静电感应法在线测量煤粉速度_陈茗.pdf

静电感应法在线测量煤粉速度*陈 茗1,胡 边2,3,李 靖1(1.湖南水利水电职业技术学院,湖南 长沙4 1 0 1 3 1;2.中南大学能源科学与工程学院,湖南 长沙4 1 0 0 8 3;3.五凌电力有限公司,湖南 长沙4 1 0 0 0 4)摘 要:火力发电厂输煤管道中煤粉要以稳定、合适的速度运动,机组才能达到最佳的发电效率。为提高锅炉煤粉的燃烧效率,确保锅炉的经济安全运行,采用静电感应法对一次风输煤管道煤粉速度进行在线测量,相对偏差在3%以内,为各燃烧器的给粉均匀性提供指导,有利于降低污染物排放。关键词:煤粉速度;静电感应法;在线测量;相关法测速;火电厂中图分类号:TH 8 6 3;T K 3 1 6 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 1 7O n-l i n eM e a s u r e m e n t o fP u l v e r i z e dC o a lV e l o c i t yb yE l e c t r o s t a t i c I n d u c t i o nM e t h o d*CHE N M i n g1,HUB i a n2,3,L I J i n g1(1.H u n a nP o l y t e c h n i co fW a t e rR e s o u r c e sa n dE l e c t r i cP o w e r,C h a n g s h a4 1 0 1 3 1,C h i n a;2.S c h o o l o fE n e r g yS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y,C h a n g s h a4 1 0 0 8 3,C h i n a;3.Wu l i n gP o w e rC o.,L t d.,C h a n g s h a4 1 0 0 0 4,C h i n a)A b s t r a c t:T h ep u l v e r i z e dc o a l i n t h e c o a l c o n v e y i n gp i p e l i n eo f t h e r m a l p o w e rp l a n t s h o u l dm o v ea t as t a b l ea n da p p r o p r i-a t es p e e d,s ot h a t t h eu n i t c a na c h i e v e t h eb e s tp o w e rg e n e r a t i o ne f f i c i e n c y.I no r d e r t o i m p r o v e t h ep u l v e r i z e dc o a l c o m-b u s t i o ne f f i c i e n c yo f t h eb o i l e r a n de n s u r e t h e e c o n o m i c a n ds a f eo p e r a t i o no f t h eb o i l e r,t h e s p e e do f p u l v e r i z e dc o a l i n t h ep r i m a r yw i n dc o a l p i p e l i n ew a sm e a s u r e do n l i n eb ye l e c t r o s t a t i c i n d u c t i o nm e t h o d.T h e r e l a t i v ed e v i a t i o no f t h e t e s t r e s u l t si sw i t h i n3%,w h i c hc a np r o v i d eg u i d a n c e f o r t h eu n i f o r m i t yo f p o w d e r f e e d i n go f e a c hb u r n e r a n dh e l pr e d u c ep o l l u t a n t e-m i s s i o n s.K e yw o r d s:p u l v e r i z e dc o a l v e l o c i t y;e l e c t r o s t a t i c i n d u c t i o nm e t h o d;o n-l i n em e a s u r e m e n t;c o r r e l a t i o nv e l o c i t ym e a s u r e-m e n t;t h e r m a l p o w e rp l a n t基金项 目:湖 南 省 高 新 技 术 产 业 科 技 创 新 引 领 计 划(编 号2 0 2 0 G K 2 0 9 4);长沙市重点研发计划(编号KH 2 2 0 1 2 7 7);国家电投集团科技项目(编号2 0 1 7-1 2-WL D-K J-X)收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 6作者简介:陈茗(1 9 9 0-),硕士,研究方向为电工理论与新技术。0引言燃煤锅炉在火力发电中应用最广,燃烧用煤开支占火力发电厂发电成本的6 0%7 0%左右1。减少污染物排放、提高燃煤利用率具有重大的经济和社会价值。火电厂一次风输煤管道中煤粉的速度是锅炉燃烧过程中的重要参数之一,能够指导各燃烧器的给粉均匀性,并为测量煤粉细度提供等速取样依据2。煤粉速度过高或过低都不利于安全生产,过高会造成管道内壁磨损,而过低会造成煤粉颗粒沉积积聚。管道内的煤粉在合适的速度区间内流动,不但能够降低能量损耗,提高设备寿命,而且能够优化锅炉燃烧,降低度电成本3。