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专利名称：发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种清洁燃烧测量领域，特别涉及一种适用于火力发电厂锅炉输粉系 统煤粉分相燃烧的浓度在线测量装置及控制方法。
背景技术：
目前我国大部分电力能源是依靠燃煤发电，是由火力发电站提供的。煤炭能源是 有限能源，而且是污染性能源，所以合理优化电站锅炉输粉系统煤粉和空气量的配比，实现 分相(浓相和淡相)燃烧，改善燃烧工况，提高热效率、降低NOx生成，确保低负荷稳燃是十 分重要的。因此，研究与开发分相燃烧煤粉浓度在线测量及控制系统，实现燃煤锅炉中分相 的煤粉浓度在线测量和实时控制及调整，促进浓淡两相燃烧技术的研究与推广，对于节能 减排战略具有重大而深远的意义。现有的浓淡燃烧器是在传统发电厂锅炉圆筒型输粉系统基础上的改进，为方形管 道的输粉系统，由煤粉管道、煤粉浓淡相分离器组成，通过事先调节好分离器挡板的偏转角 度，来控制方形管道中煤粉的浓淡，实现浓淡分相燃烧，改善燃烧工况，提高热效率。但是 该方形管道输粉系统中分离板的偏转角度是靠工人的经验判断的，没有定量性的可操作技 术。

发明内容
针对现有的浓淡相燃烧器技术，考虑到分离板的偏转是依靠简单的经验进行判 断，以及分离板的偏转角度并不能实现实时控制等缺点。从而提出一种煤粉浓淡相浓度实 时监测装置及控制方法。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种发电厂煤粉分相 燃烧浓度在线测量装置，包括设置在矩形管道中的浓淡分离器，其特征在于，所述矩形管道 根据煤粉流动方向分为煤粉分离段和煤粉测量段，浓淡分离器横向设置在分离段，煤粉测 量段设有纵向隔板将测量段分为淡相和浓相两个过道，每个过道两侧壁各设有一对带金属 电极的壁面传感器，每对传感器的金属电极所感应到的电容信号连接至一个单片机，该单 片机连接一个控制器输出控制信号到所述浓淡分离器。上述方案中，所述的壁面传感器包括一个陶瓷片，其相对过道的一面上覆有金属 电极。所述陶瓷片由氧化铝材料制成，所述金属电极是采用钼锰金属化工艺将钼锰粉烧结 在陶瓷基体上再镀一层镍所形成。所述浓淡分离器包括的三个横向等间隔分布在分离段的分离板，每个分离板设有 通过矩形管道底部的转轴连接一个电机，该电机受控制器控制可驱动该分离板原位偏转60度。利用上述分相燃烧浓度在线测量装置实现煤粉分相燃烧浓度的控制方法，包括下 述步骤通过安装在淡相和浓相两个过道的一对壁面传感器，分别采集所述过道壁面传感 器金属电极间的电容量输入到单片机，该电容量反应了流经浓、淡相过道的煤粉燃烧的浓度参数；单片机把采集到反应浓、淡相过道的煤粉燃烧浓度参数的信号进行数据处理，并与 预先设定的标准浓度参数进行比较或计算，然后输出控制参数到控制器，最后由控制器输 出执行信号送入浓淡分离器，浓淡分离器改变浓、淡相过道的煤粉燃烧的浓度，从而实现对 煤粉管道浓淡相的实时准确的控制。本发明优点是，通过采集方形输粉管道中电极的电容信号对浓淡煤粉浓度进行实 时监测，并经单片机数据处理及控制器，对分离板的偏转角度进行实时控制，从而可以实现 改善燃烧工况，提高热效率的目的，达到煤粉燃烧的最优化目标。


图1为本发明煤粉分相燃烧浓度在线测量装置的结构示意图。图2为图1中的壁面传感器结构示意图。图3为图1装置的测量及控制原理图。图1至图3中1、矩形管道；2、分离板；3、壁面传感器；4、纵向隔板；5、淡相过道；
6、浓相过道；7、金属电极；8、安装孔；9、陶瓷片。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。如图1、图3所示，一种发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，包括设置在矩形 管道1中的浓淡分离器，矩形管道根据煤粉流动方向分为煤粉分离段A和煤粉测量段B。浓 淡分离器由三个横向等间隔分布在分离段的分离板2组成，每个分离板设有通过矩形管道 底部的转轴连接一个电机(图中未画出)，该电机受控制器控制可驱动该分离板2原位偏转 60度。煤粉测量段B设有纵向隔板4将测量段分为淡相和浓相两个过道5、6，每个过道两 侧壁各设有一对带金属电极7的壁面传感器3，每对传感器的金属电极7所感应到的电容信 号连接至一个单片机，其中淡相过道传感器感应的电容信号为Cl ；浓相过道传感器感应的 电容信号为C2。单片机连接一个控制器输出控制信号到与三个分离板2矩形管道底部的转 轴连接的三个电机上。如图2所示，壁面传感器3包括一个陶瓷片9，其相对过道的一面上覆有金属电极
