[发明专利]一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法

说明书

本发明公开一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法，测量方法包括：获取煤粉颗粒离散后的半径值，并根据半径值确定煤粉颗粒的经验粒度分布；根据煤粉颗粒的经验粒度分布和半径值计算煤粉颗粒的体积浓度；获取预测的声衰减谱，并基于预测的声衰减谱与实际测量的声衰减谱构建误差函数；对误差函数进行求解，得到煤粉颗粒的粒径分布；根据煤粉颗粒的粒径分布计算煤粉颗粒的质量浓度。

技术领域

本发明属于燃煤锅炉煤粉监测技术领域，尤其涉及一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法。

背景技术

燃煤电站锅炉在运行过程中，燃烧工况的优劣很大程度上影响着燃煤锅炉的经济性与安全性。而燃烧工况的优劣与煤粉粒径及煤粉浓度有很大关系。

目前未有能同时实时监测煤粉粒径与浓度的在线监测装置，针对燃煤锅炉煤粉粒径与煤粉浓度的测量，国内外提出了各种方法，如采样法、激光法、电容法、压降法等。随着激光技术和光学仪器的发展，激光用于煤粉和颗粒物检测的应用也越来越多，目前利用光学原理测量的主要方法有消光法、光散射法等。消光法的原理为采用单一波长激光光源和一个固定角度的探测器，通过测量颗粒散射、吸收作用引起的入射光强衰减程度，即颗粒物消光来反映颗粒物的平均浓度。激光消光法具有原理简单，易于操作实施的优点，被广泛运用于燃煤电厂等固定污染源排放监测领域。但传统的消光系统在测量颗粒物浓度时，受到煤粉粒径的影响较大。在中国专利公布号为CN 113109227A，发明名称为“一种利用激光透射法监测煤粉浓度偏差的装置及方法”的发明专利，公开了一种监测浓度偏差的方法，巧妙地通过测试不同煤粉管道上光功率接收器接收到的激光强度，反映不同煤粉管道煤粉浓度的偏差。

然而，该方法相对容易获得偏差值，但在测量煤粉浓度的绝对值上存在困难，需要定期手工测量标定粒径进行修正。超声法可以较好的测量煤粉颗粒的粒径。超声波通过被测气固两相介质后会产生衰减和相位变化，通过分析超声波的衰减情况，可以反演得到颗粒粒度。

发明内容

本发明提供一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法，用于解决现有激光消光法测量煤粉颗粒浓度受颗粒粒径分布影响大的技术问题。

本发明提供一种基于测量装置的煤粉粒径与质量浓度测量方法，所述测量装置包括激光光源、光功率探测器、超声信号发生器、超声信号接收器以及分别与所述光功率探测器和所述超声信号接收器连接的数据处理器；

所述光功率探测器用于接收所述激光光源向管道内煤粉发出的单色激光穿过半反半透镜形成的透射光，并获取所述透射光的透射光强 ；

所述超声信号接收器用于接收所述超声信号发生器向管道内煤粉发出的超声波信号，并获取所述超声信号的信号强度；

所述数据处理器用于根据接收的所述透射光强和所述信号强度测量管道内煤粉中颗粒的粒径和质量浓度；

其中，对管道内煤粉中颗粒的粒径与质量浓度进行的测量方法包括：

获取煤粉颗粒离散后的半径值，并根据所述半径值确定煤粉颗粒的经验粒度分布，其中，所述经验粒度分布的表达式为：

，

式中，为颗粒特征尺寸，为煤粉颗粒的粒径对数平均值，为对数标准差，为煤粉颗粒离散后的半径值；

根据煤粉颗粒的经验粒度分布和所述半径值计算煤粉颗粒的体积浓度，其中，计算煤粉颗粒的体积浓度的表达式为：

，

获取预测的声衰减谱，并基于预测的声衰减谱与实际测量的声衰减谱构建误差函数，其中，为声衰减系数，所述误差函数的表达式为：，为超声频率，为参数矢量；

对所述误差函数进行求解，得到煤粉颗粒的粒径分布，其中，为颗粒直径；

根据煤粉颗粒的粒径分布计算煤粉颗粒的质量浓度。