CN2248296Y - 火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锅炉燃烧入炉煤粉量的在线测控装置，尤其涉及一种四角燃烧式火力发电机组锅炉燃煤入炉粉量的在线测控装置，由给粉部分，乏气排粉部分和粉量监控部分构成；所述的有粉量监控部分包括粉量测量部分和信号处理控制部分；测量部分包括一冲量式测量单元，还包括一电容式测量单元，冲量式测量单元设置在与给粉机输出端连接的落粉管内，电容式测量单元设置在与排粉机输出端连接的乏气管道(三次风管)内，两者输出的测试信号由信号处理控制部分进行运算和修正，并控制给粉量。

Description

火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置

本实用新型涉及锅炉燃烧入炉煤粉量的在线测控装置，尤其涉及一种四角燃烧式火力发电机组锅炉燃煤入炉粉量的在线测控装置。

配制仓储式制粉系统的四角燃烧式的燃煤发电机组占我国火力发电机组的百分之六十左右。每个燃烧器的一次风喷口对应有一台给粉机，入炉粉量都采用给粉机转速显示和转速调节的方法来加以控制。由于各台给粉机转速特性的差异，及单台给粉机调节线性、动态响应特性较差，造成锅炉四角入炉粉量分布不均匀，影响了锅炉运行的安全，也降低了锅炉运行的经济性，甚至造成锅炉的熄火放炮、水冷壁管的高温腐蚀等严重后果。

本实用新型的目的就是提供一种仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，它可以实时显示每台给粉机的入炉粉量和总入炉粉量，依据每台给粉机的实际入炉粉量(重量流量)来进行给粉机转速调整，达到均匀分布入炉粉量，提高锅炉运行的经济性和安全性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，由给粉部分、乏气排粉部分、和粉量监控部分构成；所述的给粉部分包括一给粉机，设在给粉机下端的给粉粉粒排出口，一与粉粒排出口连通的落粉管；所述的乏气排粉部分包括一与乏气输出管连接的排粉机，一设在排粉机出口端的乏气管(三次风管)；其特征在于：

所述的粉量监控部分包括粉量测量部分和信号处理控制部分；

所述的粉量测量部分包括一冲量式测量单元和一电容式测量单元；所述的冲量式测量单元包括一检测板，一主梁以及一位移传感器，所述的检测板设置在落粉管段的腔内，所述的主梁一端与检测板固连，另一端伸出在落粉管外，与设在落粉管外侧的位移传感器的输入端连接；所述的电容式测量单元包括一电容传感器，一速度传感器和一介电常数传感器；所述的电容传感器由一设置在乏气管道(三次风管)内的测量电容构成，所述的测量电容包括一设在乏气管道(三次风管)内壁的筒状电容衬板以及一垂直设置在筒状电容衬板圆心处的筒状电容极板，所述的筒状电容极板由绝缘支架固定在电容衬板的内壁上；所述的速度传感器包括设置在电容传感器上/下方的管壁外、并垂直处于管壁一侧的一对脉冲发射、接收探针；所述的介电常数传感器包括一旋风式粉尘收集管以及一取样测量管，所述的旋风式粉尘收集管设在电容传感器下方的管壁外，为筒状，由一对进出口管与管壁固连，并与乏气管道(三次风管)连通，所述的取样测量管为一小型电容传感器，设在粉尘收集管的下方，其未端有一输出管与管壁固连，并与乏气管道(三次风管)连通，所述的进出口管以及输出管的中部各串接一时间电磁阀；所述的信号处理控制部分包括信息处理部分、计算机运算部分、显示部分以及控制部分，所述的信息处理部分包括一数字相关器以及一信号放大转换部分，所述的数字相关器的输入端连接电容传感器、速度传感器和介电常数传感器输出的测量信号，其输出端与计算机输入端连接；所述的信号放大转换部分的输入端连接冲量测量单元中位移传感器输出的信号，其输出端与计算机输入端连接；所述的计算机运算部分由FYG′工业控制计算机完成；所述的显示部分包括瞬时流量显示、流量累积显示以及电机转速显示；所述的控制部分包括给粉机滑差电机的调整器，所述的给粉机的滑差电机的运转速度由经信号处理后的监测电流控制。

由于本实用新型采用了以上的结构，设置两种测量单元同时测量输送到锅炉的煤粉量，除将给粉机输出的煤粉进行测量外，还将乏气中的少量残留进入锅炉的煤粉量计量出，使测量精确以控制进入锅炉的总煤粉量。同时通过监控系统及时掌握和调整给粉机的转速，达到均匀分布入炉粉量，大大提高锅炉四角燃烧自动投运的要求，降低锅炉熄火放炮、水冷壁管高温腐蚀等恶性事故发生的机率。一台三十万千瓦发电机组采用上述结构以后，可节约能源、提高锅炉效率，若以提高热效率1％计算，每年可节约标准煤8400吨。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本实用新型第一实施例的整体结构示意图；

