[实用新型]一种煤粉浓度在线监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源和环保领域，特别是涉及一种煤粉浓度在线监测系统，该煤粉浓度在线监测系统适用于监测直吹式锅炉中一次风管内的煤粉的浓度。

背景技术

一次风管指同时供应风和煤粉的风管，二次风管指仅仅供应风的风管。直吹式锅炉指由一次风将煤粉直接吹入炉膛的锅炉。如本领域普通技术人员所公知的，在电站锅炉燃烧过程中，锅炉的燃烧工况和燃烧效率受到下述因素的直接影响：一次风管内的速度(一次风速)，每个燃烧器的煤粉流量及风和煤粉之间的比例。在运行中，电站锅炉经常会产生以下现象：飞灰可燃物含量高，炉膛内部结焦，燃烧器烧坏及燃烧不稳等，以上现象除了与燃烧器，炉膛结构有关外，还与各燃烧器的一次风量、煤粉浓度有着很大的关系。虽然炉膛内过剩空气系数被调整在允许的范围内，但是对于某一个或多个燃烧器来讲，风量和粉量的配比不一定在合理的范围内。

如果某个燃烧器的煤粉浓度和风量不均或比例偏离正常范围，将导致不完全燃烧，炉效降低，并且会产生以上的问题；此外，如果一次风管的风速与煤粉浓度控制不当，极易造成锅炉一次风管道的堵管或自燃，严重情况下可能引起锅炉灭火。

因此调整好每个燃烧器的风量和煤粉浓度及其之间的比例，将有利于完全燃烧，并能保证炉膛内部空气动力场平衡和稳定，控制好着火点和火焰中心位置，避免局部结焦和管壁局部过热等现象，有利于提高锅炉运行效率和降低锅炉运行、维护费用。要调整一次风管的风速和煤粉浓度之间的比例，首先要对其进行监测，因此，实时地监测锅炉一次风管内煤粉浓度是非常重要的。

尽管现有技术中提供了一些煤粉浓度监测系统，如中国专利号为ZL01107746.8，发明名称为“一种煤粉浓度的测量方法与测控装置”的专利公开了一种监测风粉浓度测控装置，该测控装置是根据输粉气流与煤粉混合前后的能量平衡，通过测量气流和煤粉混合前后的参数求得煤粉浓度。实质上，主要是根据能量守恒原理来监测的。

该监测系统的缺点有：1、未定因素太多，只能实现相对测量，因而精度低；2、有较长滞后特性，给整个测量的结果造成滞后，而且使灵敏度降低；3、因其无法测量计算磨煤机自身机械能转化为的热能的部分而无法在直吹式锅炉上应用。

在现有技术中还没有提供有效的方式来实时、有效、可靠地测量运行中直吹式锅炉的一次风管中的煤粉浓度。因此，迫切希望有一种一次煤粉浓度在线监测系统，能实时、直接、快速提供直吹式锅炉中一次风管内的煤粉浓度，为运行操作人员及时进行优化燃烧和调整提供依据。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种煤粉浓度在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内的煤粉浓度，所述煤粉浓度在线监测系统包括：信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有发射端的微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有接收端的接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，用于接收所述微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减后的信号；以及信号处理单元，其与所述信号源和所述接收传感器相连接，用于接收所述接收传感器收到的所述衰减后的信号以及所述信号源提供的所述基准微波信号，并将所述衰减后的信号以及所述基准微波信号进行比较，从而确定所述一次风管内的煤粉的浓度。

优选地，所述信号源为采用直接数字合成器(DDS)和锁相环(PLL)直接数字合成的微波频率源，该信号源的信号稳定、功率和频率的稳定度能达到万分之一、控制精度高、易控制。

优选地，所述微波发射器和所述接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，带有这样的外部套管的微波发射器和接收传感器可在风管中连续使用四年以上，解决了现有技术中需要经常更换的缺点。

如本领域所熟知的，所述微波发射器带有发射端，所述接收传感器带有接收端，所述发射端和所述接收端分别是所述微波发射器和所述接收传感器中用于发射和接收作用的主要部分。

优选地，所述一次风管具有直管段，所述微波发射器和接收传感器均设置在所述一次风管的直管段内，这是因为直管段的流体分布均匀、流速稳定，测量数据稳定性、一致性较高。