一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113739847A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111005042.0(22)申请日2021.08.30(71)申请人中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院地址710018陕西省西安市经济技术开发区凤城七路155号(72)发明人赵斯楠(74)专利代理机构北京中南长风知识产权代理事务所(普通合伙)11674代理人穆丽红(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统及方法(57)摘要本发明涉及一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统及方法，该系统包括混合单元及测量单元；混合单元包括用于与落煤管连接的发光粉末落粉管，发光粉末落粉管连接有发光粉末料仓，发光粉末料仓设有用于调节落粉量的调节门，发光粉末料仓内布置有用于发光粉末吸收光的照明装置；测量单元包括在一次粉管上设置的一段透明管道，透明管道外侧四周布置有高速摄像机，高速摄像及与控制模块及图像处理单元连接。本发明可以在不接触煤粉气流的情况下，用一套设备即可准确测量煤粉气流的流量及流速，具有较高的可靠性。测得煤粉气流的流量即流速后，运行人员可根据测量结果对各支粉管的流量及流速进行调整，从而保证锅炉的安全稳定运行。CN113739847ACN113739847A权利要求书1/1页1.一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统，其特征在于，包括混合单元及测量单元；所述混合单元包括用于与落煤管连接的发光粉末落粉管，所述发光粉末落粉管连接有发光粉末料仓，所述发光粉末料仓设有用于调节落粉量的调节门，所述发光粉末料仓内布置有用于发光粉末吸收光的照明装置；所述测量单元包括在一次粉管上设置的一段透明管道，所述透明管道外侧四周布置有高速摄像机，所述高速摄像机与控制模块及图像处理单元连接；所述发光粉末料仓用于通过所述发光粉末落粉管向落煤管送入发光粉末，使发光粉末落入磨煤机与煤粉充分混合后进入各支一次粉管；所述高速摄像机用于连续对一次粉管内流动状态进行拍摄，并将拍摄的图片传输至所述图像处理单元；所述控制模块用于控制所述高速摄像机的拍摄参数，包括快门时间、感光度、拍摄时间；所述图像处理单元用于：通过图像识别算法获得每张照片中发光区域的面积占比，并取多张照片的平均值以减少误差，通过对比每支一次粉管上发光区域的面积占比，获得不同粉管之间的煤粉流量比例，基于煤粉流量总量求得各支一次粉管的煤粉流量；通过降低高速摄像机的快门速度，获得发光粉末的轨迹长度，用轨迹长度除以曝光时间，便得到发光粉末的流速，即煤粉气流的流速。2.一种应用权利要求1所述系统测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的方法，其特征在于，包括：当需要测量煤粉流量时，打开所述调节门，使发光粉末落入磨煤机，在一次风和磨辊的作用下与煤粉充分混合，并由一次风送入各支一次粉管中，同时将高速摄像机调整为流量测量模式，通过提高快门速度和感光度，以保证发光点清晰，以5‑10秒为间隔拍摄数张照片，并将照片传输至所述图像处理单元，通过所述图像处理单元将所有照片中发光点的面积占比进行计算并取平均值，通过对比各支一次粉管发光点的占比，求得各支一次粉管的煤粉流量；当需要测量煤粉流速时，将高速摄像机调整为流速测量模式，通过降低快门速度，拍出发光点的运行轨迹，以5‑10秒为间隔拍摄数张照片，并将照片传输至所述图像处理单元，通过图像处理单元将所有照片中发光点的运动轨迹长度进行计算并取平均值，除以快门时间，求得发光粉末的流速，即煤粉气流的流速。2CN113739847A说明书1/4页一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统及方法技术领域[0001]本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种测量锅炉煤粉管道煤粉浓度及速度偏差的系统及方法。背景技术[0002]电站煤粉锅炉中，一次风携带煤粉通过一次粉管进入锅炉进行燃烧。由于同一台磨煤机对应的几支一次粉管走向不同，因而阻力也不同，各支粉管煤粉气流的流速及流量便会存在偏差，这会导致炉内燃烧出现偏斜，进而引起炉内热负荷不均匀、煤粉燃烧不充分、受热面超温等一系列问题，而由于煤粉气流流速较低导致一次粉管积粉自然的现象也时有发生。另一方面，由于煤粉气流为气固两相流，且流量及流速较高，因而准确测量煤粉气流的流量及流速一直是行业难题。由于无法准确测量，运行人员也难以进行相应调整，这成为制约锅炉安全经济运行的重要因素。[0003]对于测量煤粉气流的流速，现有技术主要是在粉管内部安装测量元件，测量气流的动压及静压，并将压力测量结果传输到测量仪器中，通过测量仪器计算得到气流的风速。虽然安装在粉管内部安装测量元件形式各异，但其测量原理基本一致。对