粉时，风管道阻力或喷口阻力上升，而实际风速降低。当风速为时，风压指示为最大值，风压指示恰好与实际相反，使得运行人员无法正确判断和处理。要想实现次风速在线监测准确测量，需要选择合适次风速测量方法，直吹式制粉系统燃煤锅炉测量实际上是气固两相流流速测量，其关键是测量元件防磨与防堵技术。电站锅炉风速测量影响因素主要有以下三点第章绪论气流性质多样性。压力与温度参数高低气流含粉量多少流体粘度差别单相流体与多相流体区别等,这些物性会影响流体状态,在流速测量中必须考虑,但又很难精确。管路系统多样性。管道直与弯区别圆截面与非圆截面区别直管段长短不样等，这些都会影响流动状态，使流速测量复杂化。流动状态多样性。由于以上流体物性和管道特性不同会影响到流体流动状态,如旋转流和脉动流层流紊流流动是否达到充分发展等。以上三种影响流速测量因素，使得电站锅炉风速测量难度较大，特别目录第章绪论课题研究背景和意义锅炉次风监测意义直吹式制粉系统风速在线监测现状国内外研究和应用现状锅炉次风含粉气流流速主要测量方法介绍各种测量技术性能对比本课题主要研究工作第二章基于压差法气体流速测量原理压差法气体流速测量原理基于压差法气体流速测量技术实现含粉气体流速准确测量必要条件第三章自清灰风速测量元件研制靠背式自清灰风速测量元件设计靠背式自清灰防堵结构设计测量探头防磨设计带清灰结构风速测量元件风洞测试测试目和方法测试环境和计算理论依据测试结果评价参数说明被测测量元件主要几何参数被测参数及采用仪器仪表风洞测试结果及分析风速测量范围测定风速与流量系数线性度测试风速信号重复性测定风速信号稳定性测试清灰杆对风速测量干扰性测定风洞测试结论第四章体化自清灰风速在线监测装置设计测量与信号处理体化设计变送器选型体化连接结构设计体化自清灰风速在线监测装置加工成品体化设计与传统结构比较系统结构比较体化设计优缺点分析第五章体化自清灰风速在线监测应用与分析锅炉及燃烧设备规范锅炉次风速在线监测现状锅炉次风速在线监测系统设计硬件配置及安装数采及软件组态现场标定和验证试验前准备主要试验仪器避免冒粉问题解决方法锅炉冷态下标定和验证试验试验目试验条件及要求试验步骤锅炉热态验证试验锅炉热态试验目锅炉热态试验条件及要求锅炉热态试验步骤试验结果与分析冷态试验结果与分析热态试验结果与分析含粉气流密度修正计算含粉气流密度计算推导全自动煤粉实时取样系统应用带气流密度修正风速计算与分析体化自清灰风速在线监测系统应用效果第六章总结与建议参考文献致谢第章绪论第章绪论课题研究背景和意义锅炉次风监测意义电厂燃煤锅炉在燃烧过程中，炉内空气动力工况优劣对炉内结焦管屏局部过热燃烧器喷口烧损及水冷壁高温腐蚀等系列安全问题都有直接影响。同时对煤粉燃烧效果飞粉可燃碳损失及锅炉效率都有直接影响。对辐射受热面影响燃烧器喷口风速不均，将导致炉内煤粉浓度各角差别较大，最终导致整个炉内温度场不均，从而使受热面管屏之间产生热偏差，容易引起局部过热。对炉水结垢影响炉水结垢内因是炉水水质，外因是水冷壁热负荷偏差。当炉内热流场分布不均时，火焰中心偏斜，些区域水冷壁热负荷偏高，再加上炉水水质不好，就容易引起水冷壁水侧结垢壁温上升，最终导致向火侧腐蚀。对煤粉炉燃烧效果影响燃烧器运行过程中，如次风风速偏低，则燃烧器处于缺风状态，煤粉颗粒不易燃尽，导致飞粉可燃碳损失增加，而且风速偏低时，煤粉浓度偏高，煤粉着火点提前，使燃烧器区域周围呈还原性气氛，容易引起喷口烧损及结焦问题。相反，次风喷口风速偏高，煤粉浓度降低，燃烧器处于缺煤状态，煤粉着火推迟，对于着火稳定性不利。