CN104061582B - 一种可控微量连续给粉装置 - Google Patents

Abstract

一种可控微量连续给粉装置，包括给粉装置、给粉仓和ECT模块，所述的给粉装置包括与控制器相连的给粉电机，给粉电机的输出端与安装在给粉外套管内的给粉螺旋杆的相接，给粉外套管与出粉管相连通，ECT模块包括安装在出粉管下端的管道，在管道的外壁上安装有屏蔽电极和测量电极，在管道的外侧安装有屏蔽罩，测量电极经电容信号采集仪与控制器相连；给粉仓包括一、二级粉仓，在一级粉仓上端设置有与控制器相连的搅拌电机，在一级粉仓内设置有与搅拌电机相连的搅拌器。本发明引入电容层析成像实时测量下降管中的煤粉浓度，并将浓度信息反馈给控制电脑，调整给粉电极或搅拌电极转速，实现稳定给粉，提高给粉精度。

Description

一种可控微量连续给粉装置

技术领域

本发明属于热能与动力工程技术领域，涉及一种煤粉燃烧微量给粉装置，也适用于其他干燥的粉状颗粒物，具体涉及一种可控微量连续给粉装置。

背景技术

在实验室内进行煤粉燃烧、气化、热解等研究，不可避免的要用到微量给粉装置，实现煤粉的连续均匀的输送。按照给粉的工作原理，微量给粉装置可分为机械式、气动式、复合式及特殊动力式。由于螺旋式给粉装置结构简单、结实耐用、操作方便，是最常见的一种机械式给粉方式。普通的螺旋给粉机一般为开式结构，粉仓与大气直接连通，通过负压煤粉混合器，将煤粉送入燃烧器或炉膛，而负压吸入的空气量不容易控制。为满足正压连续试验要求和控制输粉气量，必须设计密闭式给粉装置，实现加压给粉操作。

由于煤粉存在较大的黏性，在给粉过程中，会在料斗内搭桥、短路，为解决该问题，一般会设置振动器，周期性的敲打料斗。振动器设置存在的问题是，若振动幅度较小，则无法解决料斗内煤粉搭桥现象；若振动幅度较大，必然会使轴承、联轴器、电机一起振动，影响系统正常运转和给粉精度，减少系统的使用寿命。

此外，给粉量还会受到粉仓存粉量、粉仓煤粉堆积时间、煤粉湿度、搅拌器运动速度等因素影响，给粉量波动很容易超出实验允许的误差范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够给粉量稳定精确的可控微量连续给粉装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括给粉装置、给粉仓和ECT模块，所述的给粉装置包括安装在底板上的与控制器相连的给粉电机，给粉电机的输出端与安装在给粉外套管内的给粉螺旋杆的一端相连接，给粉 螺旋杆的另一端的给粉外套管与出粉管相连通，所述的ECT模块包括安装在出粉管下端的管道，在管道的外壁上安装有屏蔽电极和测量电极，在管道的外侧安装有屏蔽罩，所述的测量电极经电容信号采集仪与控制器相连；

所述的给粉仓与给粉外套管相连通的一级粉仓，所述的一级粉仓通过球阀与二级粉仓相连通，在一级粉仓上端设置有与控制器相连的搅拌电机，在一级粉仓内设置有与搅拌电机相连的搅拌器。

所述的给粉电机经给粉电机减速器、联轴器、穿过轴承的连接杆与给粉螺旋杆相连。

所述的轴承采用外球面轴承。

所述的给粉外套管一端安装有轴承侧密封法兰，另一端安装有出粉侧密封盖板，轴承侧密封法兰采用O型圈和密封填料，填料卡在密封卡环内，轴承侧密封法兰将填料与O型圈压紧，出粉侧密封盖板采用O型圈，出粉侧密封盖板将O型圈压紧，且出粉侧密封盖板中心为顶尖，顶尖与给粉螺旋杆紧密接触，支撑给粉螺旋杆。

所述的搅拌器为框型结构。

所述的一级粉仓上端安装有一级粉仓盖板，搅拌电机及一端与搅拌电机相连，另一端与搅拌器相连的搅拌电机减速器均安装在一级粉仓盖板上，且在一级粉仓盖板上还开设有与二级粉仓出口相连通的孔。

