一种气固两相流模拟测试装置及相对浓度校验方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于发电厂锅炉技术领域，涉及一种气固两相流模拟试验装置，具体地说是涉及用于工业生产中的一种静电法煤粉流动参数在线测量系统校验的气固两相流模拟试验装置。包括管式电加热器、喷雾加湿装置、真空泵、螺旋给料系统、试验管路、布袋除尘器、高速摄像观察装置、PLC控制系统。并基于气固两相流试验装置的气固两相流相对浓度校验方法。可以实现模拟燃煤发电领域一次输粉系统等一系列实际工程煤粉检测案例，进行静电检测不同温度、不同含湿量的气固两相流速度及相对浓度检测研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发电厂锅炉
，涉及一种气固两相流模拟试验装置，具体地说是涉及用于工业生产中的一种静电法煤粉流动参数在线测量系统校验的气固两相流模拟试验装置。
技术介绍
燃煤发电厂锅炉燃烧的稳定性、经济性与一次风进入炉膛的风速和煤粉浓度的大小及均匀性关系密切，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。国内电厂的飞灰含碳和风、粉在线检测存在安装率不高、准确性和稳定性差的问题，缺乏反映锅炉燃烧状态的风、粉、煤、灰等参数的精确测量手段，这些都直接影响优化燃烧建模和优化结果的准确性。利用管道内流动的煤粉与煤粉之间的摩擦以及煤粉与管道之间摩擦产生的电荷，进行煤粉流速与管道内煤粉浓度的检测是十分有效的测量方法之一。世界上利用静电法进行煤粉流量测量的国家有英国、美国、德国和南非等。英国的Yan·Y利用静电法测量煤粉流速获得成功，Millen将静电传感器插入煤粉输入管道测量煤粉浓度取得了中试结果，ABB公司与Teesside大学联合开发的一种插入式静电负荷检测仪，它采用的插入煤粉输送管道的一段短管和一段卷筒，实现了即能测量煤粉浓度，又能测量煤粉速度。然而在对静电检测风粉流速和浓度的研究过程中发现气固两相流中的湿度、温度对静电检测有比较大的影响，为了更深入研究静电感应传感器对气固两相流颗粒速度、浓度的测量，研究传感器获取的静电信号避免极易受湿度、温度和煤质等因素影响，增强传感器的适应性。在现有的多种类型的气固两相流测量研究装置中，基本只能够模拟常温常湿环境下的气固两相流速度的校验，对于气固两相流相对质量流量(相对浓度)的校验以及不同气固混合物温度以及湿度状态下，对静电感应的影响却比较束手无策。
技术实现思路
针对国内外气固两相流模拟/测试装置存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种气固两相流模拟装置，适用于变温、变湿条件下的气固两相流携电能力与流动特性的研究与分析，以及用于对静电原理的气固两相流检测装置的测试研究。本专利技术还公开了一种用于静电原理测试气固两相流相对浓度校验方法，采用采集到的静电感应信号的标准差与无供粉状态下采集到的静电感应信号标准差的差进行比对。本申请具体采用以下技术方案：一种气固两相流模拟试验装置，其特征在于：所述气固两相流模拟试验装置模拟燃煤发电领域一次输粉系统，进行静电检测不同温度、不同含湿量的气固两相流速度及相对浓度。一种气固两相流模拟测试装置，所述模拟测试装置包括管式电加热器1、喷雾加湿装置2、真空泵3、螺旋给料系统4、试验管路5、布袋除尘器6、高速摄像观察装置7、PLC控制系统8、多个电极传感器；其特征在于：试验管路5的一端与进气管路相连，进气管路上分别设置有管式电加热器1与喷雾加湿装置2；螺旋给料系统4的料仓下方通过管道连接到与进气管路相连的试验管路5，所述螺旋给料系统4通过上口法兰连接布袋除尘器6，布袋除尘器6的上部与真空泵3相连，物料颗粒经螺旋给料系统4进入试验管路5与通过进气管路吸入的空气混合形成气固两相流；所述试验管路5包括水平管路段和竖直管路段，气固两相流在经过试验管路的水平管路段5-1、5-2和竖直管路段5-3后经布袋除尘器6分离后固体落入螺旋给料系统4的料仓进行循环，分离后的气体由真空泵3经过风道排走；在试验管路5的水平管路段5-1、5-2和竖直管路段5-3上分别安装多组电极传感器以测试气固两相流的静电感应信号标准差，进而计算气固两相流的相对浓度；在试验管路5的水平管路段和竖直管路段上还分别设置有观察口，所述高速摄像观察装置7通过观察口拍摄试验管路5内的物料固体颗粒的运行轨迹；所述PLC控制系统8分别与螺旋给料系统4、真空泵3、管式电加热器1、喷雾加湿装置2以及高速摄像观察装置7相连，用于控制螺旋给料系统4的给料量、给料速率，控制真空泵3的电机频率进而控制给风量，控制管式电加热器1和喷雾加湿装置2以设定试验温度和湿度，采集对观察口的拍摄图像。