CN112649332A - 一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤粉检测技术领域,特别是涉及一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及方法。该装置包括一节用于从磨煤机经过的一次风管道到燃煤器的采样管道,垂直于采样管道设置一气路部分管道,气路部分管道外侧套设有一分气环道,分气环道内部有若干气帘孔,气体通过气帘孔进入气路部分管道,分气环道具有一进气口,通过进气口连接空气压缩机,进气口上设置若干微小气孔,所述气路部分管道另一端接通光路部分管道,光路部分管道作为拍摄区,采用拍摄孔进行光学成像,所述拍摄区的一侧设置相机和激光器,用以拍摄的相机用数据线连接至计算服务器。本发明不但实现煤粉粒径的在线检测,而且可根据煤粉颗粒信息实时调整磨煤机出力,在保证煤粉细度的同时降低磨煤机出力,减小电厂自身耗电量。
Description
技术领域
本发明涉及煤粉检测技术领域,特别是涉及一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及方法。
背景技术
当前,我国的火电厂几乎全都处于粗发放电状态,这样不仅无法实现精细化燃烧控制,而且会由于燃烧不充分而导致硫氧化物和氮氧化物的过量产生,引发经济和环境的双重负面影响。同时,这种粗放发电状态会导致磨煤机等机械设备加速磨损,大大影响了火电厂在清洁能源时代的经济效益和发展进程。为解决这一问题,实现智慧火电厂的发展目标,其中,最为首要的实现煤粉颗粒的在线检测,研发在线颗粒检测设备。
为了准确获得一次风管道内煤粉的粒径大小与分布情况,目前的普遍做法是对每一测点处的煤粉进行取样,根据取样的样本来读取煤粉的粒径,但是这种方法不能实现在线监测,并且依赖于手动操作,使其具有操作时间长和操作过程繁杂等效率缺陷。
因此,如何快捷地检测一次风管道内煤粉的粒径是本领域技术人员亟待解决的问题。近年来随着工业CCD和CMOS相机的发展,采用数字相机构成的图像法颗粒粒度分析仪已得到广泛应用,目前市面上已有成熟的图像处理技术,然而现有软硬件技术,对于分辨率高的图像的实时采集则存在不足。能够实现高分辨率采集的高速摄像机过于昂贵,因此,如何将颗粒正确地离散到相机拍摄范围内,使离散的颗粒能够具有整体代表性,并采用正确的方法对其拍摄并计算是一个难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置及方法,即时地反映一次风管道内测点处煤粉的粒径大小和分布情况,,实现煤粉颗粒在线检测的同时,了解管道内部煤粉的粒径分布情况;根据已检测出的颗粒粒径情况实时调整磨煤机的功率,粒径过大就加大磨煤机功率,粒径过小就减小功率,在保证安全的前提下,尽可能提高燃烧效率。以此来解决检测效率低和无法实现在线检测的问题。
本发明是这样实现的,
一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置,该装置包括一节用于从磨煤机经过的一次风管道到燃煤器的采样管道,垂直于采样管道设置一气路部分管道,气路部分管道外侧套设有一分气环道,分气环道内部有若干气帘孔,气体通过气帘孔进入气路部分管道,分气环道具有一进气口,通过进气口连接空气压缩机,进气口上设置若干微小气孔,所述气路部分管道另一端接通光路部分管道,光路部分管道作为拍摄区,采用拍摄孔进行光学成像,所述拍摄区的一侧设置相机和激光器,用以拍摄的相机用数据线连接至计算服务器。
进一步地,采样管道与气路部分管道的连接处为采样孔依次连接密封的气路部分管道和光学部分管道,光路部分管道的拍摄区的一端为拍摄孔,采样孔与拍摄孔所在平面平行。
进一步地,压缩气体从外界过滤后通过微小气孔进入分气环道,分气环道将压缩气体均匀地输入给气帘孔,由于光路部分管道是封闭状态,气体通过气帘孔经由气路部分管道流入采样管道,形成气封。
进一步地,所述采样管道与气路部分管道连接处设置有气粉球状气动阀。
