煤粉浓度在线监测下煤粉锅炉的节能研究

穆志刚

（阳泉煤业（集团）股份有限公司二矿选煤厂 山西阳泉 045000）

引言

对于目前的技术来说，利用气、固两相流动的原理来精确测量煤粉还具有一定的难度。国内外许多学者都曾对热风送粉锅炉中如何准确测量煤粉浓度进行过相关研究，但是大多数研究在对煤粉浓度测量的因素进行研究时都没有考虑到风-粉混合过程中压力的损伤。过去的风-粉在线监测大多都是一次性通过，其中所需的资金数目较大，这在一定程度上增加了进行深层次研究开发的难度。通过不断的实验以及研究，有研究提出一种相对来说更简单、高效、实用的测量煤粉浓度的方法[1]，并且适用于工程当中。从研究到现在已经有相关软件被成功开发，主要用于直观、量化的有效监测阀气送粉锅炉一次风管中煤粉、浓度以及风速，尤其是针对于工作人员进行一次性风量、煤粉浓度的调节，确保炉膛内的煤粉可以完全燃烧，避免出现过多含碳灰渣以及飞灰，降低煤的消耗量，提升锅炉的工作效率以及稳定性。

1 风粉混合原理及过程

从专业角度而言，风-粉混合物产生的流动属于气固两相流的范畴，这主要是为了给系统中煤粉浓度计算关系的导出提供便利，其中风粉混合过程表现为气粉混合物在管道当中产生一定的流动，这种流动被纳入稀疏相流动，管道当中存在着均匀分布的煤粉颗粒，煤粉浓度的计算需要测量煤粉在单位质量空气中所占的分量。如果一次风管内部所包含的煤粉混合物的流动形式表现为强盛的紊流状态时，能够将煤粉粒子的尺寸当做是一样的，且煤粉粒子的形状都呈现为球形，混合的前一次风带有量比较少的煤粉，考虑角度可以直接偏向于纯空气特性；风和粉在一次风管中相遇碰撞，其空气以及其携带的煤粉的流动速度相差不大；在气-粒中两相流职中，煤粉颗粒之间会发生一定运动，这种运动流体要比其他流体特殊，在管道内部发生的运动也会出现摩擦阻力与局部阻力，其出现的附加压仍然在达西公式、局部损失的一般公式的使用范围内[2]。

2 测置原理

科学运用乏气送粉系统，能够让风-粉混合前一次风的风速、压力与温度等都得到准确的测量，在锅炉燃烧系统当中，风粉混合物维持稀疏相气、固两相流动的状态[3]，能够不统计混合过程中出现的散热损失以及压缩性，就可以符合连续性方程、气体状态方程、能量守恒方程。进行两相流气力的输送主要是应用到柏列斯公式A=0.012 5+0.001 l/D,，其中D为管道公称直径；而局部阻力损失的测定可以进行现场直接标定，或者是能够将乏气送粉系统当中风粉混合处存在的局部阻力系数数值设置在0.15~0.4范围内。将以上各项公式结合则可以测出风、粉混合前后一次风的温度、速度以及压力，再根据所得数值测量出混合物的密度、速度等，可以得出计算煤粉浓度的函数，也就是可以计算出乏气送粉模式下进入炉膛一次风管内部的煤粉浓度的具体数值，然后根据数值计算出一次风管当中的所包含的煤粉浓度。

3 基于煤粉浓度在线监测下煤粉锅炉节能实际应用案例

某一企业的煤粉锅炉在运行中期没能够做到平均设置四角一次风流量，同样喷燃器出口处的煤粉浓度也没能够得到平均设置，导致炉膛火焰的中心发生严重的偏斜情况，炉膛气流会在一定程度上冲刷其右墙与后墙，使得炉膛后侧位置与右侧水冷壁均出现较为严重的损坏情况，出现大面积的炉膛结焦，使得出现炉膛内部煤粉燃烧不均的情况，锅炉出力较弱[4]，产生的灰渣以及烟气含有的碳量很高，引起能源浪费，破坏环境的情况。该企业为了缓解其结焦现象，降低黑烟的排放，提升锅炉工作效率，采纳了上述的风-粉在线监测系统，应用该系统后，其煤粉锅炉运行状态很好，工作人员进行数据记录，包括风温、风速、煤粉浓度等，对其展开合适的调节，保证其8跟一次风管煤粉浓度都能够维持相同，风速也能够保持相同，并且其切圆刚好处于中心位置，锅炉燃烧器刚好表现为四角切圆，能够实现燃烧的稳定，锅炉出力也在额定出力水平的范围内。

结语

结合气、固两相流理论，对风煤合流过程中存在影响因素，包括压力的损失，采用测量法对风-粉混合后煤粉浓度展开测量具有可行性，并且能够在该原理的基础上所开发的监测软件的应用已经普及，将可为乏气送粉、四角切圆方式燃烧锅炉运行的稳定性、安全性提供可靠的保障，避免产生的灰渣对环境造成影响，同时也能够保证锅炉处于经济节能运行状态。