本专利技术还优选采用以下技术方案：所述试验管路5还设置有试验管路球阀，用于打开或关闭试验管路5。所述试验管路5的水平试验段为两并列的水平试验管路5-1、5-2，竖直试验段为1竖直试验管路5-3，两段水平试验管路并联后通过弯管与竖直试验管路相连；两段水平试验管路与试验管路具有相同的管路特性，分别采用三通阀门与试验管路5的主管路进行连接。在试验管路5的两水平试验管路和竖直试验管路上分别设置1个压力测点通过压力变送器测量气固两相流的压力；在竖直试验管路上还设置温度测点和湿度测点，分别通过温度变送器和湿度计测量试验管路内的温度和湿度值。所述水平试验管路和竖直试验管路上的观察口为采用石英玻璃的透明窗口，将石英玻璃通过法兰与长螺栓连接到对应试验管路的开口上。所述气固两相流模拟试验装置还设置有旁路管路，所述旁路短路旁接在试验管路5的水平试验段和竖直试验段的两端，所述旁路管路设置有旁路管路球阀，用于打开和关闭旁路管路。在进行气固两相流模拟试验过程中，打开试验管路球阀，关闭旁路管路球阀；在气固两相流模拟试验前后，可以关闭物料进口阀，打开管式电加热器1，关闭试验球阀，打开旁路管路球阀利用热风对试验装置进行吹扫。在进气管道上装有涡街流量计，用于测量工况风量。通过管式电加热器1将进入进气管路的空气温度控制最高可达90℃。喷雾加湿装置通过调节其强度来改变进入试验管路的喷雾量，喷雾加湿装置有高、中、低、低低四个调节档。为了尽可能模拟燃煤电厂输粉系统，试验工质选用石英砂，物料颗粒尺寸控制在5um-0.5cm范围内。所述气固两相流模拟试验装置中的多个传感电极传感器包括水平安装和竖直安装两种不同的安装位置、以及常规电极传感器和经过绝缘处理后的电极传感器。本申请还同时公开了一种基于气固两相流试验装置的气固两相流相对浓度校验方法，其特征在于，所述校验方法包括如下步骤：步骤1：管式电加热器、喷雾加湿装置不启动的情况下，保持预定的供气流量Q0，气固两相流模拟测试装置在没有供粉时，以设定的采样频率，分别以设定次数采集设置在试验管路5的两并列水平试验管路中的电极传感器的静电感应电压信号，分别对上述两处静电感应电压信号求标准差，得到无供粉状态下的电极传感器的标准差U01,U02；步骤2：在管式电加热器、喷雾加湿装置不启动的情况下，保持所述预定的供气流量Q0，启动螺旋给料电机进行连续供粉，以与步骤1中相同的采样频率，分别以与步骤1相同的设定次数采集设置在试验管路5的两并列水平试验管路中的电极传感器的静电感应电压信号，分别对上述两处静电感应电压信号求标准差，即得到供粉状态下的电极传感器的标准差Us1,Us2；步骤3：按照下式计算去除掉材质测量影响因素后的试验管路5的两并列水平试验管路中的电极传感器的静电感应信号的标准差，即 U ‾ 1 = ( U s 1 - U 01 ) ]]> U &Ove本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气固两相流模拟试验装置，其特征在于：所述气固两相流模拟试验装置模拟燃煤发电领域一次输粉系统，进行静电检测不同温度、不同含湿量的气固两相流速度及相对浓度。

【技术特征摘要】
1.一种气固两相流模拟试验装置，其特征在于：所述气固两相流模拟试验装置模拟燃煤发电领域一次输粉系统，进行静电检测不同温度、不同含湿量的气固两相流速度及相对浓度。2.