基于微波的一次风管道煤粉浓度检测在辽宁东方发电厂的应用
对直吹式制粉系统一次风速微波测量技术的研究

对直吹式制粉系统一次风速微波测量技术的研究何晓亮【摘要】目前,国内许多电厂对风煤系统的风速缺乏合适的监测手段,在系统调节时具有盲目性,降低了电厂运行的安全性和经济性.现利用微波衰减的测量方法监测直吹式风煤系统,以煤粉管道内流动的风煤两相流作为测量对象,让微波快速地穿越整个煤粉管道场,实现连续的在线测量,从根本上解决了传统产品存在的取样代表性差、探头堵塞等问题,提高了锅炉的燃烧效率,降低了发电成本.【期刊名称】《电站辅机》【年(卷),期】2015(036)001【总页数】3页(P32-34)【关键词】锅炉;直吹式;制粉系统;煤粉;风速;微波;测量;技术【作者】何晓亮【作者单位】赤峰市特种设备检验所,内蒙古自治区赤峰024000【正文语种】中文【中图分类】TK284.3随着国家对环境保护力度的增强,对氮氧化物的排放已被日益引起重视。
国内大容量电站锅炉普遍采用直吹式制粉系统,煤粉由一次风携带,经煤粉管直接进入炉膛燃烧。
为了获得较高的燃烧效率,并保持炉内不结渣,同时还采用了分级燃烧技术,可降低氮氧化物的排放浓度。
但是,某些燃煤锅炉不同程度地存在各燃烧器配风不合理等问题,直接导致了锅炉燃烧稳定性差、排烟温度高、炉膛结焦及灰渣含碳量偏高等现象的出现,无法优化和调整炉内燃烧状态,没能达到高效低污染的燃烧目的。
这些现象的产生,主要是缺乏对制粉及燃烧系统有效的在线监视手段,运行人员在进行燃烧调整时无据可依,使锅炉偏离了优化运行状态。
情况严重时,某些煤粉管道被堵塞,机组将被迫降负荷或停机,影响了机组的安全运行,并给电厂造成很大的经济损失。
国内多数锅炉仍靠静压指示值或风门开度进行燃烧调整,这种调整方法具有一定盲目性,常造成机组的一次风风速偏离了设计值,经实测,有些机组的一次风风速偏差值超过40%。
一次风风速不合理,可能引起诸多事故的发生。
因此,锅炉配风仍是电厂运行主要的监控参数。
当一次风风速过低时,通过空气预热器的风量将减少,导致锅炉排烟温度的升高,影响了机组运行的经济性;增强了二次风对一次风的卷吸能力,使大量冷的二次风过早地混入,拖延了燃煤的着火过程,有时甚至会引起锅炉局部熄火,降低了锅炉效率;除影响煤粉的最佳浓度外,增加了输粉管道中煤粉的沉积量,稍不注意就会引起堵管,不能向锅炉继续供给煤粉。
风速及煤粉浓度测量说明书

风速及煤粉浓度测量(一)、一、二次风风速测量系统中速磨煤机正压直吹制粉系统对一、二次风量有严格要求。
风煤比的变化对炉膛燃烧的安全、经济性及磨煤机本身安全有较大影响。
磨煤机入口风量测量不准,造成自动投入困难。
在冷热风调节过程中,磨煤机入口风量不随调节档板按比例变化,因而难以掌握,甚至导致一次风量低磨煤机跳闸。
因此,磨煤机入口风量测量不准造成锅炉燃料主控无法投入自动控制,影响机组协调控制系统的正常投运。
因此对磨煤机入口风量测量的准确性已摆到十分重要的位置。
磨煤机入口风道直管段一般比较短,管道截面积上的流场很不均匀,有的部位有回流产生。
现电站锅炉大多采用回转式空气预热器,受热面元件上积灰被加热的热风带入一次道,当锅炉启、停炉时,冷、热态的变化所形成的水气与测风装置感压管路中的灰尘会形成硬块,很难清除。
而一般的差压式风量测量装置,对直管段要求高,加上对含尘气流的测量时,灰尘只进不出,造成感压管路堵塞,从而造成所测量的风量不准确。
