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摘要：电站锅炉直吹式制粉系统运行时处于正压状态，煤粉取样比较困难，采集煤粉样是十分麻烦的工作。一种使用方便可靠，可应用安装于锅炉正压直吹式制粉系统煤粉管道等的煤粉取样装置，通过取样管抽取气粉两相流体以从中取得有代表性的粉尘样品，为电站锅炉运行人员及时进行锅炉燃烧和制粉系统的调整，进而优化燃烧、提高锅炉运行经济性提供重要的参考依据。
关键词：制粉系统 煤粉取样 静压平衡 等速取样
Abstract: Sampling and collecting pulverized coal is difficult when the Utility Boiler Pulverizing system is running under positive pressure. A convenient and reliable pulverized coal sampling device which can be used in the boiler pipeline of pulverized coal fire system can collect representative stive sample through extracting two-phase fluid in the sampling tube. It provides an important reference for adjustment of the boiler combustion and milling system timely and then the combustion optimization and reduction of boiler operation cost.
Key words: Pulverizing system; Sampling pulverized coal; Hydrostatic balance; Isokinetic sampling
1 煤粉取样器的设计背景
煤粉细度是燃煤电厂锅炉制粉、燃烧系统的重要控制参数，及时准确地取样分析，随时掌握煤粉细度的变化，是电站锅炉运行人员及时进行锅炉燃烧和制粉系统的调整，进而优化燃烧、提高锅炉运行经济性的重要参考依据。为使电站锅炉燃用合格的煤粉，获得较高的燃烧效率，使锅炉在安全、经济的状态下运行，必须对煤粉细度进行定期检测。当前国内主力火电机组与新建火电机组基本上都是采用直吹式制粉系统，系统处于正压状态，煤粉取样比较困难，采集煤粉样是十分麻烦的工作。因而需要一种使用方便可靠，可从煤粉管道中获得具有代表性煤粉试样的新型煤粉取样器。
2 设计原理
如图1所示为一种新型的煤粉取样器，该装置以压缩空气为动力，正常使用时应首先利用压缩空气对管道及取样管进行反吹清扫1-2分钟，以保障取样管的畅通。然后开启取样阀，利用喷嘴的射流作用使取样管、分离器、取样瓶产生负压，促使煤粉管道中的气粉混合物沿取样管进入取样装置，气粉混合物经旋风分离器分离后，分离出的煤粉落入旋风分离器下面的取样瓶中，气体则被重新送入煤粉管道中，从而达到煤粉取样目的。取样管在不工作时垂直隐藏在煤粉管道外侧密封罩内，避开煤粉气流对取样管的冲刷可，大幅度提高取样管的使用寿命。
实际运行中，为保证抽取气粉两相流体时从中取得有代表性的粉尘样品，应使取样管保持在等速取样工况下，即吸入取样管口的气流速度与其周围环境气流速度相等。此时可通过调整压缩空气的压力、流量来控制取样速度和实现等速取样，使取出的煤粉具有代表性。
依据静压平衡法(伯努利方程)可知：
其中：ω1— 一次风管内采样点处的气流速度，m/s;
ω2— 一采样嘴入口的气流速度，m/s;
p1— 一次风管内采样点处的静压，pa;
p2— 一采样嘴入口的静压，pa;
ρ1— 一次风管内采样点处的气流密度，kg/m3;
ρ2— 一采样嘴入口的气流密度，kg/m3;
λ— 一采样嘴内表面的摩擦阻力系数;
d— 一采样嘴直径，m;
1n— 一采样嘴端部到内静压孔的距离，m;
ξ— 一采样嘴局部阻力系数;
图1：煤粉取样器
在采样过程中，合理调整压缩空气压力，使采样点处的静压与采样嘴内的静压基本相等，且温度基本不变，故可认为 
由此可知：
若阻力忽略不计，采样过程中要使p1-p2=0 即可实现
本设备p1采样点在一次风管上，p2采样点在采样嘴入口，压差基本为0。
该煤粉取样器采用平头取样枪，通过静压平衡法实现等速取样。
3 具体操作方法
如图2所示，操作步骤如下：
(1)把取样瓶装到旋风分离器下部。
(2)把操作手柄由竖直位置拉到水平位置并锁住。
(3)按顺序打开阀1和阀2，使压缩空气进入管道进行反吹清扫，以保障取粉管的畅通，时间约1-2分钟。其间调整压缩空气压力在0.2 Mpa。
(4)打开阀3，进行取粉，时间约为2-3分钟。
(5)按顺序关闭阀1、2、3，把操作手柄拉送到竖直位置并锁住。
(6)旋下取样瓶，倒出煤粉样，取样工作完成。
① 压力表 ② 阀门（3只） ③ 喷嘴 ④ 旋风分离器 ⑤ 取样瓶 ⑥ 切换手柄 ⑦ 密封罩 ⑧ 取样管（非工作状态）⑨ 一次风管 ⑩ 取样管（工作状态）
4 设备特点
(1)该设备取样管设计独特，结构简单，无机械运动元件，取样简单方便，免维护。
(2)该设备实现了一次风粉管道中的多点、等速取样，取出的煤粉样品具有代表性。
(3)该设备固定焊接安装在煤粉管道上，不需要压缩空气密封，避免了煤粉泄漏，对工作环境不污染。
(4)该设备采用压缩空气吹扫取样管，避免煤粉堵塞取样管。
(5)取样管使用时置入煤粉管道内，取完煤粉样品后可回藏在煤粉管道外密封罩内，避免了煤粉气流的冲刷，使用寿命长。
5 结论
该设备现已在国内300MW、600MW等多台燃煤电厂投运， 实践证明该装置操作简单，简易可靠，基于此设备的取样结果能满足锅炉制粉系统优化和燃烧调整的要求，具有良好的代表性，是目前燃煤电厂正压直吹式制粉系统日常煤粉取样最理想的装备，值得广泛推广使用。
参考文献
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论文作者:王军海
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/19
标签：煤粉论文; 制粉论文; 锅炉论文; 静压论文; 压缩空气论文; 风管论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第6期论文;