在一级粉仓的一级粉仓盖板上安装窥粉孔和照明孔，窥粉孔和照明孔的连接管上安装送气管。

所述的窥粉孔外加装有与控制器相连的实时监测料仓内煤粉状态摄像装置。

所述的给粉电机与搅拌电机均为步进电机。

所述的管道为透明的有机下班材料制成，且在管道的上、下端分别设置有ECT安装法兰，中心开有管螺纹通孔的ECT安装法兰通过连接螺栓与有 机玻璃管和屏蔽罩紧密的安装在一起，且屏蔽罩为柔性结构，即屏蔽罩上设置多个膨胀节，使屏蔽罩与ECT安装法兰密合程度高。

本发明引入电容层析成像(Electrical capacitance tomography，ECT)实时测量下降管中的煤粉浓度，并将浓度信息反馈给控制电脑，调整给粉电极或搅拌电极转速，实现稳定给粉，提高给粉精度。由于实验证明在一定范围内给粉量与搅拌电机的转速成正比，通过ECT测量的煤粉浓度值反馈调整搅拌器转速，稳定给粉量，提高微量连续给粉装置的给粉精度。

该微量给粉装置设置一级和二级两个给粉粉仓，两个粉仓之间设置阀门，在正常工作时，阀门闭合，使一级粉仓内保持正压环境。在一级粉仓的的粉仓盖板上设置窥粉孔和照明孔，当肉眼或摄像机观察到一级粉仓内的煤粉快要用完的时候，打开粉仓间的球阀，由二级粉仓向一级粉仓送粉。

ECT浓度测量装置为独立模块，有机玻璃管壁面粘贴测量电极和屏蔽电极，在其外侧是柔性金属屏蔽罩，一对中心开有管螺纹的法兰将有机玻璃管和金属屏蔽罩固定起来。给粉机下粉管与ECT测量模块通过螺纹连接在一起。由于煤粉存在较大的黏性，在给粉过程中，会在料斗内搭桥，因此在一级粉仓内设置有框型搅拌器，大量实验证明框型搅拌器阻力小，稳定性好，可以使煤粉在粉仓内有规律的柔和流动，阻止煤粉在料斗内搭桥。

给粉电机与搅拌电机均为步进电机，其过载性好，转速不受负载大小的影响，容易控制。轴承布置于粉仓外，这样就避免了煤粉进入轴承，使轴承发生损坏。连接轴承采用外球面轴承，具有自动调心和更换方便的特点。

本发明的ECT(电容层析成像)测量模块，实时监测煤粉浓度，由于实验证明在一定范围内给粉量与搅拌电机的转速成正比，通过煤粉信息的反馈调节搅拌电机的转速，稳定给粉量，达到精确给粉的目的。

为避免煤粉在粉仓内搭桥，引起短路，加装搅拌装置。搅拌器为框型结构，实验验证框型搅拌器阻力小，稳定性好，可以使煤粉在粉仓内有规律的 柔和流动，阻止煤粉在料斗内搭桥。