一、风速测量原理:风量测量理想流体以速度ω在压力p的流场中正常流动,假定在某点滞止,则流体使该点压力升高,由伯努里方程推出气体流速;式中: ω=sprt(2kΔp/ρ) m/sρ-气体密度. Kg/m3Δp-气体流动过程中产全的压差.paρ-气流静压:ω-气流密度:Q=3600AωρQ:流量 m3/h由于流体滞止状态只是一种假定的理想状况,在实际流速.流量测量中一般通过固定装置采取节流.选点法测量压差Δp’,通过理论和试验方法得到该压差与Δp的关系,一般用修正系数K表示.K=Δp/Δp’。
K-流速修正系数选用南京达凯电力自动化设备有限公司生产的双喉径文丘里风速测量管、它是利用气流在文丘里管喉部流速增加,静压降低的原理制成的。
在文丘里管内再装设一个小文丘里管,使内文丘里管出口置于外文丘里管的喉部,则在内文丘里管喉部测量的静压将更低,从而获得更大的压差,在测量管上部设有集尘缓冲装置,动压头采用大口径取样,管径内壁光滑。
锅炉煤粉浓度在线监测系统的开发

( )气 体状 态 方程 1
* 收 稿 日期 : 0 1 2—1 20 —1 1 作者简 介 : 易金 萍(98 )女 , 16 一 , 湖南 临澧人 , 程师 , 工 硕士生 , 主要从事热能动力设备及 空调系统 自动控制的研究与设计工作 。
维普资讯
2 数 学 模 型
2 1 模 型假 设 . 风 一粉 混 合 物 的 流 动属 于气 固两 相 流 的 范 畴 , 为 了便 于 导 出 乏 气 送 粉 系统 中煤 粉 浓 度 的计 算 关
系 , 风粉 混合 过 程做 如 下假设 。 对
要 的参 数 , 煤粉 浓 度 的高 低 直 接 影 响 着 送 风管 道 内 风粉 的均 匀性 、 内燃 烧 工 况 的稳 定 性 和 锅 炉 的燃 炉
占的 断面 和体 积 , 可按 单相 气 流 的压力 损失 来 计算 。 ( )四角 切 圆煤粉 炉 一 次风 管 中煤粉 混 合 物 的 4 流 动属 于强 紊流 状 态 , 设 煤 粉 粒 子 具 有 相 同 的 尺 假
寸 , 为球 形 。 均
2 2 数 学 模 型 . 煤 粉与 空气 混 合 过 程 如 图 1所 示 , 全 } 合 的 完 昆
粉 质量 ,m = m / 。 0m】
超 声 波法 等 , J 直接 法 虽 然 方 便 、 时 性 好 , 也 有 实 但
许 多未 完 善 的地方 , 别是 在 防止 探头 污染 、 损等 特 磨 方 面 , 待 于进 一 步研 究 。 因此 现 场 用 得 最 多 的是 有 间接法 , 如温 度法 、 速度 一压 差 法 两 者 都 是 基 于 风 粉混 合前 后 的能 量守 恒 , 忽略 了许 多影 响 因素 , 且 如风 粉 混合 过程 中 的压 力 损 失 、 管道 中颗粒 群 的悬 浮提 升 压损 等 , 际 上 这 两 者 对煤 粉 浓度 的精 确 测 实 量 都有 一 定 的影 响 。 本 文 基 于 悬 浮式 气 固两 相 流 理 论 , 虑 了合 流 考 过程 中的压 力损 失 及 悬 浮 颗 粒 提 升 压 损 , 立 测 量 建 煤粉 质 量浓 度 m 的数 学模 型 , 在 多相 流 试 验 台上 并
煤粉流量测量可行性分析

煤粉流量测量可行性分析煤粉流量测量是工业领域中重要的参数之一,尤其在燃煤发电厂、煤粉炉等工艺过程中具有重要的意义。
煤粉流量的准确测量可以帮助企业实现节能降耗、提高生产效率、保障生产安全等目标。
本文将对煤粉流量测量的可行性进行分析,从技术、经济以及应用前景等多个角度进行探讨。