7。该陶瓷片9由氧化铝材料制成，金属电极7是采用钼锰金属化工艺将钼锰粉烧结在陶瓷 片9的陶瓷基体上再镀一层镍所形成。为了减低成本，本发明在纵向隔板4上可只安装一 个陶瓷板9，在该陶瓷板上两面均金属化有电极7(图3)，这样分别可与淡相过道5、浓相过 道6靠外侧壁陶瓷板上的电极构成对电极，通过三个壁面传感器就可以测量煤粉燃烧浓淡 两相的电容参数。利用图1所示分相燃烧浓度在线测量装置实现煤粉分相燃烧浓度的控制方法，包 括下述步骤通过安装在淡相和浓相两个过道5、6的一对壁面传感器3，分别采集所述过道 壁面传感器金属电极7间的电容量Cl、C2输入到单片机，该电容量反应了流经浓、淡相过 道5、6的煤粉燃烧的浓度参数；单片机把采集到反应浓、淡相过道的煤粉燃烧浓度参数的 信号进行数据处理，并与预先设定的标准浓度参数进行比较或计算，然后输出控制参数到 控制器，最后由控制器输出执行信号送入三个小电机，电机的转动带动各自的分离板2原位偏转，进而可改变流经浓、淡相过道5、6的煤粉燃烧的浓度，实现对煤 粉管道浓淡相的实 时准确的控制。
权利要求
一种发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，包括设置在矩形管道中的浓淡分离器，其特征在于，所述矩形管道根据煤粉流动方向分为煤粉分离段和煤粉测量段，浓淡分离器横向设置在分离段，煤粉测量段设有纵向隔板将测量段分为淡相和浓相两个过道，每个过道两侧壁各设有一对带金属电极的壁面传感器，每对传感器的金属电极所感应到的电容信号连接至一个单片机，该单片机连接一个控制器输出控制信号到所述浓淡分离器。
2.如权利要求1所述的发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，其特征在于，所述的 壁面传感器包括一对陶瓷片，其相对过道的一面上覆有金属电极。
3.如权利要求2所述的发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，其特征在于，所述陶 瓷片由氧化铝材料制成。
4.如权利要求3所述的发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，其特征在于，所述金 属电极是采用钼锰金属化工艺将钼锰粉烧结在陶瓷基体上再镀一层镍所形成。
5.如权利要求1所述的发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置，其特征在于，所述浓 淡分离器包括的三个横向等间隔分布在分离段的分离板，每个分离板设有通过矩形管道底 部的转轴连接一个电机，该电机受控制器控制可驱动该分离板原位偏转60度。
6.一种发电厂煤粉分相燃烧浓度在线控制方法，该方法是基于权利要求1所述的发电 厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置实现的，包括下述步骤通过安装在淡相和浓相两个过 道的一对壁面传感器，分别采集所述过道壁面传感器金属电极间的电容量输入到单片机， 该电容量反映了流经浓、淡相过道的煤粉燃烧的浓度参数；单片机把采集到反映浓、淡相过 道的煤粉燃烧浓度参数的信号进行数据处理，并与预先设定的标准浓度参数进行比较或计 算，然后输出控制参数到控制器，最后由控制器输出执行信号送入浓淡分离器，浓淡分离器 改变浓、淡相过道的煤粉燃烧的浓度，从而实现对煤粉管道浓淡相的实时准确的控制。
全文摘要
本发明公开了一种发电厂煤粉分相燃烧浓度在线测量装置及控制方法，测量系统包括设置在矩形管道中的浓淡分离器，其特征在于，所述矩形管道根据煤粉流动方向分为煤粉分离段和煤粉测量段，浓淡分离器横向设置在分离段，煤粉测量段设有纵向隔板将测量段分为淡相和浓相两个过道，每个过道两侧壁各设有一对带金属电极的壁面传感器，每对传感器的金属电极所感应到的电容信号连接至一个单片机，该单片机连接一个控制器输出控制信号到所述浓淡分离器。通过两对电极测量探头可以测量煤粉燃烧浓、淡两相的参数，然后把参数输入单片机，从控制器输出信号控制分离器动作，从而可以实现改善燃烧工况，提高热效率的目的，达到煤粉燃烧的最优化目标。
文档编号G01N27/22GK101832577SQ201010157148
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者张晓鹏, 惠世恩, 胡红利, 赵欣新, 高享想 申请人:西安交通大学