直吹式制粉系统一次风粉监测

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1、直吹式制粉系统一次风粉监测L速度一差压法煤粉浓度测量模型“用速度差压法对送粉管道煤粉浓度测量模型的研究"上海电学院潘卫国王启杰曹绛敏程澜［仪器仪表学报1999.10,20卷5期］摘要:基于垂直上升管中气固两相流动时气固质量比与差压和流速之间的理论关系，针对能源工业中电厂锅炉燃烧系统送粉管道进行了速度一差压法测量煤粉浓度的试验研究，得出了相应测量送粉管道中煤粉浓度的数学模型，对其进行了误差分析，并提出了在线检测的实现方法和作用。关键词：气力输送管道煤粉浓度速度一差压法在线检测1・引言煤粉气力输送广泛存在于能源、冶金和化工工业中，在火力发电厂中，锅炉燃烧系统送粉管道内的煤粉浓度是一个

2、重要的参数，煤粉浓度的高低直接影响着各送粉管道的风粉均匀性，影响着炉内燃烧工况的稳定和锅炉燃烧效率。若煤粉浓度过高、风速过低，还会引起送粉管道堵管现象。因而寻求检测送粉管道中煤粉浓度的可靠寻段具有重要意义，它可以有效地提高燃烧经济性和安全性⑴。锅炉燃烧系统送粉管道中煤粉浓度测是一个技术难题，原因在于气固两相流动的复杂性。对于中间储仓式制粉系统，一些研究者利用风粉混合前后的热平衡原理测量送粉管道内煤粉浓度⑵，而对于直吹式制粉系统则不适用，因而寻求一种既适用于中间储仓制粉系统乂适用于直吹式制粉系统、方便易于实现的检测手段具有重要意义。由于燃烧系统送粉管道不可能只在一个水平面内走向，所

3、以它必定存在上升段，本文通过对上升管段中气粉混合物流经时阻力特性与煤粉浓度关系的理沦分析和简化3",得出了测量煤粉浓度的理论关系式，然后在多相流动试验台上进行气固两相流动阻力特性与煤粉浓度关系试验•经讨对试验结果的回归分析得出相应的测量模型。并在此实验研究的基础上，对其进行误差分析并指出影响测量准确度的因素，最后，提岀了采用在线检测的实现方法和作用。2.测量原理锅炉燃烧系统送粉管道屮的气粉混合物属干稀相气固两相流。由于垂直管道内气粉混合物速度和浓度比水平管道内均匀，因而采用垂直上升管段作为测试段⑹。假设在垂直上升段气固两相流为均匀气粉混合物，输送气流为充分发展的湍流，输送测试管段

4、为垂直上升管段的等速段，即忽略加速效应和入口、出口等影响，则垂直上升管测试段流过气固两相流吋压损与流过纯空气时压损△pg之比与固气比m关系可用Farbar公式表示为：如=1+K•加(1)式中△»、Apg——分别为气固两相流和纯空气流的压力损失Pa；m——固气质量比(煤粉浓度)kg/kg；K——比例系数对于稀相气力输送，空气流动产生的压力损失Am可以用同等条件下的纯空气流动压损表示，同时进一步忽略空气的重力项压降，这样可表示为：LV~(2)式屮纯空气流的摩擦系数；L——管长m；D——管径m;Pg——纯空气密度kg/m3；Vg——管内纯空气流速m/so空气的摩擦阻力系数入-可采用如下

5、经验式：=0.00544-0.396/Re,M(Re>2320)(3)式中Re-—雷诺数通过对气力输送过程中颗粒物料的压力损失与输送纯空气压力损失的理沦分析，得出比例系数K的一般表达式为SY(4)式中代——弗朗特数,F严V」莎B(4—1)©——固气速度比；Xs——固相颗粒群摩擦系数；Ut.——固相颗粒群悬浮速度m/so系数K跟气流速度、颗粒速度、气流摩擦系数以及输送管道布置状态等因素有关。对比例系数K用集中参数的方法进行简化，令:_2这样入Z为集中参数形式的颗粒群摩擦阻力系数表达方式，入2的引入使入S、e、Ut等难以确定的因素都包含在入7•中，这样使K的汁算式得到了简化，K可简

6、化为：(6)从上式可以看出，入Z已有成熟的经验公式，那么K值的求解就归结为求解入Z。通过国内外学析对粉料口的试验研究结果看，一般认为入Z为输送气流F「的函数，其基木形式为：图1试脸系统简图1纹笼给料机2垂直上升测试段3艇风分离掘4电子改圧机5送风机来的气源6至引风机式中：a,B——系数，由实验确定2.试验研究试验装置如图1所示，空气由送风机送入管道，由布置在风道内的翼型测速装置测量空气流速粉料从粉仓经绞笼式给料机进入风管，然后在文丘利管中均匀混合后，经过水平管段和垂直上升测试段，最后经旋风分离装置分离，分离下来的粉料进入粉仓，空气经引风机引出。管道内固气质量比由等速取样装置标定，

7、给料量的大小通过调速电机调节。试验所采用的粉料为电厂的煤粉，平均粒径d-67nm,密度-=1970kg/m',管径D=0.15m,上升测试段长度L=l.0m,气流流速人二15~35m/s,混合比沪0.23-2.89kg/kg,表1列出了原始测量数据和利用式⑴计算值K、计算值几、利用式(3)计算值入&、利用式(6)计算值入z。然后求表1中入2和，通过采用最小二乘法回归得:0.05370.1862将式⑻彳弋入式(6)10.05370.1862*Z这样利用装置测量稀相气力输送煤粉浓度的