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第47卷 第2期2011年4月石 油 化 工 自 动 化AUTOMATION IN PETRO CH EM ICAL INDU ST RYVol.47,No.2April,2011收稿日期:2011 01 30(修改稿)。
作者简介:何德颂(1979 ),男,2002年毕业于武汉工程大学自动化专业,硕士学位,现工作于中国五环工程有限公司电控室,任高级工程师。
煤粉流量测量技术及应用何德颂(中国五环工程有限公司,武汉 430223)摘要:对于干煤粉气化工艺的密相输送系统来说,煤粉质量流量的测量非常重要。
介绍几种当前常用或较为热门的气固两相流固体质量流量测量方法,使用密度速度测量技术对国内某大型煤化工气化工艺中密度速度测量应用方法进行分析,给出系统的密度计、速度计及二次仪表选型和测试方法,最后对系统中的测量数据进行分析,确定该方法的优越性。
关键词:密相输送;煤粉;流量测量;煤气化中图分类号:T H82 文献标志码:B 文章编号:1007 7324(2011)02 0057 03Technology and Application of Coal Powder Flowrate MeasurementH e Desong(Wuhuan Eng.Co.Ltd.,Wuhan,420223,China)Abstract:In the danse phase conveying system of the dry co al pow der gasification technolo gy,the pulverized coal flo w rate m easurement is very im por tant.The comm on measur em ent techniques of solid mass flow rate fo r g as solid tw o phase flow are introduced.T he density velocity measurement technique used in a larg e dom estic co al gasificatio n process is detailed analy zed,and the test and selection mehtods fo r the density m eter and co rrelation/integ rato r are pr esented.Then through analysis of the m easuring data of system and super io rity of the m ethod,it is co ncluded that density velocity m easurement is go od applicable for dense conveying.Keywords:dense phase conveying;pulverized coal;flow rate measurem ent;coal gasificatio n0 引 言在工业生产过程中,两相流量是一个极为重要且测量难度较大的参数。
煤矿粉尘检测方案背景在煤炭开采、煤矿运输、煤矿处理等生产环节中，会产生大量煤尘，其中煤矿粉尘是其中一个非常严重的污染源。
煤矿粉尘不仅对人体健康和环境造成威胁，还会引起爆炸和火灾等事故。
因此，需要进行煤矿粉尘的监测和控制。
监测方法煤矿粉尘的监测方法有多种，常见的方法有重量法、光学法、电学法、质谱法和激光法等。
重量法重量法是一种比较传统的粉尘监测方法，它通过空气中进入的粉尘在过滤纸上的重量来计算粉尘的浓度。
这种方法比较简单易行，但是需要经常更换过滤纸，并且无法进行实时监测。
光学法光学法是一种常见的现场在线监测方法，它利用散射和吸收原理，通过检测粉尘对光的消光程度来计算粉尘的浓度。
这种方法可以实现实时监测，但是需要对仪器进行校准。
电学法电学法是一种利用空气中带电粒子和电极之间的电量测定粉尘浓度的方法。
这种方法可靠性较高，可以实现实时监测。
质谱法质谱法是一种高精度的粉尘监测方法，它通过质谱仪检测空气中的质谱图来确定各种物质的组成和浓度，包括粉尘。
这种方法适用于对粉尘进行更加详细的成分分析。
激光法激光法是一种利用激光散射原理测定煤矸石、煤尘等粉尘的方法。
该方法具有高速度、高精度、即时和非接触等特点，现已成为现场在线监测的首选方式。
选用方案针对煤矿粉尘的监测要求，可以选用以下方案：1.在进入煤矿区域的通风系统入口处设置在线光学粉尘监测仪。
2.在人员可能被长时间暴露于煤尘环境的职业场所，设置可移动式的激光粉尘监测仪进行定期监测。
这两种监测方案可以对煤矿粉尘进行及时、准确的监测，有助于对煤矿粉尘进行控制和治理。
总结煤矿粉尘的监测是煤矿安全生产的重要环节，需要采用科学、准确的监测方法进行粉尘的监测和控制。
在实际操作中，应根据需要选用合适的粉尘监测仪器，及时发现煤矿粉尘污染，减少煤矿事故的发生，保障人民群众的生命财产安全。
煤粉流量测量技术及应用粉煤干法气流床粉煤加压气化工艺是目前最先进的煤气化技术之一。
煤粉密相气力输送是加压设备中的关键技术，准确可靠测量输煤管道煤粉流量是准确计算和控制气化炉的氧煤比是前提，是气化炉的安全平稳运行的关键。
标签：煤粉流量；测量技术；应用1 测量技术分析粉煤气化工艺中的煤粉密相气力输送属于气固两相流形态，主要的测量技术有差压测量法、微波反射式测量法、电容法、γ射线衰减法、静电电荷法、激光多普勒法以及传热法等。
1.1 差压测量法该方法采用文丘里等装置形成差压，但文丘里装置会在收缩段和喉管段内壁粘附形成坚固垢层，造成相同输送压差下，输送量降低，文丘里管总压差增大，且文丘里管结构发生改变，测量精度进一步恶化。
