煤粉测量方法总结精选版

煤粉测量方法总结 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

热平衡法 热平衡法是根据能量守恒定律而发展出来测量煤粉浓度的一种方法。选取输粉管道上混合前后的一段距离为研究对象，温度为T coalpowder 的煤粉进入送粉管后，

被温度为T hotwing 的热空气边加热边向前输送，在此过程中，热空气不断被冷

却，煤粉颗粒不断被加热，经过一段时间后煤粉与热空气达到了平衡温度T mixture 。根据能量守恒定律可得：

Q mixture =Q hotwing +Q coalpowder

将上式中各热量分别用温度、比热容、煤粉浓度表示，展开后可得出煤粉浓度的计算表达式：

μ

=K Q QQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ −Q ′QQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ Q ′QQQQQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ −Q QQQQQQQQQQ ∗Q QQQQQQQQQQ

−u

式中，μ为煤粉浓度

T hotwing ，T coalpowder ，T mixture —分别代表混合前热风温度、混合前煤粉温度、混合物温

度

C hotwing ,C coalpowder —分别代表混合前热风比热、煤粉比热

C hotwing ’，C coalpowder ’—分别代表混合后热风比热、煤粉比热

u —由于散热等因素引起的煤粉浓度损失

K —相对系数

虽然很多火电厂利用热平衡法测量煤粉浓度，但是该方法存在几个很难解决的缺陷：

1） 适用范围

该方法只适用于中间仓储式制粉系统的热风送粉。对于乏气送粉和直吹式制粉系统，热风与煤粉混合前后温度几乎不变，因此热平衡法无能为力，而我国目前使用较多的是直吹式制粉系统。

2）存在滞后性

在实际应用中，煤粉颗粒温度与热风温度达到一致需要一段比较长的时间。

3）对测点的布置要求较高

利用热平衡法精确测量煤粉浓度关键在于如何取混合温度T mixture 的测点位置，

取在不稳定换热区或远离平衡点的位置都会对造成比较大的测量偏差。 激光法

当激光通过由煤粉和空气混合而成的气固二相流时，将会同时受到煤粉粒子和空气分子的散射与吸收。而煤粉的吸收率相当接近黑体，它们对光波的衰减作用非常强，其等效直径是空气分子有效直径的若干数量级之多。因此，空气分子的散射与吸收作用对测量结果影响微乎甚微，可忽略不计，我们只需研究煤粉对激光的散射与吸收即可。设输粉管道的宽度为L ，激光入射功率为P 1，透出管道后的功率为P 2，则有 Q 2Q 1

=T =Q −QQ

式中，T为透过率；a为衰减指数，其中a=Nc（），Nc为煤粉粒子的数密度，为煤粉的散射截面，为煤粉的吸收截面。

当粒子直径控制在一个平均值附近时，和为常数，此时的衰减系数只与粒子的数密度成正比，测出粒子数密度后，就可计算出粒子的质量密度。因此，通过测量激光穿过煤粉管道的透过率就可以测得相应的煤粉浓度。

但是目前工厂一般不采用激光法测量煤粉参数，因为它属于接触测量，煤粉在流动过程中，激光探头很容易受到煤粉的污染而磨损，而且测量装置的成本比较高。

微波法

其基本原理是利用输粉管内煤粉对微波的吸收、衰减作用来测量煤粉的浓度。用法兰将一段测量管装接在输粉管的管道中，其中测量管的材料与直径均和输煤管的相同。将微波发射器和微波接收器沿煤粉流动方向按一定角度（>90o）对应倾斜布置在测量管的同一侧管壁上，当测量管内只有空气没有煤粉流过时，空气可被认为是理想介质，微波穿过空气不会产生衰减；当测量管内有煤粉流过时，微波将会与煤粉颗粒发生碰撞，从而引起铁氧体元素自旋效应，进而造成微波的衰减。通过微波的衰减大小与煤粉浓度之间的特性，利用实验测量出微波衰减随煤粉浓度的变化关系，这两者之间是一种单调曲线的关系，所以就可唯一确定出煤粉浓度数值。

虽然微波法在实验研究已有了应用，但其测量装置目前还处于研制状态，还无法广泛应用在工厂企业中。而且测量设备的安装对精度要求比较高，测量管道内无可避免地存在测量死区。

超声波法

在输送煤粉管道的两个对应表面安装超声波传感器：第1对超声波传感器用来测定超声脉冲沿两个方向（与计算流速的流向约成45°）的传输时间。平装的第2对超声波传感器用来测定垂直于流向传输的超声衰减，其衰减受到空气紊流和煤粉浓度两者影响。为了比较准确地测量煤粉的浓度，需要对紊流效应进行校正。在实际的测量中，可用β射线透射计予以校准。这样，就可以通过测量煤粉的流速和浓度进而推导出煤粉的质量流量。由于传感器的价格比较低廉，可以成对地增加超声波传感器的使用数量，从而测量输送煤粉管道的煤粉浓度再取平均值。目前此法工业应用中已有实例。大型闭环煤粉循环实验装置上的试验表明，在恒定气流流速下，浓度范围为0.1—1.0mg/cm3时，测量精度在5%以内。

超声波法在煤粉低速测量时灵敏度较差，而且目前还处于研制阶段。

光—电检测法

光电检测法测量气—固两相流中固体微粒浓度、速度是用光纤做探头，把光束引入测量区，测得运动微粒对光的感应信号，再将该信号经光—电转换、模—数转换后即可进行计算、分析，最终得到微粒的速度、浓度值。在浓度测量时，光纤探头直径通常要比测速光纤的大一些，以便有足够大的光照面积，使测到的信号是一个局部多项微粒的集合反映。目前采用的基本形式有：反射式和透射式。测量中、低浓度时，采用发光和接收光多股光纤随进混合分布方式，在测量有效区内前层和后层微粒都能被光照射,其光反射信号都能很好地被接收光纤所吸收，测量信号较真实地反映了—个小体积内微粒的浓度。测量高浓度时，采用组合光纤探头利用随机混合分布式，这样光纤有效测量区很靠近端面，把两束这样的光纤端面前后错开一定距离，就能使两束光纤一束测前排