图2是图1冲量测量单元31的结构示意图；

图3是图2A向结构立体图；

图4是本实用新型第二实施例的整体结构示意图；

图5是上述实施例电容测量单元结构图；

图6是图5A-A向局部剖面图；

图7是本实用新型实施例的电原理方框图。

请参阅图1，图2和图3，本实用新型第一实施例属钢球磨中储式乏气送粉系统的一种，由钢球磨煤机中储式制粉系统、以及给粉部分1、乏气排粉部分2和粉量监控部分3组成，给粉部分1包括一给粉机11，设在给粉机11下端的给粉粉粒排出口12，一与粉粒排出口12连通的落粉管13；乏气排粉部分2包括一与乏气输出管21连接的排粉机，一连接在排粉机出口处的风管23；粉量监控部分包括粉量测量部分3、信号处理部分4、显示部分5以及控制调速部分6。

粉量测量部分3包括一冲量式测量单元31和一电容式测量单元32。冲量式测量单元31由一检测板311、一主梁312和一位移传感器313构成。检测板311设置在落粉管13腔内。为使检测板311在落粉管13内自由摆动，又不因为腔内加一检测板而影响落粉的流量，本实施例将设置冲量测量单元检测板的落粉管段设半成直径比其它部分落粉管管径略粗，其当量直径与落粉管管径之间的关系为：；或加工成中间直径加粗，两端与落粉管直径一致的管段，该管段两端用法兰与上下落粉管端连接。冲量式测量单元31中的主梁312水平设置在检测板311背面的中心线上，并与检测板311固连。为减少检测板对煤粉在管段内流动的阻力，本实施例将检测板311设置成一稍倾斜的状态，其与水平面夹角为70°～80°之间。主梁312的另一端横穿过落粉管段13的壁，与一设置在落粉管外的位移传感器313连接，本实施例中位移传感器采用平移式位移传感器。当给粉机11通过落粉管向锅炉送煤粉时，粉粒落在落粉管段中检测板上，在检测板上形成冲力，冲力分解成水平分力和垂直分力，本实施例采用其水平分力的作用工作。当粉粒落在检测板311上，检测板在水平分力作用下产生一个微位移量，该微位移量通过主梁312传递到位移传感器313，再通过位移传感器将位移信号转换成电信号，传递到信号处理部分4的信号放大转换部分。

在制粉过程中，除大量的煤粉经细粉分离器进入煤粉仓后由给粉机提供锅炉燃烧，另外还有约含有5％～7％煤粉的乏气通过排粉机送入锅炉。为提高测试精度，除在给粉机下部设置一冲量测量单元测量进入锅炉的粉量外，还在排粉机的输出端上设置一测量乏气中煤粉浓度的电容式的测量单元32。电容式测量单元32包括一测量电容321，一对流速测量探针322和323，以及一旋风式粉尘收集器314。测量电容321实际是一电容式的传感器，包括一电容衬板3211，一设置在电容衬板3211中心的敏感部件电容极板3212，以及上下固定电容内极板位置的绝缘支架3213。所述的电容衬板3211为筒状的绝缘体，设置在排粉机出口端的风管23的内壁上；所述的电容极板3212设置成中间圆筒状，两端圆锥形，这样可不影响乏气的流速，电容极板3212垂直设置在电容衬板3211的圆心处，所述的电容传感器的电容衬板与乏气管道(三次风管)壁间有一层绝缘层。由其上下两端的绝缘体支架3213支撑。流速测量探针322和323固设在测量电容321的下部风管管壁上，与管壁垂直。在探针322和探针323之间有一间距L，构成速度传感器。在管道上游探针322上定时给煤粉加高压脉冲，在距离脉冲探针322下游L处的探针323上接收脉冲，记下从脉冲发射到接收的时间，通过公式V＝L/t，即可测得流速。只要测出电容量的变化和脉冲从发射到接收的时间，就可测得粉体的流量，此信号送入信号处理系统进行处理。

由于煤粉品种不同，含水量的变化以及煤粉中含的杂质多少等因素的不同，使电容传感器的测量有误差。但是无论上述何种因素的改变，均可看作是被测介质介电常数的改变，那么只要在线测出介电常数，定时对粉体流量进行修正，则测量精度也可大大提高。本实用新型采用在测量电容下部、探针对侧风管的外侧设一介电常数传感器的方式。介电常数传感器314包括一设置在风管外侧的取样粉尘收集管3141，一处在取样粉尘收集管内下端的小型测量电容3142，(小型测量电容3142的构造方式与测量电容321相似，仅体积缩小，故不再赘述。)以及连通风管和取样粉尘收集管的一进风管3143和一出风管3144，所述进风管3143和出风管3144中分别串有一时间电磁阀3145、3146；取样粉尘收集管下端与风管壁连接连通处设有一输出管3147，所述输出管3147中串接一时间电磁阀3148。

