[发明专利]煤粉等速取样方法及取样装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉取样技术领域，尤其涉及一种对煤粉的等速取样方法及取样装置。

背景技术

随着国家对火力发电机组环保和节能要求的逐步提高，采用直吹式制粉系统的大型机组得到了广泛应用。在直吹式制粉系统中，一台磨煤机同时有多根煤粉管道，而各煤粉管道的煤粉流速、浓度、细度存在着差异，并且这些经济参数时刻影响着电厂锅炉的效率，所以需要对煤粉进行实时准确取样进行测量，从而对锅炉设备进行适当的调整和维护，提高锅炉的安全性以及电厂运行的经济性。煤粉取样逐渐成为电厂节能减排的关键技术而受到重视。

直吹式制粉系统由于不存在煤粉仓，需要从煤粉管道中抽取煤粉试样进行测定，目前煤粉取样是利用取样探头从煤粉管道中取出风粉混合物，用分离设备将这部分风粉混合物中的煤粉分离出来进行称重或筛分，因此如何从煤粉管道中取得具有代表性的煤粉试样成为工作的关键。

对气固两相的含尘气体进行取样时，不同情况煤粉取样偏差会出现以下四种情况：取样煤粉速度等于煤粉管道中的实际煤粉速度；取样煤粉速度小于实际煤粉速度；取样煤粉速度大于实际煤粉速度；取样煤粉速度虽与实际煤粉速度相等，但取样探头没有正对着实际煤粉速度的气流方向。后三种情况都会使取样探头进口附近的气流流线改变方向。由于固体颗粒的密度比气体颗粒的密度大得多，所以当取样时，取样煤粉速度和实际煤粉速度不相等时，固体颗粒会因惯性力的作用而脱离弯曲的气流流线，造成取样误差。只有当取样煤粉速度与实际煤粉速度相等时，所取样品的数量和大小才与实际一致。

通过长期的煤粉取样实践，认为要保证煤粉取样的代表性，必须要遵守两条原则。首先是全截面取样：如AKOMA等速取样装置规定代表点即在煤粉管道的圆形截面上划分出多个等面积的同心圆环，再将每个圆环分成相等面积的两部分，代表点均匀分布于新分成的两个同心圆环的分界线上；其次是等速取样。之前传统的等速取样装置均采用静压法，其包括静压平衡式等速取样弯头式取样枪，取样枪前端设有取样探头，参考图1所示，取样探头1'的外侧开设有第一测压孔2'，用于测量煤粉管道4'内腔实际煤粉气流的静压p0，取样探头1'的内侧开设有第二测压孔3'，用于测量取样探头1'内的取样煤粉气流的静压pn。若认为被取样气体为理想流体，不考虑阻力的影响，根据伯努里方程：

--实际煤粉速度，m/s；

--取样煤粉速度，m/s；

--实际煤粉气流的静压，pa；

--取样煤粉气流的静压，pa；

--煤粉管道内的气体密度，kg/m3;

--取样探头内气体密度，kg/m3。

气体被吸入前、后温度相同，取样探头1'内、外的气体密度相等， = 。当取样探头1'内的取样煤粉气流的静压和取样探头1'外的实际煤粉气流的静压相等，即 = 时，由上式可得 = ，即取样煤粉速度与实际煤粉速度相等，可以实现等速取样。

再结合图1所示，上述煤粉等速取样装置的取样探头1'伸入煤粉管道4'内腔，当第一测压孔2'、第二测压孔3'入口处的静压差刚好为零时，即连接第一测压孔2'、第二测压孔3'上的微压计检测的Δp=0，在稳态流中，静压和动压之和为常数。因而第一测压孔2'与第二测压孔3'上的压强相等，因此第一测压孔2'、第二测压孔3'入口处的气流速度与入口周围的速度认为相等,从而实现等速取样。

但上述煤粉等速取样装置的取样方法存在以下缺点：

1、上述等速取样方法是在阻力忽略不计的理论前提下建立的，在现实中难以成立；

2、由于第一测压孔2'、第二测压孔3'极易堵塞无法实现等速，影响取样的准确性；

3、事实上煤粉管道4'截面存在着速度差，从而等速过程不成立；

4、在第一测压孔2'、第二测压孔3'与轴心形成的平面上取样是平行于煤粉管道4'中的气流流线的，在其它点取样时，取样探头1'与煤粉管道4'中的气流呈现一定角度，最外点与气流呈21°～23°，造成取样误差；

5、在进行煤粉管道4'的水平管取样时，如果出现煤粉沉积时，因为抽吸沉积煤粉会使取样量严重偏离实际分布，影响煤粉取样的代表性；

6、取样装置结构复杂，自动平衡与吹扫设计比较复杂；试验时需要的取样时间很长，工作量大。

因此，如何开发出一种新的煤粉等速取样方法及取样装置，其可以减小取样误差，使煤粉取样具有代表性，结构简单、操作简便，这是本发明人潜心研究的课题。

发明内容