一、技术可行性1. 测量原理:煤粉流量测量可以采用多种原理,如压力式、体积式、质量式等。
不同的原理对应不同的测量设备,通过对煤粉流经设备前后压力、体积变化或质量变化的测量,可以推算出煤粉的流量。
这些原理和设备已经在工业实践中得到了验证,具备较高的可行性。
2. 测量精度:煤粉流量的测量精度直接影响到生产过程的控制和优化。
目前市场上已经出现了多种高精度煤粉流量测量设备,能够满足不同工艺需求的要求。
同时,随着科技的发展,新的测量技术也在不断涌现,为煤粉流量测量提供了更广阔的发展空间。
3. 抗干扰能力:煤粉流量测量过程中常常伴随着煤粉杂质、湿度、温度等因素的影响。
因此,测量设备需要具备较好的抗干扰能力,能够准确识别并排除干扰因素,保证测量结果的准确性。
目前市场上的煤粉流量测量设备经过长期实践积累,已经具备了较好的抗干扰能力。
二、经济可行性1. 投资成本:煤粉流量测量设备的投资成本相对较高,不同测量原理和技术的设备价格也存在一定差异。
但是从长远来看,准确测量煤粉流量可以帮助企业实现燃料节约、能耗降低等目标,对企业来说是一个可获得回报的投资。
2. 生产效益:煤粉流量测量的准确性直接影响到燃煤发电厂、煤粉炉等工艺过程的控制效果。
通过精确测量煤粉流量并及时调整,可以降低生产过程的能耗,提高生产效率,减少生产安全事故的发生概率。
这些生产效益可以带来可观的经济回报。
3. 维护成本:煤粉流量测量设备在使用过程中需要进行定期维护和保养,以保证设备的稳定性和工作效果。
维护成本包括设备维。
基于静电感应和数据融合技术的锅炉煤粉流速浓度在线监测系统

基于静电感应和数据融合技术的锅炉煤粉流速浓度在线监测系统摘要:火力发电厂锅炉一次风煤粉速度和浓度的在线监测是长期以来未能获得良好解决的难题。
准确的测量和监测煤粉的流速和浓度,对于实现锅炉风粉的在线调平、提高锅炉运行的经济性、安全性具有重要的意义和价值。
本文首先对国内外煤粉在线监测技术最新进展和国内外应用现状进行了概述。
在深入分析各类技术优缺点的基础上,介绍了目前国际上最先进、最成熟的基于阵列式静电传感器和数据融合技术的煤粉流速浓度在线监测技术。
最后,结合这种新型煤粉监测技术在国内外火力发电厂的应用实例,给出了600MW机组在典型运行状态下的监测结果。
关键词:煤粉速度,煤粉浓度,气固两相流,火力发电,静电传感器1 引言目前,燃煤发电占我国总发电量的80%以上,煤电在今后很长一段时间内仍是我国最主要的能源来源。
为了在能源利用和环境保护等方面的和谐发展,我国相关部门出台了十分严格的尾气排放指标,要求燃煤电厂通过优化各个生产环节以提高发电效率,并将氮氧化合物(NOx)、碳氧化合物(COx)和飞灰等污染物的排放量降到最低。
煤粉在气力输送管道内的输送速度、浓度以及各粉管间的均衡分配对火力发电厂的安全生产和节能减排具有首要的关键作用。
首先,以适当的速度输送煤粉不但可以达到最佳输送效率,还可以避免速度过高导致不必要的能源消耗和管道磨损,或者速度过低时一部分煤粉颗粒沉积在管道的底部造成堵塞管道导致严重的管道爆炸事故[1]。
其次,通过测量各个粉管中煤粉的浓度信息可以实现煤粉的均衡分配,保证锅炉燃烧指标与设计值相符,避免火焰强度的不稳定、低效率燃烧以及其他安全问题[1]。
此外,可以通过综合考虑煤粉速度和浓度来调配各次风和煤粉的配比来保证煤粉燃烧的稳定度,并最终实现更高的燃烧效率和减少温室气体排放。
因此,开发一种可以在工业环境下对煤粉进行准确可靠长期在线监测的系统具有非常重要的环保和经济意义。