1.2 微波后向散射法该方法采用雷达原理和多普勒特性来进行煤粉质量流量的测量。
通常应用在火力发电厂一次风管道等管径大且输送密度小的应用场景，于小管径管道，微波在管道内形成多次反射，污染甚至湮没散射的微波信号，测量结果波动性大，精度差，甚至失效，不能满足气化炉生产需求。
1.3 静电电荷测量技术该技术易受现场工况因素变化的影响，现场煤粉水分含量的变化、煤粉运动速度的变化、温度的变化以及颗粒直径的变化，都有可能导致静电电荷减弱甚至被噪声湮没，现场传感器输出信号消失，测量失效。
1.4 γ射线衰减测量技术该技术采用放射源释放的γ射线来进行煤粉的悬浮密度测量。
其主要的缺点是放射源安全隐患大，维护费用高，且准确测量需要对密度计进行压力、温度补偿以及放射源衰减导致的零点漂移补偿，长时间的测量精度差。
因此，无论是从经济性、安全性以及测量的准确可靠性，都属于即将被非核测量技术替代的落后技术。
2 微功率电磁波透射式煤粉流量测量技术微功率电磁波透射式煤粉流量测量技术采用高密度一体集成的煤粉密度传感器、煤粉速度传感器，可同时测量煤粉运动速度、悬浮密度以及质量流量等。
该技术国内已有公司研制，并有成熟的工业现场用产品（SFM型煤粉流量计），在航天炉、Shell炉等主流煤气化装置上都取得了成功应用，在宁煤炉上的现场试用，证明了该项技术具有可靠性。
煤粉测量方法总结 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】热平衡法 热平衡法是根据能量守恒定律而发展出来测量煤粉浓度的一种方法。
选取输粉管道上混合前后的一段距离为研究对象，温度为T coalpowder 的煤粉进入送粉管后，被温度为T hotwing 的热空气边加热边向前输送，在此过程中，热空气不断被冷却，煤粉颗粒不断被加热，经过一段时间后煤粉与热空气达到了平衡温度T mixture 。
根据能量守恒定律可得：Q mixture =Q hotwing +Q coalpowder将上式中各热量分别用温度、比热容、煤粉浓度表示，展开后可得出煤粉浓度的计算表达式：μ=K Q QQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ −Q ′QQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ Q ′QQQQQQQQQQ ∗Q QQQQQQQ −Q QQQQQQQQQQ ∗Q QQQQQQQQQQ−u式中，μ为煤粉浓度T hotwing ，T coalpowder ，T mixture —分别代表混合前热风温度、混合前煤粉温度、混合物温度C hotwing ,C coalpowder —分别代表混合前热风比热、煤粉比热C hotwing ’，C coalpowder ’—分别代表混合后热风比热、煤粉比热u —由于散热等因素引起的煤粉浓度损失K —相对系数虽然很多火电厂利用热平衡法测量煤粉浓度，但是该方法存在几个很难解决的缺陷：1） 适用范围该方法只适用于中间仓储式制粉系统的热风送粉。
对于乏气送粉和直吹式制粉系统，热风与煤粉混合前后温度几乎不变，因此热平衡法无能为力，而我国目前使用较多的是直吹式制粉系统。
2）存在滞后性在实际应用中，煤粉颗粒温度与热风温度达到一致需要一段比较长的时间。
3）对测点的布置要求较高利用热平衡法精确测量煤粉浓度关键在于如何取混合温度T mixture 的测点位置，取在不稳定换热区或远离平衡点的位置都会对造成比较大的测量偏差。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 2 期基于EMD 的密相气力输送两相流系统内子系统相互联系和作用付飞飞1，李健2（1 潍坊学院机械与自动化学院，山东 潍坊 261061；2 大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心，东南大学能源与环境学院，江苏 南京 210096）摘要：利用信号分析考察密相气力输送两相流系统内子系统之间的相互联系和作用。
首先，基于经验模态分解（empirical mode decomposition ，EMD ）将密相气力输送两相流系统的静电波动信号分解成若干信号分量，即固有模态函数（intrinsic mode function ，IMF ），再结合各IMF 分量的能量比重确定出IMF1~IMF4为主干分量。
之后，结合静电信号EMD 分解结果、输送管道中颗粒的分布状况及颗粒运动机理的差异性三者，明确气固两相流系统内的子系统。
最后，利用IMF1~IMF4的主频和方差的变化规律，分别考察了子系统之间的联系和作用。
实验结果表明：水平输送管道中的气固两相流系统可分成4个子系统，分别是稀相区、交界区、浓相区以及贴壁区内的颗粒流体组织；子系统之间依靠颗粒在彼此间游走而进行联系；同时，子系统之间也存在竞争作用，该竞争是颗粒主导和气流主导两种机制之间的竞争，当颗粒悬浮性较弱时竞争激烈，当颗粒悬浮性变好时竞争减弱。