进一步地,光路部分管道采用航空铝材包裹,与气路部分管道连接端设置光学石英玻璃。
进一步地,气路部分管道上设置泄压阀安置于气路部分管道主管道上,并与压力传感器相连,并将压力电信号发送到计算服务器上。
进一步地,所述计算服务器连接电站的DCS控制系统,DCS控制系统连接磨煤机。
一种电厂燃煤粒径分布在线检测方法,将采样管道接入磨煤机到燃煤器之间,开启空气压缩机,压缩空气通过分气环道均匀地输入给气帘孔,气体通过气帘孔流入采样管道,形成气封;
采样管道的煤粉流经采样孔时,煤粉颗粒图像被拍摄相机捕捉,用于拍摄的CCD相机获得的粒径图像的电学信号送到计算服务器中,通过成像、分析软件、获取每一个颗粒的轮廓信息,计算每一个颗粒的粒径信息,进行大小统计,通过连续拍照1000次作为一次采样;获得此时煤粉颗粒的粒径分布图;
计算图像上的每个粒径大于所设置直径的煤粉颗粒的数量和总煤粉颗粒的数量,通过1000张结果作为一次采样结果,结果包括平均粒径,所设置直径煤粉的数量,通过粒径数量关系计算得到所需直径煤粉的质量比;
数据送入电厂的DCS控制系统中,进行数据存储,根据煤粉颗粒的粒径分布情况,调整磨煤机的功率,获得煤粉颗粒粗细比例适中的燃煤。
本发明与现有技术相比,有益效果在于:
本发明可以实时在线测量煤粉颗粒的粒径分布情况;可以获得清晰精确的的煤粉颗粒粒径分布特征及每一个煤粉颗粒形貌特征和粒径大小;本发明装置可直接安装于电厂现有的输煤管道上,安装方便,改造成本低。
可以宏观控制磨煤机,及时调节煤粉颗粒粒径,提高燃烧效率(防止粒径过大),还可以保护燃烧设备(防止粒径过小引发粉尘爆炸)。实时检测一次风管道煤粉粒径,达到控制燃烧,减少副产物生成的目的。通过煤粉粒径的检测,可以实现智慧燃烧,实时反馈经济指标,从粗放型转化为节约型,提高火电厂的经济效益。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参见图1所示,一种电厂煤粉粒径分布在线检测装置,包括一节用于从电站磨煤机经过的一次风管道到燃煤器的采样管道1,所述采样管道1一侧连接煤粉颗粒成像系统的气路部分管道2的进口端,所述气路部分管道2外侧出入口端由一组分气环道3构成,内部有若干气帘孔4,分气环道3具有进气口连接空气压缩机5,进气口上设置若干微小气孔,所述气路部分管道出口端接通光路部分管道6,光路部分管道即为拍摄区,采用一个拍摄孔进行光学成像,所述拍摄区的一侧设置相机7和激光器8,所述用以拍摄的相机7用数据线连接至计算服务器9。
其中:所述计算服务器9连接电厂的DCS控制系统10,所述DCS控制系统10连接磨煤机11。所述气路部分管道2与采样管道1连接处设有气粉球状气动阀12,连接处为采样孔。所述气路部分管道2,采样管道1,光路部分管道4 均用螺母固定。在气路部分管道2上安装泄压阀13,用压力传感器14检测装置内气压,并将压力传感器14的电信号传给计算服务器9。所述拍摄相机7和激光器6位于同一个封闭空间内,光路部分管道4和气路部分管道2内部连接处使用光学石英玻璃15进行防尘密封,防止镜头和平行光源灰污,导致产生拍摄图像失真的后果,影响数据测量。
整个装置的核心即为煤粉颗粒成像系统,采用外接管道形式,采样管道1 依次连接气路部分管道2和光学部分管道6。空气压缩机5的输出气体经过除尘、除湿过滤后进入气路部分管道2,光路部分管道6采用航空铝材包裹,与气路部分管道2连接端采用光学石英玻璃15,采用散热及密封设计,保护相机 7。
一种电厂燃煤粒径分布在线检测方法:按如图1方式组装好装置,将采样管道1部分接入磨煤机11到燃煤器之间,开启空气压缩机5,压缩空气通过分气环道3均匀地输入给气帘孔4,由于光路部分管道6是封闭状态,部分气体通过气帘孔4流入采样管道1,形成气封。压力传感器14连通泄压阀13,当气压过高时,紧急分压,防止爆炸,同时压力传感器14的压力电信号发送到计算服务器9上,让工作人员随时监控。