电厂气力输送管道中的一次风粉流属于稀相气固两相流的范畴,由于其动力学特征异常复杂,相应的精确测量技术被公认为十分具有挑战性的科研领域[2]。
一次风煤粉在线精准监控优化技术在1000MW机组上的应用 张彬1

一次风煤粉在线精准监控优化技术在1000MW机组上的应用张彬1发表时间:2020-03-16T14:32:42.270Z 来源:《电力设备》2019年第20期作者:张彬1 胡雪梅1 聂涛1 梁龙飞2[导读] 摘要:长期以来,一次风粉在线测量和调整普遍处于十分粗放的状态,火力发电厂普遍缺乏有效的技术手段进行精准的调控,运行水平提升空间很大。
(1.国家电投集河南电力有限公司平顶山发电分公司河南平顶山 467312;2.北京华清茵蓝科技有限公司北京 100085)摘要:长期以来,一次风粉在线测量和调整普遍处于十分粗放的状态,火力发电厂普遍缺乏有效的技术手段进行精准的调控,运行水平提升空间很大。
针对某1030MW锅炉存在一次风粉分布不均,炉内热负荷偏斜,局部燃烧恶化等问题,进行基于风粉在线监测和均衡调整,借助于先进的技术手段在线调平各燃烧器出口煤粉流速、粉量分布偏差,同时结合燃烧器精准配风优化调整,优化各燃烧器之间的风煤比,达到锅炉燃烧器输出功率均匀,达到锅炉均匀燃烧的目的,具有较高的推广意义。
[关键词] 风粉在线燃烧恶化均衡调整精准配风1-引言一直以来,一次风煤粉流速、浓度、流量的测量是困扰锅炉测量的难题,加上传统调整设备可调缩孔存在诸多缺陷,导致煤粉侧难以精细化调整,直接影响锅炉细致调整及优化运行。
燃烧器出口煤粉流速、流量分布不均将影响锅炉的均衡燃烧,造成炉内热负荷偏差大、局部燃烧恶化、两侧烟温汽温偏差大、燃烧器配风困难等严重影响锅炉燃烧的经济环保和运行安全问题[1-2]。
针对目前多数电厂缺乏准确、有效的风粉在线测量和均衡调整手段,本文提出一种新型的风粉精准监测与精细调平控制的解决方案,从制粉系统侧很好地解决了影响锅炉均匀燃烧的关键问题,实现各燃烧器出口煤粉流速、流量分配的可调可控。
燃烧器煤粉分配均匀的基础上,进行燃烧器精细配风,有的放矢,优化燃烧器之间的风煤配比,改善炉内燃烧状态,最终有效解决了炉内热负荷偏差,两侧烟温、汽温偏差问题。
在线监测及自动吹堵技术在炼铁喷煤系统中的应用

1 高炉喷吹煤粉流量测量的意义 . ()随 时掌握总体 喷吹煤粉 水平和 各风 口喷 吹煤粉 的 1 情况 ,了解高炉各 风 口工作状 态 。高炉 工艺要求 喷吹 到高
炉风 口的煤粉流股稳定 ,各风 口喷吹煤量均匀 。
煤粉浓度, 曲 气 、 ( k 氮气)
测量范 围 被测管径/ m a r
被 测 粒 径/ “m
()可显示 断粉报警值 并且 能够 自动 反吹 ,为控制 总 2
传感器工作温度/ ℃ 工作条件 工作压力/ P Ma
环境湿度/ % 误差, %
<10 0 ≤O . 8
0~9 5 总管 ±5 ,支管 ±1 0
喷吹煤 粉量和各风 口的喷吹量 提供信号 ,总管流 、5 齿 轮 、2 、4 为
轮 中心距无 法改变 ,为 了得到适 当的传动 比 ,决定使 用变
位齿轮 ,确 定齿轮 的齿数分 别为5 和4 。改动 后 ,透 明纸 5 4 片的单位长度为4 . 0X31 4×5 / = 5 mm,缩短 了28 5 m。 54 17 4 .5 m 再 调整扇形辊 、透明纸切刀及拉带 … U’型刀的相 位 ,使透
所 以决定采用该方案 。 3方案实施 .
