基于静电传感器的煤粉颗粒粒度和质量流量的测量

摘要

燃煤电厂一次风管道内煤粉颗粒粒度和质量流量的在线测量可以为实时调节制粉系统工作参数提供依据，有助于优化制粉系统工作性能、提高煤粉燃烧效率并降低污染物排放。静电传感器具有测量特性稳定、安装方便、灵敏度高、维护需求低和本质安全等优点，已被应用于工业气固两相流速度、浓度等重要动态参数的测量。　　本论文首先从理论和实验两方面探索了利用静电传感器测量煤粉颗粒粒度的可行性，利用有限元仿真软件COMSOL分析了单个颗粒的粒度对静电信号强度和频率的影响。然后根据静电法测量原理提出了基于渡越时间的单颗粒粒度测量方法，以及基于颗粒速度变化的多颗粒粒度估测方法。实验选用石英砂和活性炭两种不同性质的材料在74 mm管径的气固两相流装置上进行，测量装置使用2mm和10mm两种不同轴向宽度的静电电极。最后通过实验研究了含水率对静电法测量颗粒质量流量的影响，并改进了质量流量测量中相关系数的标定方法。　　有限元仿真结果表明当颗粒带电密度相等时可以通过测量静电信号强度分辨颗粒粒度，当颗粒沿环形静电传感器轴向运动时其所处的径向位置对静电信号频率造成的影响大于颗粒粒度的影响。实验结果表明颗粒粒度会影响静电信号的强度和主频，当气力输送管道内风速一定时颗粒速度随其粒度增大而减小，因此可以通过颗粒速度变化推测颗粒粒度。同等条件下颗粒含水率不同，静电传感器对颗粒质量流量测量结果不同，针对不同含水率条件标定质量流量测量系数可以有效提高测量的准确性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 煤粉颗粒粒度和质量流量测量的意义及难点

1．2 煤粉颗粒粒度和质量流量测量现状

1．2．1 煤粉颗粒粒度测量现状

1．2．2 煤粉质量流量测量现状

1．3 静电法测量颗粒粒度和质量流量的研究现状

1．4 研究内容及创新点

第2章 静电法煤粉颗粒粒度和质量流量测量原理

2．1 气力输送管道中煤粉颗粒的带电现象及影响因素

2．2 静电传感器测量煤粉颗粒粒度原理

2．2．1 基于颗粒渡越时间

2．2．2 基于静电信号强度

2．2．3 基于静电信号主频

2．3 静电传感器测量煤粉质量流量

2．3．1 静电传感器测量煤粉质量流量原理

2．3．2 含水率对静电法测量煤粉质量流量的影响

2．4 小结

第3章 静电传感器设计与实验平台搭建

3．1 环形静电传感器设计

3．2 实验平台搭建

3．3 信号采集系统的设计与实现

3．4 实验材料的选取

3．5 小结

第4章 基于静电传感器的煤粉颗粒粒度测量

4．1 静电传感器的有限元模型

4．2 静电传感器测量煤粉颗粒粒度的仿真研究

4．2．1 仿真条件

4．2．2 仿真及结果分析

4．3 静电传感器测量煤粉颗粒粒度的实验研究

4．3．1 实验条件

4．3．2 实验及结果分析

4．4 小结

第5章 基于静电传感器的煤粉质量流量测量

5．1 实验条件

5．2 石英砂实验及分析

5．3 活性炭实验及分析

5．4 小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