关键词：经验模态分解；密相气力输送两相流系统；子系统中图分类号：TM9 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）02-0696-07Relationship and interaction between subsystems in gas-solid two-phase flow system of dense phase pneumatic conveying based on EmpiricalMode DecompositionFU Feifei 1，LI Jian 2(1 School of Machinery and Automation, Weifang University, Weifang 261061, Shandong, China; 2 National Engineering Research Center of Power Generation Control and Safety, School of Energy and Environment, Southeast University,Nanjing 210096, Jiangsu, China)Abstract: Signal analysis was used to investigate the interconnection and interaction between thesubsystems in the two-phase flow system of dense-phase pneumatic conveying. Firstly, based on empirical mode decomposition (EMD), electrostatic signals of a gas-solid two-phase flow system were decomposed into several signal components, namely intrinsic mode function (IMF) and the IMF1—IMF4, which were determined as major components by comparing the energy ratios of each IMF component. Afterward, subsystems of the gas-solid two-phase flow system were identified based on the decomposition results of electrostatic signals, the distribution of particles in the conveying pipeline, and the differences in particle motion mechanisms. Finally, the relationship and interaction between subsystems were研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1357收稿日期：2023-08-08；修改稿日期：2023-09-11。
气力输送工作参数的试验方案气力输送是一种重要的物料输送方式，适用于粉状或颗粒状物料的输送。
在进行气力输送时，需要确定一些关键的工作参数，如气体速度、气固质量浓度、最大输送距离等。
为了确定这些参数，需要进行一系列的试验。
下面是关于气力输送工作参数试验方案的详细介绍。
一、试验目的：确定气力输送工作参数，包括气体速度、气固质量浓度和最大输送距离等参数。
二、试验仪器和设备：1.气力输送设备：包括输送管道、风机、输送阀门等。
2.气体供给系统：包括压缩空气源、流量计等。
3.测试仪器：包括气体流量计、压力计、温度计、浓度计等。
三、试验步骤：1.确定试验物料：选择一种代表性的物料作为试验物料，如水泥、粉煤灰等。
2.安装试验设备：搭建气力输送设备，包括输送管道、风机等，并确保设备完好。
3.确定试验参数范围：根据实际需求和设备性能，确定试验参数的范围，如气体速度范围为10-30m/s。
4.设计试验方案：根据试验参数范围，设计一系列试验方案，包括不同气体速度下的试验等。
5.进行试验：根据设计的试验方案，进行具体的试验操作。
(1)测量气体流量：使用气体流量计，测量气体在输送管道中的流量。
(2)测量压力：使用压力计，测量气体在输送管道中的压力。
(3)测量温度：使用温度计，测量气体在输送管道中的温度。
(4)测量浓度：使用浓度计，测量气固两相混合物中固体物料的浓度。
(5)记录数据：将所有测量数据记录下来，包括气体流量、压力、温度和浓度等。
6.数据处理和分析：根据试验数据进行数据处理和分析，得出气力输送工作参数的结论。
7.验证试验结果：根据试验结果，对气力输送设备进行验证和调整，以保证试验结果的准确性和可靠性。
四、注意事项：1.试验过程中需要注意安全，确保试验人员和设备的安全。
2.试验前需要对试验设备进行检查和维护，确保设备正常工作。
3.试验过程中需要严格按照试验方案进行操作，确保数据的准确性。
4.在试验过程中，需要及时记录数据和观察试验现象，以便后续数据处理和分析。
高压密相气力输送煤粉流动状态识别方法高鹤明;晏克俊;刘君【摘要】高压密相气力输送中煤粉流动状态的识别及其监测对于煤气化的安全稳定运行具有重要意义.提出一种基于阵列式静电传感器实现高压密相气固两相流动状态识别的新方法.采用EMD方法对阵列式静电传感器各电极静电信号分别进行多尺度分解,并对得到的多尺度静电信号进行样本熵和能量比计算,通过分析各电极静电信号的多尺度样本熵和多尺度能量比的分布实现对流场内颗粒流动稳定性及其状态的识别.试验结果表明:阵列式静电传感器多尺度样本熵的一致性能够表征密相气固两相流动状态的稳定性,多尺度能量比的一致性能够表征管内颗粒分布的状态;并且还揭示了静电信号低尺度分量(1,2尺度)包含悬浮流动颗粒信息,高尺度分量(3尺度以上)包含沿管底流动颗粒信息.