[实用新型]一种实时测量煤粉工业锅炉气力输粉浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表监测技术领域，特别涉及一种用于变煤种、变工况的煤粉工业锅炉和煤粉电站锅炉气力输粉管道的煤粉流量计量装置。

背景技术

我国的电厂锅炉大多数采用煤粉燃烧方式。煤粉锅炉的经济性与安全性很大程度上取决于锅炉燃烧工况的优劣，而在锅炉燃烧工况调整中，煤粉浓度的调整起着主要作用。

火电发电成本中，燃料的费用占到了70%以上，所以针对锅炉燃烧的优化是锅炉运行经济性的要求。锅炉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。在火电锅炉运行中，煤粉浓度的准确测量对锅炉安全运行起着重要作用。缺乏可靠的煤粉浓度的监测手段，锅炉极易发生炉内着火点不合理、火焰中心偏斜、燃烧工况不稳等情况，从而导致锅炉局部结焦、高温腐蚀，锅炉热效率下降，严重时直接引起锅炉灭火事故。此外，煤粉浓度的控制不当，极易造成风粉的分层、管道堵塞或自燃，严重时可能引起锅炉灭火。

针对气力输粉管道中煤粉浓度的测量，国内外推出了测量原理各异的方案，如激光法、微波法、电容法、温差法、压降法、超声波法等。与现有的各种方法相比，超声波法具有一些特殊的优点，比如测量结果与固相成分、颗粒的粒度分布以及当地流速无关，自清洁作用可防止传感器污染，没有堵塞问题，平行于管道壁面安装从而减轻磨损等。

已知超声波检测煤粉浓度的测量手段为预先标定不同浓度情况下的超声衰减系数并建立拟合曲线方程，实时测量时根据所测量超声衰减系数与拟合曲线方程比对，得到所测煤粉浓度，该测量手段的不足之处首先在于所建立拟合曲线的精度很难达到要求，另外该方法对煤粉颗粒大小引起的超声衰减系数变化无法分辨，因此煤粉浓度测量的较大误差也就在所难免。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单且主要适用高浓度下的煤粉测量的实时测量煤粉工业锅炉气力输粉浓度的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种实时测量煤粉工业锅炉气力输粉浓度的装置，其中，超声信号发射与接收装置分别连接发射超声探头和接收超声探头，上述两只超声波探头垂直相对的安装在煤粉工业锅炉的气力输粉管道的壁上，其中发射超声波探头发射超声信号，接收超声波探头接收所述的超声信号，所述的超声信号被超声信号发射与接收装置接收后将超声信号传送至与之连接的信号放大单元，超声信号经过信号放大单元后被送至与之连接的A/D转换单元，超声信号经过A/D转换单元后被送至与之连接的信号处理单元。

其中，所述的发射超声探头和接收超声探头之间的中心连线与气力输粉管道中心线交叉。

本实用新型利用两只空气超声探头对射，采用一发一收方式，通过不间断测量超声波在煤粉中的衰减系数，结合数学计算手段，得到实时的煤粉浓度。本实用新型中采用的超声检测方式受环境温度波动影响较小，更能适用高浓度下的煤粉测量。

附图说明

图1是本实用新型中一种实时测量煤粉工业锅炉气力输粉浓度的装置的示意图。

具体实施方式

下面给出本实用新型的较佳的实施例，这些实施例并非限制本实用新型的内容。

实施例

请见图1所示，本实用新型实施例提供一种实时测量煤粉工业锅炉气力输粉浓度的装置，超声信号发射与接收装置4分别连接发射超声探头1和接收超声探头2，上述两只超声波探头垂直相对的安装在煤粉工业锅炉的气力输粉管道3的壁上，其中发射超声波探头1发射超声信号，接收超声波探头2接收所述的超声信号，所述的超声信号被超声信号发射与接收装置4接收后将超声信号传送至与之连接的信号放大单元5，超声信号经过信号放大单元5后被送至与之连接的A/D转换单元6，超声信号经过A/D转换单元6后被送至与之连接的信号处理单元7。所述的发射超声探头1和接收超声探头2之间的中心连线与气力输粉管道3中心线交叉。所述的中心连线是指发射超声探头1和接收超声探头2的两个中心点之间的连线，该中心连线并非实际存在，仅是为了描述发射超声探头1和接收超声探头2之间的位置关系而定义的连线。

所述的装置的使用方法是：计算超声波在煤粉中的衰减是相对于纯空气状态下超声能量损失。首先测量纯空气流通状态下气力输粉管道3内的超声波信号，得到此时的超声信号幅值；然后测量煤粉正常通过气力输粉管道3时，测量得到的超声信号幅值，则可得到超声在煤粉中的声衰减系数。得到超声波在煤粉中的衰减系数后，可利用公式得到气力输粉管道3中发射超声探头1和接收超声探头2覆盖圆柱区域中的煤粉浓度。