测量准确度高、制造成本低、适应性强、跟随特性好、维护工作量小。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种热工测量系统，具体地说涉及一种电站锅炉一次风粉管道内 的煤粉浓度在线监测系统。
技术介绍
在火电厂能量转化过程中，锅炉将燃料的化学能转变为蒸汽的热能，锅炉燃烧工 况的优劣在很大程度上决定着锅炉设备和整个发电厂运行的经济性和安全性。燃烧优化是锅炉运行安全性的需要燃烧调整不当，会造成炉膛内火焰偏斜、飞 边、着火点位置不合理、燃烧器区域结焦、汽温偏差、氧量偏差等问题。燃烧优化是锅炉运行 经济性的要求火电发电成本中，燃料费用占到70%以上，燃烧优化可以减少排烟损失和 不完全燃烧损失，从而提高锅炉运行效率。而在锅炉的燃烧调整中，煤量和燃烧空气的合理分配是锅炉安全经济运行的一个 基本的条件，合理分配包含两层含义一是维持送入炉内总的风煤比，即维持炉膛过量空气 系数在规定的范围内；二是每个燃烧器都按照一定的风煤比向炉膛送入燃料，即风煤比应 平均分配，只有这样，才能使整个炉膛的燃烧效果最佳。如果各燃烧器以差异悬殊的比例送 入燃料和空气，尽管炉膛过量空气系数仍维持在规定的范围内，但对于单个燃烧器来说，空 气量和煤粉的不均分配，将使不同的燃烧器中有的严重缺风，有的严重缺煤，影响锅炉安全 经济燃烧。(1)煤粉浓度过高或过低对锅炉运行的影响燃煤锅炉，输粉管道内煤粉浓度过 高时，容易发生煤粉堵粉，同时会引起管内煤粉自燃，烧坏输粉管道及燃烧器等事故；另外， 煤粉浓度过高还会导致燃烧不完全，锅炉效率降低、一氧化碳增加、加剧锅炉炉膛内受热面 和过热器受热面的高温腐蚀。当输粉管道内煤粉浓度过低时，炉膛温度会降低，容易发生炉 膛灭火，同时锅炉带不上负荷，汽压降低；(2)煤粉浓度分配不均对锅炉的影响对于四角切圆燃烧的锅炉，各输粉管道内 风速和煤粉浓度分布不均，炉膛燃烧中心偏移，容易造成炉墙局部结渣，受热面烟温偏差过 大，高温过热器、高温再热器出现局部超温、过热、结焦的现象，甚至引起爆管。对煤粉浓度的长期准确的测量，就象给锅炉运行人员增加了燃烧调整的“眼睛”， 司炉人员能实时查看各风粉管内风速及煤粉浓度的大小，随时调整锅炉一、二次风速配比 及各个管道入炉煤粉量，风粉管内风速及煤粉浓度能够调整均勻，可以让锅炉始终在较经 济的工况下运行。故能明显改善燃烧工况，显著提高锅炉燃烧效率。目前国内市场上已经有应用的主要有三类(1)温差法该方案在测量趋势的正 确性上已得到一定程度的认可，但精度不够，而且只能应用于中储式热风送粉系统，使其有 非常大的局限性；(2)静电法该方法在煤种变化及煤粉湿度变化后会产生非常大的误差， 所以目前没有得到广泛的认可；(3)微波法，该方法对运行环境要求高，而且运行一段时间 后探头会被污染，从而大大影响测量精度，因此该方法也没有大范围的得到认可。在国外，一些研究机构和企业非常重视煤粉浓度测量系统的研究开发，如4ABBAutomation与Teesside大学联合开发出一种非插入式的静电负荷检测仪，采用的是 插入风粉管的一截短管或一段卷筒，用一排嵌在卷筒内表面上的环状传感器检测交流电负 荷。SWR(德国)开发了一种微波流量计，PowerGen的Kingsnorth电站的试验中使用了这 种仪器。也有采用无源声学传感器测定的方案，通过对粉煤颗粒运动对管壁的碰撞产生的 声音或空气扰动产生的声音来测定煤粉的流量。但上述这些静电、微波、声学等检测方法普 遍存在着费用昂贵、维护困难、不易校准、精度不高和适应性差等缺点。
技术实现思路
本技术要解决的问题是现有电站锅炉煤粉浓度的监测方法存在适应性差， 误差大、成本高、操作维护困难等问题，需要提供一种测量准确度高、制造成本低、适应性 强、跟随特性好、维护工作量小的电站锅炉煤粉浓度在线监测系统。本技术的技术方案是一种电站锅炉煤粉浓度在线监测系统，连接锅炉的风 粉管，包括监测主机和至少一组测量装置，测量装置的输出端连接监测主机的输入端，测量 装置包括2个测量探头和3个差压变送器，2个测量探头一个设置在风粉管的风粉混合点 前，一个在风粉混合点后；所述测量探头包括总压取压管和静压取压管，总压取压管一端密 封，一端设有由截面剖面和一弧形剖面组成的开口，静压取压管一端密封、一端开口，总压 取压管与静压取压管的开口 一端均垂直插入风粉管的直管处，总压取压管开口的截面剖面 与风粉管的风向平行，弧形剖面朝向风粉管中的迎风面，静压取压管设在总压取压管的背 风侧，开口方向与风粉管的风向垂直；总压取压管的密封端连接一总压二次沉积室，静压取 压管的密封端连接一静压二次沉积室，总压二次沉积室的入口与总压取压管内部连通，静 压二次沉积室的入口与静压取压管内部连通，总压二次沉积室的出口和静压二次沉积室的 出口分别设有引压接头、引压管，总压二次沉积室和静压二次沉积室的出口位置均高于入 口位置；2个测量探头分别连接一个差压变送器，其中测量探头的总压二次沉积室的出口 连接差压变送器高压侧，静压二次沉积室的出口连接低压侧；2个测量探头的静压二次沉 积室还连接一个差压变送器，其中位于风粉混合点前的连接差压变送器高压侧，3个差压变 送器的输出端连接监测主机。