%The stability and monitoring of dense-phase pneumatic conveying of pulverized coal under high pressure has a significant meaning for coal gasification engineering application.A novel array electrostatic sensor based method was presented to achieve the recognition of the flow stability and flow regime of dense gas-solid two-phase flow.Multi-scale decomposition was firstly performed for the electrostatic signals of every electrode of the array electrostatic sensor by EMD,and the sample entropy and energy ratio were calculated for every scale electrostatic signal component.Finally through the comparison and analysis of the multi-scale sample entropy and multi-scale energy ratio,the recognition of the particles flow stability and flow regime was achieved.The experimental results indicated that the consistency of the multi-scale sample entropy of the array electrostatic signals presents thestability of dense gas-solid two-phase flow,and the multi-scale energy ratios present the particles distribution and flow regime within pipeline;the low-scale compo nents (1,2 scale) of the electrostatic signal contain the information of the suspended particles flow,and the high-scale components (3 scale above) contain the information of the great particles group flow along the bottom of the pipe.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)003【总页数】7页(P775-781)【关键词】静电传感器;颗粒荷电;气固两相流;多尺度;样本熵【作者】高鹤明;晏克俊;刘君【作者单位】西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TQ546高压密相气力输送煤粉是气流床加压气化技术的关键技术之一，其具有输送效率高，载气流速低，对管壁磨损小，有利于气化炉内反应物气化等诸多优点[1-3]。
气力输送管道中固体颗粒质量流量测量技术及装置李序金喜平（沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110023）季秀丽（沈阳东宇电子商务有限公司沈阳110001）摘要：在过去的20年里，许多种用于测量气力输送管道中固体颗粒质量流量的方法被提出和发展起来。
这些方法可分为节流法和非节流法。
包括三大类别：固体颗粒质量流量的直接测量，浓度测量和速度测量，木文介绍了该方面的技术发展水平，及该领域的研究、发展和商用产品的现状。
关键词：质量流量，浓度测量，速度测量1•引言固体颗粒的在线连续测量和后续控制都是公认的普遍耍求，需要有相当大数目的固体流量计来满足不冋的工业过程，在世界范围内极具市场潜力。
2.质量流量测量方法的研究现状及相关产品固体颗粒的质量流量测量是一个技术难题。
为此，国内外学者均做了大量的研究工作，研究较多的测量方法多涉及一些新技术。
也有很多研究工作是应用传统的单相流仪表和多相流模式进行多参数组合辩识而检测的，同时，将软测量技术引入到气力输送系统参数测试领域中。
软测量技术包括模式识别，状态估计，过程参数识别，模糊数学，人工神经网络等，是利用较易在线测量的辅助过程变量和离线分析信息提供主要过程参数的在线估计的技术，可用来解决复杂的不确定的气力输送系统的质量流量测量问题。
世界上从事质量流量测量研究的主要有：英国的Greenwich大学的Yan. Y采用静电传感器结合相关信号处理器测量固体颗粒的浓度及流速。
英国Manchester大学Xie采用二维有限元法与因素轮换法相结合对一对表而极板电容式相浓度传感器进行了优化设计。
清华大学张宝芬，黄松明等人将多电极旋转法与传感器结构优化设计结合起来。
此外，东北大学等对电容层析成像技术做了系统的研究工作。
国际市场上出现的一些相应的固体流量测量仪表。
如表1所示。
公司国家ABB英国PCME英国Ramsey美国Lasser德国CSIROMineral澳大利亚ProcessTomography英国传感器被测参数静电质量流量静电光学质量流量浓度电容微波浓度速度超声浓度声学浓度速度电容流型成像S-E-G (UK)英国科里奥利质量流量Milltronics英国冲击盘质量流量3.质量流量测量技术3.1节流法测量固体颗粒的质量流量计可分为节流型和非节流型。
