一種煤粉氣流的速度測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種煤粉與空氣混和物的流動速度測量方法，尤其是一種直吹式制粉 系統的煤粉管道中煤粉氣流的速度測量方法。
【背景技術】
[0002] 在電力、能源、石油、化工、建材等領域，煤粉鍋爐作為產生高溫高壓蒸汽的動力設 備而被廣泛采用。在燃煤鍋爐及其輔助系統中，原煤被磨制成為煤粉并被氣流輸送進入爐 膛燃燒，放出熱量，加熱鍋爐受熱面中的工質產生蒸汽。
[0003] 煤粉氣流的流動速度是煤粉鍋爐穩定運行的重要參數，準確測量與控制煤粉氣流 的速度是保證燃煤鍋爐運行安全性與經濟性的關鍵技術之一。
[0004]由于煤粉氣流中煤粉的存在，插入式的測量元件很快就會被堵塞或磨損，測量的 準確性和可靠性無法保證，使用維護都比較困難。文丘里管是一種非插入式的測量元件，在 潔凈氣流的速度測量方面得到了廣泛的應用。對于在煤粉氣流測量中應用文丘里管，目前 的研究和探索集中于使用長頸的文丘里管，需要由收縮段和擴張段兩節文丘里管共同組成 測量段，這樣的文丘里管有一個較長的喉部，這就使測量段長度大大增加，一來增加了額外 的阻力，二來也使管道布置困難，在設備現場可能無法布置安裝過長的測量管段。在應用這 樣的系統進行測量時需要兩段文丘里的差壓來計算煤粉濃度和氣體流量，增加了測量的復 雜性，加大了設備維護的負擔。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術存在的缺點，本發明具體公安了一種煤粉氣流的速度測量方 法。
[0006] 本發明采用的技術方案如下：
[0007] -種煤粉氣流的速度測量方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1在煤粉管道中安裝僅包括收縮段的文丘里管；
[0009] 步驟2獲得步驟1所述的文丘里管的差壓系數k、測量常數f;
[0010] 步驟3確定煤粉氣流所流經的管道橫截面面積A;
[0011] 步驟4測量煤粉氣流溫度T，確定煤粉氣流密度P;
[0012] 步驟5獲得煤粉的質量流量mp ;
[0013] 步驟6測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓APm，且確定煤粉氣流的速度V。
[0014] 所述的步驟2中所述的差壓系數k的測量方法如下：
[0015] 在實驗條件下測量空氣流過文丘里管時的速度V。和文丘里管的差壓AP。，根據氣 流溫度T。計算出此時的氣流密度P。，由
[0016]氣：⑴:
[0017]得到差壓系數k。
[0018] 所述的步驟2中所述的測量常數f?的測量方法如下：測量濃度為i!。的煤粉氣流 以相同速度V。流過文丘里管時的差壓APm。，由
[0019]
[0020] 得出測量常數f。
[0021] 步驟4所述的測量氣流溫度T是通過放置在氣流中的熱電偶進行測量，在文丘里 管的入口處設有多個氣流溫度測點，進而求平均值地獲得氣流的溫度T。
[0022] 步驟4確定氣流密度P的方法如下：
[0023] 將測量氣流溫度T，帶入到公式（3)得出：
[0024] 歷
[0025] 所述的步驟5通過制粉系統的出力情況獲得煤粉的質量流量mp方法如下：
[0026] 通過為磨煤機供煤的稱重式的給煤機實時顯示原煤流量，根據質量守恒，原煤流 量等于煤粉的質量流量，即獲得測量段的煤粉的質量流量mp。
[0027] 所述的步驟6中獲得煤粉氣流的速度V的方法如下：
[0028] 測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓APm，通過（4)式計算煤粉氣流的速度V
[0029]
[0030] 本發明的有益效果如下：
[0031] 本發明的測量方法使用僅包括收縮段的文丘里管完成流速測量，提出了一種針對 僅包括收縮段的文丘里管的煤粉氣流的速度測量方法，由于測量段的長度大為縮短便于在 設備現場的安裝與應用，此外，由于只需要一個測量段，系統阻力顯著降低，有利于提高機 組的運行經濟性。