在“碳达峰、碳中和”的背景下,在线测量煤粉速度具有重要的战略意义,有利于燃煤电站实现清洁低碳、安全高效发展。1静电感应法测量原理在一次风输煤管道中,煤粉颗粒之间及煤粉与空气、管道内壁都会不间断地发生摩擦和碰撞,使煤粉带有静电荷,从而可利用静电感应法实现对流动煤粉速度的在线测量4。如图1所示,两个性能相同的静电传感器布置在煤粉管道上,距离为L,当被测煤粉通过该测量区域时,上游的静电传感器会采集到随时间t变化的信号x(t),下游的静电传感器同样会采集到随时间t变化的信号y(t),信号x(t)、y(t)差别不大,只是在时间上相差了渡越时间0。图1相关法测速基本原理85电工技术 电力自动化 如图2所示,Rx y()为信号x(t)和y(t)的互相关函数,表达式为:Rx y()=l i mT1TT0 x(t)y(t+)dt(1)图2互相关函数示意图当=0时,Rx y()取得最大值,此时所对应的值就是流体经过上、下游电极的渡越时间。上、下游静电传感器间距L较小,流体符合T a y l o r的凝固流动模型5。被测管道煤粉横截面的平均速度Vm可以用互相关速度Vc表示:Vm=Vc=L0(2)2系统设计煤粉速度在线测量系统设计应具备以下几个关键条件:密封性好,一次风管道系统处于负压环境;传感器及相关组件耐高温、耐磨、耐腐蚀;不易堵粉,测量管道可进行吹扫;不污染环境,能回粉。如图3所示,煤粉速度测量段主要由管道、静电传感器、一级和二级旋风分离器、阀门组件、抽气器、乏气弯头、表针式压力表及相关附属件组成。图3煤粉速度测量段结构将煤粉速度测量段安装在垂直管路,距离上游弯头3个直径行程以上,搭建的煤粉速度在线测量试验系统如图4所示。试验系统主要包括煤粉给料机、大功率吸尘器、测量段(静电传感器)、压力调节阀、可变频空压机、管道及相关配件。煤粉给料机能够控制并调节煤粉的流量,通过改变吸尘器功率可以模拟不同管道负压状态,从而实现煤粉的不同流速。可变频空压机能输出稳定的压缩空气,实现煤粉的气固两相流动。图4煤粉速度在线测量试验系统基于组态软件开发了煤粉速度测量系统,能进行工作节点跟踪,及时展示速度值,并对故障进行提示,如图5所示。图5煤粉速度在线测量软件主界面3试验研究从贵州黔东火电厂一次风输煤管道上取样,晒干煤粉样品中的水分,避免流动出现团聚。将煤粉分为A、B、C三个样品,通过改变负压,在1 03 0m/s范围内测量煤粉速度,同时采用高精度的测速仪进行对比验证,测量数据见表1。表1煤粉速度在线测量结果样品在线测量速度/(m/s)测速仪速度/(m/s)相对偏差/%A1 2.31 2.20.81 6.81 6.51.82 1.12 1.20.52 5.32 5.302 9.42 9.20.7B1 0.51 0.31.91 5.61 5.81.32 2.42 2.20.92 6.32 6.50.82 8.92 9.10.7C1 1.61 1.92.51 4.71 4.52.81 8.31 8.51.12 4.62 4.70.42 9.32 9.61.0由表1可知,在线测量煤粉速度与测速仪所示速度的最大相对偏差在3%以内,测量结果理想,说明采用静电感应法在线测量煤粉速度的准确度高,测量结果可信。(下转第6 4页)95电力自动化 电工技术 5结语本文建立了MMC-B E S S的数学模型和交直流功率控制模型,在直流侧实现了三相解耦的功率控制策略,在交流侧实现了同步旋转坐标系下有功和无功的解耦控制策略。最后,对功率控制策略进行了实验验证。通过稳态实验验证了功率控制模型的准确性;通过暂态实验验证了功率控制模型的快速响应能力。通过交流侧有功/无功的典型工况实验,验证了系统交流侧功率解耦控制的能力。实验结果验证了MMC-B E S S数学模型和功率控制模型的正确性和准确性。参考文献1L I UJ u,YAN G D o n g j u n,YAO W e i,e ta l.P V-b a s e dv i r t u a ls y n c h r o n o u sg e n e r a t o r w i t hv a r i a b l e i n e r t i a t oe n h a n c ep o w e r-s y s t e mt r a n s i e n ts t a b i l i t yu t i l i z i n gt h e e n e r g ys t o r a g es y s t e mJ.P r o t e c t i o na n dC o n t r o l o fM o d e r nP o w e rS y s t e m s,2 0 1 7,2(2):3 9-4 6.2 李军徽,高卓,应鸿,等.基于动态下垂系数与S O C基点的储能一次调频控制策略J.电力系统保护与控制,2 0 2 1,4 9(5):1-1 0.3 刘畅,黄杨,杨昕然,等.计及储能及负荷转供协同调度的城市电网弹性运行策略J.电力系统保护与控制,2 0 2 1,4 9(6):5 6-6 6.4 陈长青,阳同光.计及柔性负荷的电网储能和光伏协调规划研究J.电力系统保护与控制,2 0 2 1,4 9(4):1 6 9-1 7 7.5 尚龙龙,魏碧桧,王伟,等.主动配电网储能动态配置规划方法J.电力系统保护与控制,2 0 2 0,4 8(1 7):8 4-9 2.6 冯奕,应展烽,颜建虎.考虑碳排放成本的多能互补微能源网储能装置优化运行J.电力系统保护与控制,2 0 2 1,4 9(8):9 2-9 9.7 陈岩,靳伟,王文宾,等.区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律策略J.电力系统保护与控制,2 0 2 1,4 9(7):1 3 4-1 4 3.8 彭志强,卜强生,袁宇波,等.电网侧储能电站监控系统体系架构及关键技术J.电力系统保护与控制,2 0 2 0,4 8(1 0):6 1-7 0.9