4
透 明纸输 送钢 辊直 径 为4 m 0 m,齿 轮4 齿数 分别 为 、5 2 、2 ,齿轮4 8 2 每运转一周 ,切刀切割一次 ,所 以原 透明纸
5
片 的 单 位 长 度 为4 0×31 . 4×2 /2 198 5 m。 由于 这 对 齿 8 — 5. m 2 5
与蒸汽锅炉在油 田集输系统 中的应用进行 了对 比分析 ,阐明了分体相变加热炉在油 田节能减排中的优势 。
关键词 :分体相变加热炉 ;系统改造 ;节 能减排
煤粉炉一次风管风粉在线监测功能在DCS系统的实现

3 改造 方 案 实施
3 1 D S系统 . C
c_一 煤粉 比热容 。 知道 了煤 粉管道 内煤粉 内质量 浓度 和 已测 出 的
风速 , 可得 到每 根管道 内的煤 粉流量
q = U ×q ¨
湛 江 电厂 2机组 D S系统 采 用 A B贝利 公 司 C B 第 4代 D S系统— — Smp oy系统 。 C y hn Sm hn y p o y系统 主要设 备 结构 : ( 1)现 场 控 制 单 元 Ham n C n o n r oy otl i r U t ( C 。主要功 能有 : 现场 连接 向整 个 系统 提供 H U) 与 IO数 据 ; / 完成现 场所需 的各 种控 制 ; 采集 的数 据 将 进行 处理 以形成 所需 的数据 ; 经过 配置满 足各 种IO /
管 中的煤粉 浓度 也 不 一定 稳 定 , 给监 控 一 次 风 这 管运行 状态 带来麻 烦 。监 视 一次风 管运行 状态 一 般通 过 监视 一次 风 管风 压 来 进行 , 由于一 次 风 管 风 压很小 ( 常运行 时 一 般 在 80~1 0 a , 样 管 正 0 0P ) 取 2
它 运行 人 员对 运 行 工况 进 行 正 确判 断 , 重 时 会 造 成 的 , 的测 点布置 如 图 2所示 。 严
专为 监测 一 次 风 管 内工 质 流 动状 态 而 设 计 的 , 系 该 统使 凭 经验 模 糊 地操 作 燃 烧 系统 转 变 为 科学 地 、 明
了地操作 燃烧 系统 。 湛 江发 电厂 2炉风 粉在线 监测 系统 由华 东 电力 试验 研究 院研 发 ,9 7年 投入 使 用 。系 统 构成 如 图 19
图 1 监 测 系统 构 成 示 意 图
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基于微波的一次风管道煤粉浓度检测在辽宁东方发电厂的应用
发表时间:2019-03-14T11:29:21.447Z 来源:《河南电力》2018年18期作者:天罡1 陈立东1 姜萍1 李忠春1 张坤鹏2 徐刚
[导读] 一次风管道煤粉浓度是影响炉内燃烧工况稳定和锅炉燃烧效率的重要原因之一。
(1、国家电投辽宁东方发电有限公司辽宁抚顺 113007;
2、国家电投吉林电力股份有限公司吉林松花江热电有限公司吉林吉林 132011)
摘要:一次风管道煤粉浓度是影响炉内燃烧工况稳定和锅炉燃烧效率的重要原因之一。
本文提出了基于微波衰减法的一次风管道的煤粉浓度测量方法,给出了测量原理和系统构成,并应用于现场的煤粉浓度测量。
经现场测试,该系统可以用于检测煤粉浓度,且具有较高的精度。
对于提高火电厂的经济性和安全性具有较好的作用,具有一定的推广价值。
关键词:微波衰减;煤粉浓度检测;一次风管道;火电厂
前言
一次风管道煤粉浓度是影响炉内燃烧工况稳定和锅炉燃烧效率的重要原因之一,当一次风管道的煤粉浓度较高时,若一次风速过低,煤粉会出现堵管的情况,此时,锅炉燃烧喷嘴的火焰会向喷嘴靠近、烧坏喷嘴。
当堵管比较严重时,甚至会发生一次风管起火的现象。
而当一次风管浓度较低时,若一次风速过高,离散相对管道设备的压力过大,这会磨损设备,使其提前损坏,同时煤粉供应量不足会造成喷嘴熄火的情况,增加事故率。
若同一层各个一次风管的煤粉浓度分配不均匀,会导致煤粉不能够完全燃烧,出现大量的锅炉排渣量,同时电厂的飞灰含碳量增加,甚至还会排放出大量的氮氧化物以及硫化物等。