一种气固两相流模拟测试装置，所述模拟测试装置包括管式电加热器(1)、喷雾加湿装置(2)、真空泵(3)、螺旋给料系统(4)、试验管路(5)、布袋除尘器(6)、高速摄像观察装置(7)、PLC控制系统(8)、多个电极传感器；其特征在于：试验管路(5)的一端与进气管路相连，进气管路上分别设置有管式电加热器(1)与喷雾加湿装置(2)；螺旋给料系统(4)的料仓下方通过管道连接到与进气管路相连的试验管路(5)，所述螺旋给料系统(4)通过上口法兰连接布袋除尘器(6)，布袋除尘器(6)的上部与真空泵(3)相连，物料颗粒经螺旋给料系统(4)进入试验管路(5)与通过进气管路吸入的空气混合形成气固两相流；所述试验管路(5)包括水平管路段和竖直管路段，气固两相流在经过试验管路的水平管路段(5-1、5-2)和竖直管路段(5-3)后经布袋除尘器(6)分离后固体落入螺旋给料系统(4)的料仓进行循环，分离后的气体由真空泵(3)经过风道排走；在试验管路(5)的水平管路段(5-1、5-2)和竖直管路段(5-3)上分别安装多组电极传感器以测试气固两相流的静电感应信号标准差，进而计算气固两相流的相对浓度；在试验管路(5)的水平管路段和竖直管路段上还分别设置有观察口，所述高速摄像观察装置(7)通过观察口拍摄试验管路(5)内的物料固体颗粒的运行轨迹；所述PLC控制系统(8)分别与螺旋给料系统(4)、真空泵(3)、管式电加热器(1)、喷雾加湿装置(2)以及高速摄像观察装置(7)相连，用于控制螺旋给料系统(4)的给料量、给料速率，控制真空泵(3)的电机频率进而控制给风量，控制管式电加热器(1)和喷雾加湿装置(2)以设定试验温度和湿度，采集对观察口的拍摄图像。3.根据权利要求2所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：所述试验管路(5)还设置有试验管路球阀，用于打开或关闭试验管路(5)。4.根据权利要求2或3所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：所述试验管路(5)的水平管路验段为两并列的水平试验管路(5-1、5-2)，两段水平试验管路并联后通过弯管与竖直管路段相连；两段水平试验管路具有相同的管路特性，分别采用三通阀门与试验管路(5)的主管路进行连接。5.根据权利要求4所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：在试验管路(5)的水平试验管路和竖直试验管路上分别设置1个压力测点通过压力变送器测量气固两相流的压力；在竖直试验管路上还设置温度测点和湿度测点，分别通过温度变送器和湿度计测量试验管路内的温度和湿度值。6.根据权利要求2或3所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：所述水平试验管路和竖直试验管路上的观察口为采用石英玻璃的透明窗口，将石英玻璃通过法兰与长螺栓连接到对应试验管路的开口上。7.根据权利要求3所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：所述气固两相流模拟试验装置还设置有旁路管路，所述旁路短路旁接在试验管路(5)的水平试验段和竖直试验段的两端，所述旁路管路设置有旁路管路球阀，用于打开和关闭旁路管路。8.根据权利要求7所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：在进行气固两相流模拟试验过程中，打开试验管路球阀，关闭旁路管路球阀；在气固两相流模拟试验前后，可以关闭物料进口阀，打开管式电加热器(1)，关闭试验球阀，打开旁路管路球阀利用热风对试验装置进行吹扫。9.根据权利要求2或5所述的气固两相流模拟测试装置，其特征在于：在进气管道上装有涡街流量计，用于测量工况风量；通过管式电加热器(1)将控制进入试验管路的空气温度最高达到至90℃；喷雾加湿装置通过调节其强度来改变进入试验管路的喷雾量，喷雾加湿装置有从高至低的四个调节档。10.一种基于权利要求1-9中任一项权利要求所述的气固两相流模拟测试装置的气固两相流相对浓度校验方法，其特征在于，所述校验方法包括以下步骤：步骤1：管式电加热器、喷雾加湿装置不启动的情况下，保持预定的供气流量Q0，气固两相流模拟测试装置在没有供粉时，以设定的采样频率，分别以设定次数采集设置在试验管路的两并列水平试验管路中的电极传感器的静电感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉云，刘纯斌，祝敬伟，廖路，张国瑞，
申请(专利权)人：北京华电天仁电力控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11