采样管道1的煤粉流经拍摄孔(拍摄孔与采样孔所在平面平行)时,煤粉颗粒图像被拍摄相机7捕捉,用于拍摄的CCD相机获得的粒径图像的电学信号送到计算服务器9中,通过成像、分析软件、获取每一个颗粒的轮廓信息,计算每一个颗粒的粒径信息,进行大小统计,通过连续拍照1000次作为一次采样。获得此时煤粉颗粒的粒径分布图和R90的结果。为了便于燃烧效率量化,本装置另一功能是通过先前检测结果,进行计算图像上的每个粒径大于90的煤粉颗粒的数量和总煤粉颗粒的数量,通过1000张结果作为一次采样结果,结果包括平均粒径,R10、R50、R90的数量,(已知煤粉密度分布均匀)通过粒径数量关系计算得到R90质量比,R90表示指粒径小于90μm的煤粉。
数据送入电厂的DCS控制系统10中,进行数据存储,便于操作人员随时查看检测。根据此时煤粉颗粒的粒径分布情况,及时调整磨煤机11的功率,获得煤粉颗粒粗细比例适中的燃煤,使燃煤电站经济实现智慧化发展,可持续发展。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电厂燃煤粒径分布在线检测装置,其特征在于,该装置包括一节用于从磨煤机经过的一次风管道到燃煤器的采样管道,垂直于采样管道设置一气路部分管道,气路部分管道外侧套设有一分气环道,分气环道内部有若干气帘孔,气体通过气帘孔进入气路部分管道,分气环道具有一进气口,通过进气口连接空气压缩机,进气口上设置若干微小气孔,所述气路部分管道另一端接通光路部分管道,光路部分管道作为拍摄区,采用拍摄孔进行光学成像,所述拍摄区的一侧设置相机和激光器,用以拍摄的相机用数据线连接至计算服务器。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,采样管道与气路部分管道的连接处为采样孔依次连接密封的气路部分管道和光学部分管道,光路部分管道的拍摄区的一端为拍摄孔,采样孔与拍摄孔所在平面平行。
3.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,压缩气体从外界过滤后通过微小气孔进入分气环道,分气环道将压缩气体均匀地输入给气帘孔,由于光路部分管道是封闭状态,气体通过气帘孔经由气路部分管道流入采样管道,形成气封。
4.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述采样管道与气路部分管道连接处设置有气粉球状气动阀。
5.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,光路部分管道采用航空铝材包裹,与气路部分管道连接端设置光学石英玻璃。
6.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,气路部分管道上设置泄压阀安置于气路部分管道主管道上,并与压力传感器相连,并将压力电信号发送到计算服务器上。
7.按照权利要求1所述的装置,其特征在于,所述计算服务器连接电站的DCS控制系统,DCS控制系统连接磨煤机。
8.一种电厂燃煤粒径分布在线检测方法,其特征在于,将采样管道接入磨煤机到燃煤器之间,开启空气压缩机,压缩空气通过分气环道均匀地输入给气帘孔,气体通过气帘孔流入采样管道,形成气封;
采样管道的煤粉流经采样孔时,煤粉颗粒图像被拍摄相机捕捉,用于拍摄的CCD相机获得的粒径图像的电学信号送到计算服务器中,通过成像、分析软件、获取每一个颗粒的轮廓信息,计算每一个颗粒的粒径信息,进行大小统计,通过连续拍照1000次作为一次采样;获得此时煤粉颗粒的粒径分布图;
计算图像上的每个粒径大于所设置直径的煤粉颗粒的数量和总煤粉颗粒的数量,通过1000张结果作为一次采样结果,结果包括平均粒径,所设置直径煤粉的数量,通过粒径数量关系计算得到所需直径煤粉的质量比;
数据送入电厂的DCS控制系统中,进行数据存储,根据煤粉颗粒的粒径分布情况,调整磨煤机的功率,获得煤粉颗粒粗细比例适中的燃煤。
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