微波固體流量計在粉煤檢測中的應(yīng)用
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火電廠的大型燃煤機組一般都采用直吹式制粉系統(tǒng)，每臺磨煤機出口均有4～8根一次風(fēng)粉煤管道直接與鍋爐燃燒器連接，粉煤通過輸粉管線輸送到鍋爐燃燒器進(jìn)行燃燒。由于各粉煤管道的長度和彎頭數(shù)量不同，使得每根管道的壓力損失不同，由此形成各煤粉管道之間粉煤分配不均勻，結(jié)果使燃燒器不能在最佳風(fēng)煤比條件下正常運行，使燃燒效率降低，NOX排放量增加并且使鍋爐故障率增大。
2 粉煤檢測存在問題分析
當(dāng)各粉煤管道之間粉煤分配不均勻時，會出現(xiàn)煤粉濃度過高、過低，流速過高、過低等狀況。
粉煤濃度過高時，會發(fā)生以下狀況：
粉煤堵管，不能向爐內(nèi)輸送粉煤，同時引起管道內(nèi)粉煤自燃以致燒壞輸粉管；粉煤燃燒不徹底，效率低、CO增大、加劇爐膛內(nèi)受熱面及過熱器受熱面的高溫腐蝕；爐膛及過熱器局部結(jié)渣，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運行。
粉煤濃度過低時，發(fā)生以下狀況：
爐膛溫度降低，易熄火，鍋爐氣壓降低，無法達(dá)到負(fù)荷要求；產(chǎn)生大量的NOX，污染環(huán)境，過熱器高溫，甚至引起過熱器爆管等事故；為了加大氣壓，提高一次風(fēng)(輸粉管)流速，爐膛切圓偏移爐膛中心，造成爐墻局部結(jié)渣，尾部受熱面煙溫偏差過大，甚至引起爆管。
當(dāng)粉煤和空氣混合物的流速過快時，會影響粉煤最佳濃度，發(fā)生以下狀況：
加劇輸粉管的磨損；燃燒器出口混合物流速過快，燃燒滯后，造成火焰中心偏斜并容易引起爐墻局部結(jié)焦以及爐膛尾部過熱器局部超溫爆管；燃燒不徹底，灰中含碳量以及排煙溫度增高，降低鍋爐效率。
當(dāng)混合物流速過慢時，除影響最佳粉煤濃度外，發(fā)生以下狀況：
輸粉管沉積的粉煤增多，引起堵管；引起粉煤自燃，甚至發(fā)生粉煤管道爆炸；燃燒器出口混合物流速過慢，粉煤大量與主氣流分離，長久下去除造成煤耗增高，還會引起爐膛熄火以及二次燃燒堵死鍋爐下部出灰口。
3 煤粉測量解決方案
解決以上問題的方法是通過在線測量粉煤管內(nèi)粉煤流速和質(zhì)量流量，并以此為參考調(diào)整每個燃燒器的二次風(fēng)量，滿足燃燒的最佳狀況。
在直吹式制粉系統(tǒng)中，粉煤量的控制是靠進(jìn)入鍋爐磨煤機的一次風(fēng)量來監(jiān)測的。因此，一次風(fēng)流量信號顯得特別重要。對于文丘里管流量計測流量，當(dāng)前后流場穩(wěn)定及均勻時，其流量系數(shù)K為常數(shù)，只需測得流體密度與壓差值，即可得出通風(fēng)量。由于工況環(huán)境及設(shè)備條件的制約，使差壓信號失真，系數(shù)K不為常數(shù)，最大偏差達(dá)34%以上，故通過擋板調(diào)整風(fēng)量來控制進(jìn)入鍋爐的燃煤量是不可靠的。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增減時，司爐工只能靠現(xiàn)場經(jīng)驗及檢測的參考風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)煤的調(diào)整。如果在輸粉管（即一次風(fēng)管）安裝粉煤流量和濃度在線測量儀表，則能最佳地控制粉煤量，降低煤耗，同時減輕司爐工勞動強度，改善工作環(huán)境。對于直吹式制粉系統(tǒng)來講，在一次風(fēng)管上安裝煤粉流量和速度在線測量裝置，除解決上述兩進(jìn)兩出磨煤機風(fēng)量測量誤差大、不可靠問題外，還可及時發(fā)現(xiàn)直吹式分離器鎖氣器泄漏、不起作用等故障。
4 微波固體流量計測量系統(tǒng)
4.1 測量原理
微波固體流量計采用領(lǐng)先的微波超短脈沖技術(shù)，為各種固體輸料金屬管槽內(nèi)的物料流量檢測而開發(fā)。微波固體流量計MF3000利用微波能量場和固體顆粒對微波的折射和多普勒原理，傳感器向輸料金屬管道/料槽內(nèi)的固體物料發(fā)射低能量微波信號，信號被物料反射后又被傳感器接收。通過移動物料的微波反射能量來測量物料的密度，相當(dāng)于一個微波計數(shù)器，從而測定出固體物料的流量。其適應(yīng)固體顆粒(粉末)的直徑從1nm～1cm，測量準(zhǔn)度1-3%(標(biāo)定后)。
4.2 系統(tǒng)組成
一套完整的微波固體測量系統(tǒng)包含：傳感器探頭及安裝底座；通訊單元(可選)；變送器(連接傳感器探頭與通訊單元)。傳感器探頭與通訊單元之間采用RS2485Modbus連接，當(dāng)距離超過1.8m時，需采用變送器。系統(tǒng)組成如圖所示。
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