同时，风速太大导致炉膛出口空气过剩系数增加，排烟热损失增加，影响锅炉效率。对次风管道影响燃烧器运行过程中，次风管道内风速不得低于，尤其是对于旋风液态排渣炉来讲，因次风管道接近垂直上升爬坡，最低风速不能低于。如果对次风风速监测不准确，极易造成次风管道内堵粉，影响机组安全运行。对锅炉非稳态调峰运行中作用锅炉低负荷调峰运行最突出问题就是稳定燃烧，调整好各燃烧器次风速及煤粉浓度，使之均匀合理，对稳定燃烧有很大积极作用。可与节油型燃烧器配合使用，节第章绪论油效果更为显著。因此，在电厂锅炉运行中，对于四角布置燃烧器，其风量和煤粉量分配均匀性对锅炉安全和经济运行有着重要意义。燃烧器保持适当次风速是建立良好炉内空气动力工况和稳定燃烧必要条件之。因此要了解给粉供风情况，并及时进行调节，保持锅炉燃烧系统风粉配比合理，就需要在线监测次风管及各喷口速度以及煤粉浓度，为运行人员燃烧调整提供可靠手段。直吹式制粉系统风速在线监测现状目前，许多电厂直吹式制粉系统燃煤锅炉次风监测仍采用传统静压监测法，在锅炉磨煤机出口次风送粉管道上布置静压取样点，依据静压取压数值，间接判断喷口风速大小。静压测量原理如下图所示图静压监测法系统示意图图中所示点为静压取压点，点为燃烧器出口。当风速升高时，根据管道阻力特性∝其中点取压处静压管道次风速喷口次风速喷口阻力特性系数第章绪论管道阻力特性系数介质密度根据上述公式可以看出，当风速升高时，均增加，而阻力特性曲线是常数。因此，增加，也即次风速偏高时，静压指示值也升高。目前直吹式制粉系统燃煤锅炉很多是采用这种间接测量方法监测次风运行情况。该监测手段有以下几种缺点无法指示次风管道真实次风速，运行人员无法精确进行燃烧优化调整。由于锅炉次风管道布置不同，各次风管道阻力特性不同，即使风压指示值相同，其风速也相差甚远。例如台锅炉次风管道布置如下图所示。图台锅炉次风管道布置图图中角角次风布置于总风箱中间，而角角位于两边，根据分配集箱动力学原理次风总风箱静压中间偏高，两边低。从而使角角次风速偏高，角角风速偏低。而从风压指示来看，由于角角管道短弯头少阻力小，静压值往往小于，所以根据风压指示监测次风与真实风速差别较大。锅炉燃烧器投停给煤时，由于投煤后次风管阻力增加，风速下降，而风压指示上升，易使司炉造成误判断，误操作。当喷口结焦时，或者是次风管道堵粉时，风管道阻力或喷口阻力上升，而实际风速降低。当风速为时，风压指示为最大值，风压指示恰好与实际相反，使得运行人员无法正确判断和处理。要想实现次风速在线监测准确测量，需要选择合适次风速测量方法，直吹式制粉系统燃煤锅炉测量实际上是气固两相流流速测量，其关键是测量元件防磨与防堵技术。电站锅炉风速测量影响因素主要有以下三点第章绪论气流性质多样性。压力与温度参数高低气流含粉量多少流体粘度差别单相流体与多相流体区别等,这些物性会影响流体状态,在流速测量中必须考虑,但又很难精确。管路系统多样性。管道直与弯区别圆截面与非圆截面区别直管段长短不样等，这些都会影响流动状态，使流速测量复杂化。流动状态多样性。由于以上流体物性和管道特性不同会影响到流体流动状态,如旋转流和脉动流层流紊流流动是否达到充分发展等。