因此,研究一种能精确检测一次风管道煤粉浓度的测量系统是非常重要的。
辽宁东方发电有限公司位于辽宁省抚顺市,距抚顺市区约16公里,电厂现有两台350MW机组。
锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-1165/17.45-YM1型锅炉。
锅炉为单炉膛,采用摆动式直流燃烧器、四角布置、切向燃烧方式,两台炉分别于2005年1月和6月投产。
入厂煤以褐煤为主,主要有霍林河、西乌、扎哈左耳、赤峰等地。
部分时段参烧烟煤,参烧比例小于30%。
烟煤主要有铁法、抚矿粉煤、抚矿地方煤等。
每台炉配置5台上海重型机器厂生产的HP863型中速磨煤机,设计运行方式是4台运行,1台备用。
目前该厂没有风粉在线检测设备,采用旧式的测量方法或根据跟人经验来判断一次风管道煤粉浓度,其无法准确、及时的获取管道内煤粉浓度的信息,无法保证锅炉经济及环保的运行,严重是甚至影响锅炉的安全。
为提高现场的自动化水平和管理水平,比较了现有的检测方法的特点和优劣,选择基于微波的一次风粉在线检测系统。
1、系统工作原理及组成
微波衰减法是利用管道内流动煤粉对微波的吸收作用使其衰减来进行测量的。
当一次风管道内只有空气时,因为空气和真空一样不会使微波产生衰减,此时的一次风管道可认为是一种均匀无耗传输线。
当一次风管道内吹入煤粉时,煤粉是一种有损介质,当微波在含有煤粉介质的管道内传输时会产生色散和衰减。
对于混合物来说,介电常数ε、磁导率μ不仅与混合物的成分有关,还与混合物的各成分体积比有关。
对于空气-煤粉两相流来说,在测量过程中煤粉的煤质和微波测量频率是不变的,所以当微波在空气-煤粉两相流管道中传输时,其衰减常数只与混合物体积比(质量比)即煤粉浓度有关。
这样,在一定距离L下测量微波的衰减常数就可以唯一确定出煤粉浓度值。
其测量系统结构图1所示。
从微波圆波导理论出发,将一次风管道看作有耗波的导电壁圆波导,采用圆波导特征方程进行模型求解,其产生的衰减可以通过
计算波导单位长度的功率损耗得出。
波导中的传输功率为:
式中,n—煤粉的质量浓度;—空气介电常数,其值约为1;—煤粉介电常数,其值约为2.7。
综上,可以得出衰减功率电压有效值U与浓度n之间的关系。
2、现场安装及调试
经现场测试,并已采集相关数据进行数据分析,且与现场的DCS运行数据曲线进行比较,表明测试数据和现场运行趋势基本一致。
如图2所示。
图2 测试结果与DCS运行数据比较
3、应用效果分析
2015年我国火电平均发电煤耗320克标准煤/千瓦时,以一台300MW机组,年运行5500小时,若提高机组效率0.3%,年节约标煤1650吨;相应地年减排粉尘32.4吨,减排CO2 1240吨,减排SO2 19.45吨;同时减低NOX排放20%左右,降低脱硝系统的运行费用和负担。
可实现提高生产效率、增强生产安全、降低排放,具有显著的产业前景和社会、生态效益。
4、结论
本系统基于微波衰减方法的火电厂一次风粉煤粉质量流量测量方法,理论依据充分,系统构建合理,可以提供准确有效的煤粉质量流量检测手段,可以满足当前国家最新的规程要求,为电厂的优化燃烧提供及时、准确的科学依据。
参考文献:
[1]陈立军,杨以光,姜其峰,等.电厂一次风管道煤粉速度和浓度间接法测量技术的研究现状[J].化工自动化及仪表,2016,(3):223-226.
[2]朱芳波.电站锅炉煤粉浓度的微波测量方法研究[D].南京:南京理工大学,2007.
[3]秦授轩,蔡小舒. 在线测量煤粉粒度分布和浓度的实验研究[J]. 中国电机工程学报,2010,30(32):30-34.
[4]江华东.微波固体流量计在煤粉测量中的应用[J].石油化工自动化,2009,45(3):54-55.
[5]吴伟亮.气固两相流测量技术及在电厂煤粉管道在线监测应用的研究[D].上海:上海理工大学,1999.
作者简介:
天罡,男,1973年12月出生,中共党员,研究生学历,高级工程师,现任辽宁东方发电有限公司董事长、总经理、党委副书记。