总压取压管和静压取压管外设有高温合金陶瓷层，总压取压管和静压取压管通过 法兰与风粉管固定连接。进一步的，总压取压管和静压取压管内还设有防堵装置，所述防堵装置由至少3 支“7”型斜杆组成中空锥状摆杆结构，摆杆结构的锥尖处设有限位块，摆杆结构中间为一直 杆，直杆通过挂钩与连接杆旋转连接，另一端设有摆锤，摆杆结构的锥尖朝向摆锤，锥底朝 向连接杆，连接杆与总压取压管和静压取压管的密封端连接，摆杆结构的外径最大值小于 总压取压管和静压取压管的内径，摆锤伸出总压取压管和静压取压管的开口。测量装置设有热电阻，所述热电阻安装在风粉管的风粉混合点前，热电阻连接监 测主机。优选总压二次沉积室和静压二次沉积室为管状，分别与总压取压管和静压取压管 成25° 35°倾斜连接。本技术安装在中储式热风送粉系统及中储式乏气送粉系统锅炉的一次风粉 管道，在风粉混合点前安装一个测量探头，在风粉混合点后安装一个测量探头。3个差压变送器中，两个用于分别测量每个测量探头的总压和静压压差，还有一个用于测量两个测 量探头静压取压管之间的差压，以得出风粉沿管道的压降，其中风粉混合前测量探头的静 压取压管连接差压变送器的高压侧，风粉混合后测量探头的静压管连接差压变送器的低压 侧，所有差压变送器输出的标准信号送至监测主机，然后在监测主机中通过相应的数学模 型进行计算，得出风粉速度及煤粉浓度。本技术中的分散控制系统还可以包括补偿装置和运算装置，变送器输出的标 准信号送至监测主机，再经过温度、压力等参数补偿和数学运算即可得到煤粉浓度。本技术本技术测量准确度高、制造成本低、适应性强、跟随特性好、维护 工作量小。通过多种测量原理的技术比较，采用了压降法进行电站锅炉煤粉浓度在线监测 系统的开发，基于压力信号，能够快速跟踪煤粉浓度的变化，另外对运行现场恶劣的环境能 够很好的适应，设备的抗干扰能力及对煤种变化的适应能力强，而且在解决了测量探头防 堵耐磨的问题后，克服了静电法和微波法长期使用精度下降的问题，使测量系统在长期的 运行中能够保持相对稳定的精度。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉煤粉浓度在线监测系统，连接锅炉的风粉管（３），其特征是包括监测主机（１）和至少一组测量装置（２），测量装置（２）的输出端连接监测主机（１）的输入端，测量装置（２）包括２个测量探头（４）和３个差压变送器（１９），２个测量探头（４）一个设置在风粉管（３）的风粉混合点前，一个在风粉混合点后；所述测量探头（４）包括总压取压管（５）和静压取压管（６），总压取压管（５）一端密封，一端设有由截面剖面和一弧形剖面组成的开口，静压取压管（６）一端密封、一端开口，总压取压管（５）与静压取压管（６）的开口一端均垂直插入风粉管（３）的直管处，总压取压管（５）开口的截面剖面与风粉管（３）的风向平行，弧形剖面朝向风粉管（３）中的迎风面，静压取压管（６）设在总压取压管（５）的背风侧，开口方向与风粉管（３）的风向垂直；总压取压管（５）的密封端连接一总压二次沉积室（７），静压取压管（６）的密封端连接一静压二次沉积室（７’），总压二次沉积室（７）的入口与总压取压管（５）内部连通，静压二次沉积室（７’）的入口与静压取压管（６）内部连通，总压二次沉积室（７）的出口和静压二次沉积室（７’）的出口分别设有引压接头（８）、引压管（９），总压二次沉积室（７）和静压二次沉积室（７’）的出口位置均高于入口位置；２个测量探头（４）分别连接一个差压变送器（１９），其中测量探头的总压二次沉积室（７）的出口连接差压变送器（１９）高压侧，静压二次沉积室（７’）的出口连接低压侧；２个测量探头（４）的静压二次沉积室（７’）还连接一个差压变送器（１９），其中位于风粉混合点前的连接差压变送器（１９）高压侧，３个差压变送器（１９）的输出端连接监测主机（１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武爱斌，严岳良，傅兵，孙立国，
申请(专利权)人：南京朗坤软件有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[]