以上三种影响流速测量因素，使得电站锅炉风速测量难度较大，特别江电力,程启明，程尹曼，汪明媚等火电厂锅炉二次风速测量技术现状与发展自动化仪表田红彬,吉炜寰背靠管式差压气体流量计仪表技术与传感器蒋泰毅,熊友辉气固两相流速度及质量流量静电测量法研究华中科技大学学报薛倩,王化祥,高振涛基于双截面电容层析成像技术两相流速测量中国电机工程学报王超基于静电传感气固两相流测量及研究装置电子测量与仪器学报张文景气固两相流流动参数检测方法研究内蒙古内蒙古科技大学,杨向东煤粉锅炉风粉两相流在线监测技术研究上海上海交通大学,高倩气固两相流流速测量静电法研究北京北京交通大学,夏南琪差压式方形均速管风量测量方法试验研究大连大连理工大学,赵永刚电站锅炉燃烧系统二次风风速在线监测系统研制与开发北京华北电力大学,参考文献欧艳清,张军大型锅炉风量及风速测量装置改造和应用湖南电力孙学信燃煤锅炉燃烧试验技术与方法北京中国电力出版社,林其勋热工与气动参数测量西安西北工业大学出版社,李海清两相流参数检测与应用，第版浙江浙江大学出版社，韩小岗,魏坤,李海尚直吹式制粉系统次风煤粉浓度和风速测量方法研究能源研究与应用,范卫东,章明川,何磊等管道内气固两相流颗粒浓度和风速测量方法试验研究仪器仪表学报步士喜,汪波,曹德思次风速测量装置在机组上应用电子测试,周永铁流量测量仪表选型设计探讨湖南有色金属方立德,卢庆华,李小亭种新型分体式差压测量装置研制电子测量与仪器学报,何宝林以孔板和皮托管为标准器风速测量装置计量学报参考文献朱宰基关于次风管含尘气流风量测试探讨锅炉技术赵仲琥,张安国,王文元,等火力发电厂煤粉制备系统设计和计算方法北京中国电力出版社,黄伟,张建玲,多点式测风装置在超临界锅炉上应用,湖南电力王月明，晋中华种测量含尘气流流量方法中国,吴海震均速管流量计在电厂中应用江苏电机工程段泉圣基于弯管流速传感器送风流量测量方法研究华东电力华峰,吕强,刘志超含粉气流风压次测量元件防堵技术山东电力技术孙保民,赵勇纲,赵智勇新型气固两相流体平均流速测量仪试验研究热能动力工程刘建华,陈光会用风洞实验对气体流量计进行校验标定研究北京冶金自动化杂志社,熊玉亭,张迎春,苏中地风洞校验均速管速度分布修正系数研究中国计量学院学报姚军,陈丽华,樊建人种气固两相流中弯管抗磨方法数值试验研究中国电机工程学报李凯,纪永遵,苗长信煤粉锅炉冷态空气动力场试验济南山东省电力试验研究所,崔方辰,朱寿军锅炉燃烧风粉在线监测与燃烧运行优化研究中国石油大学胜利学院学报倪施峰机组锅炉风粉系统配置探讨华东电力,何燕,沈炯,王苏华风粉在线监测系统与数据库接口模块实现工业控制计算机李兆文,宋晓凤,薛武民锅炉风粉在线监测系统组态自动化与仪器仪表,参考文献,直吹式制粉系统煤粉取样方法肖杰,刘跃珍直吹式制粉系统煤粉取样方法探讨热力发电电站锅炉性能试验规程,电站磨煤机及制粉系统性能试验含尘气流浓度对动压头影响热力发电,郭玉泉,郭磊含尘气流密度计算方法广东电力,冯涛电厂锅炉采用二次风速在线监测系统解决锅炉燃烧调速问题贵州电力技术,致谢致谢本文是在尊敬导师张涛教授悉心指导下完成，在整个课题研究中，导师给予了我极大帮助，特别给我受益匪浅是导师丝不苟治学要求和严谨求实科学作风，这些在我今后学习和工作生涯中将直深深地影响着我，导师谆谆教诲时时刻刻铭记在我心中。借此机会，向敬爱导师表示最诚挚谢意和最衷心祝愿。同时，论文撰写期间还得到众多同事帮助，在这里并表示感谢。最后，对所有帮助和支持过我人们表示感谢。压差法气流测量技术在直吹式锅炉应用研究作者黄靖宁学位授予单位天津大学引用本文格式黄靖宁压差法气流测量技术在直吹式锅炉应用研究学位论文硕士目录第章绪论课题研究背景和意义锅炉次风监测意义直吹式制粉系统风速在线监测现状国内外研究和应用现状锅炉次风含粉气流流速主要测量方法介绍各种测量技术性能对压差法气流测量技术在直吹式锅炉应用研究学科专业控制工程研究生黄靖宁指导教师张涛教授企业导师刘卫平高工天津大学电气与自动化工程学院二零四年十月独创性声明本人