超声法细度在线测量研究

发布时间：2020-07-25 21:04

【摘要】：目前,煤粉炉依然是我国火电厂应用最为普遍的锅炉类型之一,在煤粉气力输运的过程中,煤粉细度是电厂燃烧优化控制的核心参数之一。煤粉细度的精确测量对于锅炉的燃烧优化有着巨大的参考价值。超声波在工程领域应用非常广泛,具有非接触、自清洁等优点,在煤粉细度测量上具有很好的应用前景。本文研究的目的是验证超声法用于煤粉细度测量的可行性,主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)通过筛分法确定了三个电厂的煤粉粒径分布,考虑到煤粉的易扬尘、形状不规则、易吸湿以及长期堆积易自燃的特性,本文后续研究用相同粒径系列的玻璃微珠代替煤粉。(2)堆积状态下超声波信号衰减特性研究,选用不同频率的超声波通过不同粒径的玻璃微珠层,研究不同频率的超声波衰减系数与粒径之间的关系,结果表明:使用40kHz和80kHz这两种频率的超声波分别通过不同粒径的同一粒径的玻璃微珠层,其衰减系数差值在电厂煤粉粒径集中段40μm-120μm内存在单调对应关系,可用于粒径的测量。(3)模拟电厂煤粉管道内气力输运过程,设计并搭建了煤粉细度动态循环实验台以及配套的煤粉细度测量系统,完成了整个实验平台的调试工作。(4)在上述实验平台上进行不同混合粒径的超声波信号衰减特性实验,得到和颗粒堆积状态下相似的实验结果,即通过两种不同频率的超声波可以对不同的混合粒径进行区分,可用于电厂一次风管道煤粉细度的测量。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM621.2
【图文】：

显微镜法,取样头,情形

逦超声法煤粉细度在线测量研宄逡逑意图如图１．１所示。逡逑输运逦压差计Ｐｉ温度计逡逑管道逦！逦士逡逑取样头逦ＬｊＪ逦Ａ逡逑加热器￣￣Ｌｉ＿逦＿＾＜３＿逡逑＞ｋ邋ｔＭ逦流Ｍ计逦ｐ１－Ｌ｜逡逑曑逦１逦迦逡逑气流逦：ｒ－：逡逑图ｉ．ｉ取样筛分称重法原理示意图逡逑为了提高测量结果的准确性，要求在测量的过程中，流体速度保持稳定，并且取样逡逑头应该正对两相流的来流方向，不能发生偏斜。如果测量条件达不到上述要求，则测量逡逑出来的结果是有误差的，其误差的变化情况如图１．２所示。文献［１２］中对测量过程中的各逡逑种情形做了更加详尽的说明，在此不再赘述。逡逑取样筛分称重法的优点是测量结果准确，但是，要想表示真实的煤粉粒径分布，对逡逑取样位置的要求较高，另取样时工作环境非常差，测量具有较大的滞后性，无法做到实逡逑时测量’不能满足现在电厂对燃烧系统进行精细化管理的要求。逦逡逑ｖｖ0逦ｗ０逦ｗ０逡逑—逦＾？＼＼逦ｊ邋ｉｉｊｕ邋＾逡逑Ｗ逦Ｗ逦＞Ｖ逦＇邋ｗ逡逑取样速度逦Ｗ邋＝邋ｗ。逦ｗ邋＜邋ｗ0逦？Ｖ邋＞邋ｗ0逦ｗ邋＝邋ｗ0逡逑取样粉尘浓度逦准确逦偏高逦偏低逦偏低逡逑取样粉尘平均直径逦准确逦＾逦＾逦变小逡逑图１．２取样头各种测量情形逡逑１．３．２显微镜法逡逑到目前为止，显微镜法依然是为数不多的能对单个颗粒进行测量的方法之一，除了逡逑可以测量粒径的大小

原理图,光散射法,原理图

１．３．３基于Ｍｉｅ散射理论丨叫４丨的多相流粒径测量方法逡逑１．３．３．１光散射？法逡逑如图１．３所示，当光束（比如激光）通过待测的气－固两相流时，在远处的光靶上，逡逑会出现颗粒群的衍射图形，并且颗粒的大小分布与光靶上的衍射图形是一一对应的。通逡逑过衍射理论可知，衍射图形就是激光通过两相流中的单个颗粒时衍射结果的简单叠加。逡逑将光靶上的光信号转化为电信号，通过测量得到的电信号的强弱分布，也就是衍射光强逡逑分布，结合优化理论，就可以计算出两相流中固体颗粒的大小和分布情况［１５］。逡逑衍射式激光粒度仪［１６］就是基于光散射法的理论制造的，现在己经在两相流固体粒度逡逑的测量上得到了应用。逡逑逦邋ｒ逦＿逦Ｉ利叶透镜逦恍逡逑空间滤、被测费粒逡逑ｒ＿逦逦１逡逑计算机｜Ｌ１逦Ｉ—逦逦逡逑ＬＩＺＭ邋—逡逑图１．３光散射法原理图逡逑１．３．３．２光脉动法逡逑蔡小舒等［１７］通过光脉动法测量煤粉管道内煤粉颗粒的粒径，基本原理如下：利用一逡逑定表面积的光束照射气－固两相流时，因为固体颗粒对光束的散射与吸收会造成照射光逡逑束的衰减。在被光束照亮的部分

两相流,光脉动法,固体颗粒,单色光束

通过式（１．４）可知，当减小禹，即使用细的光束时，照射到的固体颗粒也将变少，Ｎ逡逑木减小到一定程度后，可以假定照射到的固体颗粒是随机出现的。山式（１．５）ｎＵｌｌ，得到逡逑的透射光强信号／会出现脉动信号。如图１．５所示。图屮当出现固体颗粒是，就会出现逡逑衰减，衰减的程度与颗粒数与颗粒直径有关，这样就可以建立三者之间的关系，通过假逡逑定颗粒数模型，根据脉冲信号就ｎ丨以得到颗粒的直径。逡逑５逡逑

【参考文献】