[0032] 此外，此測量方法使用一段文丘里管的差壓來測量煤粉氣流的速度，簡化了測量 環節，測量方法簡便易行。本發明的測量方法避免了兩段文丘里管的測量誤差的疊加，有利 于提高測量精度。本方法只需測量一段文丘里管的差壓，減少了煤粉氣流的測量元件，提高 了測量的可靠性。
【附圖說明】
[0033] 圖1長頸文丘里不意圖；
[0034] 圖2本發明所用文丘里管；
[0035] 圖3測量系統示意圖；
[0036] 圖中：1給煤機，2磨煤機，3煤粉管道，4溫度測點，5文丘里管測量段。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖對本發明進行詳細說明：
[0038] 對于圖2所示的文丘里管，在只有空氣流過時，其測量段差壓與氣流速度有如下 關系：
[0039] ~k~pvz (5)
[0040] 式中，A pa為空氣流過文丘里管時的測量段差壓，Pa;
[0041]k為文丘里管的差壓系數，由試驗確定；
[0042] P為氣體的密度，kg/m3 ;
[0043]V為氣流速度。
[0044] 在煤粉氣流以相同速度流過該文丘里管時，測量段的差壓APm與只有空氣流過時 的差壓APa的關系可以表不為：
[0045]
[0046] 式中，f為文丘里管的測量常數，由試驗確定；
[0047] P煤粉氣流的煤粉濃度，即煤粉氣流中煤粉與空氣的質量比，kg/kg ;
[0048] 對于燃煤電廠直吹式的制粉系統，煤粉濃度P可以根據煤粉質量流量和氣流速 度計算得到：
[0049] ~ W
[0050] 式中，mp為煤粉的質量流量，kg/s ;[0051] A為管道截面面積，m2 ;[0052] ^ /1' /0、
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]
[0058] 具體的測量系統如圖3所示：給煤機1與磨煤機2相連，磨煤機2出口的煤粉管道 3上安裝有文丘里管，在文丘里管上包括一段文丘里管測量段5,溫度測點4安裝在文丘里 管的入口處測量段5的前面；具體的煤粉氣流的速度測量方法如下：
[0059] 步驟1在實驗室通過實驗獲得文丘里的差壓系數k和測量常數f，由管道尺寸計算 管道面積A;
[0060] 差壓系數k的測量方法如下：
[0061] 在實驗條件下測量空氣流過文丘里管時的速度V。和文丘里管的差壓AP。，根據氣 流溫度T。計算出此時的氣流密度P。，由
[0062]
[0063] 得到差壓系數k。
[0064] 測量常數f的測量方法如下：測量濃度為P。的煤粉氣流以相同速度V。流過文丘 里管時的差壓A。，由
[0065]
[0066] 得出測量常數f。
[0067] 步驟2測量氣流溫度T，確定氣流密度P ;
[0068] 測量氣流溫度T是通過放置在氣流中的熱電偶進行測量，在直吹式制粉系統中設 有多個氣流溫度測點，進而求平均值地獲得氣流的溫度T。
[0069]確定氣流密度P的方法如下：
[0070] 將測量氣流淵度T,帶入到公式⑶得出：
[0071]
[0072] 步驟3通過制粉系統的出力情況獲得煤粉的質量流量mp;
[0073] 直吹式制粉系統設有稱重式的給煤機能夠顯示實時的原煤流量，根據質量守恒， 原煤流量就等于煤粉的質量流量，即獲得測量段的煤粉質量流量mp。
[0074] 步驟4測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓APm，通過（4)式計算煤粉氣流的速度 V。
[0075]
[0076] 下面結合一個具體的實施例進行說明：
[0077] 某文丘里管在只有空氣流過時的差壓系數經標定為k=0. 56,其測量系數經實驗確 定為f= 0? 8,由管道直徑（0? 4米）計算得到管道面積A為0? 1256m2。
[0078] 測量氣流溫度為75°C，計算出氣流密度P為1. 014kg/m3,由制粉系統運行情況得 到管道的煤粉流量mp為1. 6kg/s。