制粉系统中经粗粉分离器输出的气固两相流体通过细粉分离器分离后煤粉经粉仓落入给粉机11；通过冲量式测量单元，煤粉从一次风喷口进入锅炉；同时经分离器分离后的乏气通过另一管道进入排粉机，由于乏气中含有约5％～7％的煤粉，该煤粉与乏气一起再由排粉机输出与主干道的煤粉一起通过一次风喷口进入锅炉。这时由于在排粉机出口气乏气道中设有一电容式测量单元，乏气中的少量煤粉即通过电容式测量单元输出到锅炉；再由于煤粉中含有不同的导电物质，经过电容测量单元中的测量电容时产生不同的电容量，同时由于给探针322加一高压脉冲，煤粉通过时即带电，流向另一探针323。测出电容量的变化和脉冲从发射到接收的时间，就可测得煤粉的流量；通过测得的不同流量又可计算得瞬时煤粉的含量，提供给信号处理部分进行信息处理。还由于在电容传感器的下方管道外还连接一介电常数传感器，该介电常数传感器平均每10分钟一次收集乏气管中的乏气，考虑到要将乏气中的煤粉落满或超过小型测量电容3142的高度，因此取样的时间一般定为5分钟左右。取样开始时，粉尘收集器上部的进、出风口管道3143和3144中串接的时间电磁阀3145、3146同时打开，进风管3145将乏气吹进粉尘收集器，由于粉尘收集器314采用旋风式结构，因此乏气在收集器中离心分离，煤粉由于其自身的重量落入取样管中，而废气通过出风管3146回到粉管中。经过5分钟左右的时间，取样管下端的输出管中的时间电磁阀3148打开，储在取样管中的煤粉通过输出管回到乏气管中。由于煤粉在流过主管道时，作为旁流的介电常数传感器中的小型测量电容的周围一直充满煤粉，其电容量的变化只与介电常数的变化有关，而在线测出介电常数的变化，就可对电容传感器的电容量进行修正。

上述三种取样方式：速度传感器、电容传感器和介电常数传感器，其取样结果一起通过信号处理控制部分进行信息处理。

如图7所示，信号处理部分4包括一实现相关函数测量值的运算关系的仪器数字式相关器。所述的数字相关器包括乘法器1，所述电容式测量单元中的电容传感器及速度传感器输出的测量信号与乘法器1的输入端连接；包括一P/A变换器，所述的介电常数传感器输出的测量信号与P/A变换器的输入端连接；还包括乘法器2、V/F变换器和脉冲/数字电路，乘法器1和D/A变换器的输出信号与乘法器2的输入端连接，乘法器2的输出端与V/F变换器的输入端连接，V/F变换器的输出端与脉冲/数字电路的输入端连接，其输出信号送入下级计算机运算。所述的信号放大转换器包括1KHz振荡器、功差模电压放大器、V/F变换器、脉冲/数字电路，各电路依次连接，其输出信号送入下级计算机运算；所述的位移传感器输位移信号变成电信号，输出的信号同时送入差模电压放大器，经差模电压放大器放大后，输出0-10V的直流电压信号；V/F变换器把0-10V直流电压信号变成0-10KHz的脉冲信号，经脉冲/数字变换电路变成数字信号送入FYG′工业控制计算机中。FYG′工业控制计算机根据编制的程序对煤粉的二组流量信号进行运算、控制和修正，同时通过显示器显示煤粉的瞬时流量值，流量的累积值以及电机转速显示。为再次提高计算机的计算准确性，送入计算机运算的测量信号还可以包括一物料特性修正数据，由煤质分析报告提供物料特性修正数据给计算机。经计算机计算后再输出一信号到D/A变换器，经电流放大后进入恒流器，输出一直流电流信号，直流电流信号控制在0-10mA之间，以此来控制给粉机滑差电机的调速部分，从而控制给粉机的给粉量。

本实用新型第二实施例如图4、图5、图6所示。

请参阅图4，图5和图6，本实用新型第二实施例属钢球磨中储式热风送粉系统的一种，由钢球磨煤机中储式制粉系统、以及给粉部分1、乏气排粉部分2和粉量监控部分3组成，给粉部分1包括一给粉机11，设在给粉机11下端的给粉粉粒排出口12，一与粉粒排出口12连通的落粉管13；乏气排粉部分2包括一与乏气输出管21连接的排粉机22，一连接在排粉机22出口处的风管23；粉量监控部分包括粉量测量部分3、信号处理部分4、显示部分5以及控制调速部分6。