采用两级粉仓结构，分别为一级粉仓和二级粉仓，在正常工作的时候两级粉仓间的阀门关闭，由二级粉仓向一级粉仓加粉时，阀门打开。

窥粉孔和照明孔的连接管上安装送气管，气体由该处进入粉仓可以使窥粉孔和照明孔上的玻璃保持清洁，避免煤粉的污染。

给粉电机与搅拌电机均为步进电机，其过载性好，转速不受负载大小的影响，容易控制。

轴承布置于粉仓外，这样就避免了煤粉进入轴承，使轴承发生损坏。轴承采用外球面轴承，具有自动调心和更换方便的特点。

该可控微量连续给粉装置可以实现精确定量连续稳定的给粉，提高实验测试的精度，可以促进我国煤粉燃烧研究上新的高度，为能源的高效利用做出贡献。

附图说明

图1是本发明可控微量连续给粉装置总图。

图2是本发明可控微量连续给粉装置俯视图。

图3是本发明可控微量连续给粉装置ECT模块。

图4是本发明可控微量连续给粉装置ECT模块电极展开图。

图5是本发明可控微量连续给粉装置轴承侧和出粉侧密封放大图。

图6是本发明可控微量连续给粉装置工作系统示意图。

图中标记：1-底板，2-给粉电机，3-给粉电机减速器，4-联轴器，5-连接杆，6-轴承，7-轴承侧密封法兰，8-给粉外套管，9-给粉螺旋杆，10-ECT模块，11-出粉管，12-出粉侧密封盖板，13-一级粉仓，14搅拌器，15-粉仓盖板，16-球阀，17-二级粉仓，18-搅拌电机，19-搅拌电机减速器，20-窥粉孔，21-照明孔，22-进气管，23-ECT安装法兰，24-连接螺栓，25-屏蔽罩，26-管道，27-屏蔽电极，28-测量电极，29-填料卡环，30-O型圈，31-密封填料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1-6，本发明包括给粉装置、给粉仓和ECT模块，所述的给粉装置包括安装在底板1上的与控制器相连的给粉电机2，给粉电机2的输出端经给粉电机减速器3、联轴器4、穿过轴承6的连接杆5与安装在给粉外套管8内的给粉螺旋杆9的一端相连接，其中轴承6采用外球面轴承，给粉螺旋杆9的另一端的给粉外套管8与出粉管11相连通，给粉外套管8一端安装有轴承侧密封法兰7，另一端安装有出粉侧密封盖板12，轴承侧密封法兰7采用O型圈30和密封填料31，填料卡在密封卡环29内，轴承侧密封法兰将填料31与O型圈30压紧，出粉侧密封盖板12采用O型圈30，出粉侧密封盖板12将O型圈30压紧，且出粉侧密封盖板12中心为顶尖，顶尖与给粉螺旋杆9紧密接触，支撑给粉螺旋杆，所述的ECT模块包括安装在出粉管11下端的管道26，在管道26的外壁上安装有屏蔽电极27和测量电极28，在管道26的外侧安装有屏蔽罩25，所述的测量电极28经电容信号采集仪与控制器相连；

所述的给粉仓与给粉外套管8相连通的一级粉仓13，所述的一级粉仓13通过球阀16与二级粉仓17相连通，在一级粉仓17上端设置有与控制器相连的搅拌电机18，在一级粉仓17内设置有与搅拌电机18相连的框型结构搅拌器14。

在一级粉仓13上端安装有一级粉仓盖板15，搅拌电机18及一端与搅拌电机18相连，另一端与搅拌器14相连的搅拌电机减速器19均安装在一级粉仓盖板15上，且在一级粉仓盖板15上还开设有与二级粉仓17出口相连通的孔。

在一级粉仓13的粉仓盖板15上安装窥粉孔20和照明孔21，窥粉孔18和照明孔21的连接管上安装送气管22，其中窥粉孔20外加装有与控制器相 连的实时监测料仓内煤粉状态摄像装置。

所述的管道26为透明的有机玻璃材料制成，且在管道26的上、下端分别设置有ECT安装法兰23，中心开有管螺纹通孔的ECT安装法兰23通过连接螺栓24与管道26和屏蔽罩25紧密的安装在一起，且屏蔽罩25为柔性结构，即屏蔽罩25上设置多个膨胀节，使屏蔽罩25与ECT安装法兰23密合程度高。

首先对微量连续给粉装置和ECT测量系统进行标定。向二级粉仓17加入煤粉，然后打开一级粉仓13和二级粉仓17之间的阀门15，煤粉由二级粉仓17进入一级粉仓13，打开搅拌电机18，搅拌电机18通过搅拌电机减速器19带动搅拌器14旋转，煤粉在搅拌器的作用下14，平稳柔和的流动。将与送气管22连接的阀门打开，并将气体流量恒定在某一数值，然后将给粉电机1调至某一转速，煤粉将在螺旋杆7的作用下通过出粉管进入ECT测量模块，然后排出给粉装置。收集排出给粉装置的煤粉，通过电子天平测量单位时间给粉量。不断调整给粉电机2转速，获得单位时间给粉量与给粉电机2转速的函数关系。同时标定ECT浓度测量系统。