[0079]
[0080] 由（7)式計算得到的煤粉氣流流速見下表。
[0081]
[0082] 在煤粉質量流量變化時，測得的速度也會發生變化，速度受到測量段的差壓和煤 粉質量流量的影響，此時的煤粉氣流速度可按（9)式計算：
[0083]
[0084] 當氣流溫度變化時，氣流密度也發生變化。在密度、煤粉流量都在實時變化時，煤 粉氣流的速度為：
[0085]
[0086] 上式與（7)式共同使用即可得出實時的流動速度。
【主權項】
1. 一種煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟1在煤粉管道中安裝僅包括收縮段的文丘里管； 步驟2獲得步驟1所述的文丘里管的差壓系數k、測量常數f; 步驟3確定煤粉氣流所流經的煤粉管道的橫截面面積A; 步驟4測量煤粉氣流溫度T，確定煤粉氣流密度P; 步驟5獲得煤粉的質量流量mp; 步驟6測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓APm,且確定煤粉氣流的速度V。2. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：所述的步驟2中所述 的差壓系數k的測量方法如下： 在實驗條件下測量空氣流過文丘里管時的速度V。和文丘里管的差壓AP。，根據氣流溫 度T。計算出此時的氣流密度P。，由得到差壓系數k。3. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：所述的步驟2中所述 的測量常數f的測量方法如下；測量濃度為y。的煤粉氣流W相同速度V0流過文丘里管時 的差壓APm。，由得出測量常數f。4. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：步驟4所述的測量氣 流溫度T是通過放置在氣流中的熱電偶進行測量，在文丘里管的入口處設有多個氣流溫度 測點，進而求平均值地獲得氣流的溫度T。5. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：步驟4確定氣流密度 P的方法如下： 將測量氣流溫度T，帶入到公式（3)得出：(3) 。6. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：所述的步驟5通過制 粉系統的出力情況獲得煤粉的質量流量mp方法如下： 通過為磨煤機供煤的稱重式的給煤機實時顯示原煤流量，根據質量守恒，原煤流量等 于煤粉的質量流量，即獲得測量段的煤粉的質量流量mp。7. 如權利要求1所述的煤粉氣流的速度測量方法，其特征在于：所述的步驟6中獲得 煤粉氣流的速度V的方法如下： 測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓APm,通過（4)式計算煤粉氣流的速度V (4) 。
【專利摘要】本發明公開了一種煤粉氣流的速度測量方法，包括以下步驟：步驟1在煤粉管道中安裝僅包括收縮段的文丘里管；步驟2在實驗室通過實驗獲得的差壓系數k和測量常數f，由管道尺寸計算管道面積A；步驟3測量氣流溫度T，確定氣流密度ρ；步驟4通過制粉系統的出力情況獲得煤粉的質量流量mp；步驟5測量煤粉氣流流過文丘里時的差壓ΔPm，且確定煤粉氣流的速度V。此測量方法使用一段文丘里管的差壓來測量煤粉氣流的速度，簡化了測量環節，測量方法簡便易行。本發明的測量方法避免了兩段文丘里管的測量誤差的疊加，有利于提高測量精度。本方法只需測量一段文丘里管的差壓，減少了煤粉氣流的測量元件，提高了測量的可靠性。
【IPC分類】G01P5/14
【公開號】CN105004879
【申請號】CN201410157629
【發明人】楊興森
【申請人】國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2014年4月17日