本实施例属于钢球磨中储式热风送粉系统的一种。其冲量式测量单元与电容式测量单元与系统的连接方式与第一实施例的一样运转方式也一样，仅电容式测量单元的输出的乏气是通过乏气管送入在三次风喷口进入锅炉。其他测量方式，运输方式以及计算机运算、控制方式均与第一实施例一样，故省略。

Claims (8)

1.一种火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，由给粉部分，乏气排粉部分、和粉量监控部分构成，所述的给粉部分包括一给粉机，设在给粉机下端的给粉粉粒排出口，一与粉粒排出口连通的落粉管；所述的乏气排粉部分包括一与乏气输出管连接的排粉机，一设在排粉机出口端的乏气管(三次风管)；其特征在于：

所述的粉量监控部分包括粉量测量部分和信号处理控制部分；

所述的粉量测量部分包括一冲量式测量单元和一电容式测量单元；所述的冲量式测量单元包括一检测板，一主梁以及一位移传感器，所述的检测板设置在落粉管段的腔内，所述的主梁一端与检测板固连，另一端伸出在落粉管外，与设在落粉管外侧的位移传感器的输入端连接；所述的电容式测量单元包括一电容传感器，一速度传感器和一介电常数传感器；所述的电容传感器由一设置在乏气管道(三次风管)内的测量电容构成，所述的测量电容包括一设在乏气管道(三次风管)内壁的筒状电容衬板以及一垂直设置在筒状电容衬板圆心处的筒状电容极板，所述的筒状电容极板由绝缘支架固定在电容衬板的内壁上；所述的速度传感器包括设置在电容传感器上/下方的管壁外，并垂直处于管壁一侧的一对脉冲发射接收探针；所述的介电常数传感器包括一旋风式粉尘收集管以及一取样测量管，所述的旋风式粉尘收集管设在电容传感器下方的管壁外，为筒状，由一对进出口管与管壁固连，并与乏气管道(三次风管)连通，所述的取样测量管为一小型电容传感器，设在粉尘收集管的下方，其末端有一输出管与管壁固连，并与乏气管道(三次风管)连通，所述的进出口管以及输出管的中部各串接一时间电磁阀；

所述的信号处理控制部分包括信息处理部分，计算机运算部分、显示部分以及控制部分，所述的信号处理部分包括一数字相关器以及一信息放大转换部分，所述的数字相关器的输入端连接电容传感器、速度传感器和介电常数传感器输出的测量信号，其输出端与计算机输入端连接；所述的信号放大转换部分的输入端连接冲量测量单元中位移传感器输出的信号，其输出端与计算机输入端连接；所述的计算机运算部分由FYG’工业控制计算机完成；所述的显示部分包括瞬时流量显示，流量累积显示以及电机转速显示；所述的控制部分包括给粉机滑差电机的调整器，所述的给粉机的滑差电机的运转速度由经信号处理后的监测电流控制。

2.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的冲量测量单元检测板的落粉管段设计成直径比其它落粉管管径略粗，其当量直径与落粉管管径之间的关系为：

3.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的冲量式测量单元中的主梁水平设置在检测板背面的中心线上，并与检测板固连。

4.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控制装置，其特征在于所述的检测板设置成一稍倾斜的状态，其与水平面的夹角为70°-80℃之间。

5.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的电容传感器中的电容极板设置成中间圆筒状，两端圆锥形。

6.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的电容传感器的电容衬板与乏气管道(三次风管)壁间有一层绝缘层。

7.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的数字相关器包括乘法器1，所述电容式测量单元中的电容传感器及速度传感器输出的测量信号与乘法器1的输入端连接；包括-D/A变换器，所述的介电常数传感器输出的测量信号与D/A变换器的输入端连接；还包括乘法器2，V/F变换器和脉冲/数字电路，乘法器1和D/A变换器的输出信号与乘法器2的输入端连接，乘法器2的输出端与V/F变换器的输入端连接，V/F变换器的输出端与脉冲/数字电路的输入端连接，其输出信号送入下级计算机运算。

8.根据权利要求1所述的火电厂仓储式制粉系统入炉煤粉量在线测控装置，其特征在于所述的信号放大转换器包括1KHz振荡器、功率放大器，差模电压放大器，V/F变换器，脉冲/数字电路，各电路依次连接，其输出信号送入下级计算机运算；所述的位移传感器输出的信号同时送入差模电压放大器。

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