若开始正常给粉工作，首先向二级粉仓17加入煤粉，然后打开一级粉仓13和二级粉仓17之间的阀门15，煤粉由二级粉仓17进入一级粉仓13，打开搅拌电机18，搅拌电机18通过搅拌电机减速器19带动搅拌器14旋转，煤粉在搅拌器的作用下14，平稳柔和的流动。将与送气管22连接的阀门打开，并将气体流量恒定在标定给粉装置时的数值，查询给粉电机与给粉量的函数关系，依据需要的给粉量，将给粉电机1调至某一转速，煤粉将在螺旋杆7的作用下通过出粉管进入ECT测量模块，然后排出给粉装置。同时打开ECT测量模块10，ECT实时测量给粉浓度，并将浓度信息反馈给控制计算机，控制计算机依据ECT测量的浓度信息，增加或减少搅拌电机18的转速，稳定给粉量。打开安装在照明孔21附近的照明装置，通过窥粉孔20观一级 粉仓13内的煤粉量，当煤粉量不足时，关闭与送气管22连接的阀门，打开一级粉仓13和二级粉仓17之间的阀门15，煤粉由二级粉仓17进入一级粉仓13，完成一级粉仓13加粉后，打开送气管22连接的阀门和关闭一级粉仓13和二级粉仓17之间的阀门15。

Claims (9)

1.一种可控微量连续给粉装置，其特征在于：包括给粉装置、给粉仓和ECT模块，所述的给粉装置包括安装在底板(1)上的与控制器相连的给粉电机(2)，给粉电机(2)的输出端与安装在给粉外套管(8)内的给粉螺旋杆(9)的一端相连接，给粉螺旋杆(9)的另一端的给粉外套管(8)与出粉管(11)相连通，所述的ECT模块包括安装在出粉管(11)下端的管道(26)，在管道(26)的外壁上安装有屏蔽电极(27)和测量电极(28)，在管道(26)的外侧安装有屏蔽罩(25)，所述的测量电极(28)经电容信号采集仪与控制器相连；

所述的给粉仓包括与给粉外套管(8)相连通的一级粉仓(13)，所述的一级粉仓(13)通过球阀(16)与二级粉仓(17)相连通，在一级粉仓(17)上端设置有与控制器相连的搅拌电机(18)，在一级粉仓(17)内设置有与搅拌电机(18)相连的搅拌器(14)；

所述的管道(26)为透明的有机玻璃材料制成，且在管道(26)的上、下端分别设置有ECT安装法兰(23)，中心开有管螺纹通孔的ECT安装法兰(23)通过连接螺栓(24)与管道(26)和屏蔽罩(25)紧密的安装在一起，且屏蔽罩(25)为柔性结构，即屏蔽罩(25)上设置多个膨胀节，使屏蔽罩(25)与ECT安装法兰(23)密合程度高。

2.根据权利要求1所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的给粉电机(2)经给粉电机减速器(3)、联轴器(4)、穿过轴承(6)的连接杆(50)与给粉螺旋杆(9)相连。

3.根据权利要求2所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的轴承(6)采用外球面轴承。

4.根据权利要求1或2所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的给粉外套管(8)一端安装有轴承侧密封法兰(7)，另一端安装有出粉侧密封盖板(12)，轴承侧密封法兰(7)采用O型圈(30)和密封填料(31)， 填料卡在密封卡环(29)内，轴承侧密封法兰将填料(31)与O型圈(30)压紧，出粉侧密封盖板(12)采用O型圈(30)，出粉侧密封盖板(12)将O型圈(30)压紧，且出粉侧密封盖板(12)中心为顶尖，顶尖与给粉螺旋杆(9)紧密接触，支撑给粉螺旋杆。

5.根据权利要求1所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的搅拌器(14)为框型结构。

6.根据权利要求1所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的一级粉仓(13)上端安装有一级粉仓盖板(15)，搅拌电机(18)及一端与搅拌电机(18)相连，另一端与搅拌器(14)相连的搅拌电机减速器(19)均安装在一级粉仓盖板(15)上，且在一级粉仓盖板(15)上还开设有与二级粉仓(17)出口相连通的孔。

7.根据权利要求6所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：在一级粉仓(13)的一级粉仓盖板(15)上安装窥粉孔(20)和照明孔(21)，窥粉孔(18)和照明孔(21)的连接管上安装送气管(22)。

8.根据权利要求7所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的窥粉孔(20)外加装有与控制器相连的实时监测料仓内煤粉状态摄像装置。

9.根据权利要求1所述的可控微量连续给粉装置，其特征在于：所述的给粉电机(2)与搅拌电机(18)均为步进电机。