便携式飞灰取样器用来进行气固两相流体中颗粒含量的准确取样和测量

气固两相流体中颗粒含量的测量在很多领域中有应用，目前，电站锅炉直吹式制粉系统中一次风管道中的煤粉浓度测量是一直未解决的问题；我国电厂的飞灰含碳量的取样方法也基本上采用撞击式飞灰取样器取样分析，由于方法欠科学，很难取得真实的并且符合飞灰实际成份的样品，这样就给飞灰含碳量的准确测量带来困难。

针对这些问题，我们研制开发了一种便携式飞灰等速取样器，用来进行气固两相流体中颗粒含量的准确取样和测量，可用于电厂锅炉尾部烟气飞灰的等速准确取样，使飞灰含碳量得以准确的检测，为锅炉热效率的科学计算提供可靠依据；也可用于电站锅炉直吹式制粉系统中一次风管道中的煤粉浓度测量，为锅炉运行提供可靠依据；或用于科学研究中对流化床稀相区颗粒的取样和测量。

1. 原理及系统组成

在气固两相流场中，迎着气流方向放置取样管，在采样的过等速采样管的一端与抽气泵相连，利用抽气泵使采样管内的气体流动速度等于其所测流场中当地局部的平均气流速度。这样做的目的是减少对流场的干扰，提高测量精度。

    等速取样器的关键在于“等速”，即如何控制采样管内的气体流动速度等于其所测流场中当地局部的平均气流速度。通常有以下几种方法：

（1）预测流速法：即预测流场速度，控制采样管内的气体流动速度等于该速度。但当发生工况变化或生产工艺上的状况变化，使得烟气温度、流速、流量发生较大变化时，等速采样的精度就要受到影响。

    （2）静压平衡型：静压平衡型等速取样管由采样管人口配置的专门采样嘴(在嘴内外壁上分别开有测量静压的条缝)，调节采样流量使采样嘴内、外条缝处静压相等，达到等速采样条件，采样孔插入流场中，使采样嘴置于测点上，正对气流，抽取一定量的气体。根据采样管滤筒上所捕集到的颗粒物量和同时抽取的气体量，计算出其中的粉尘含量。当被测烟道湿度大、烟尘浓度高时，静压孔容易被粘堵，影响等速采样。

    （3）动压平衡型：采样的同时实时测量流场中的动压和采样管内气流动压，调节控制采样管内外动压相等（即速度相等），达到等速取样的目的。

    比较以上几种原理可以看出，动压平衡型从原理上可靠，但结构也复杂。它需要测管内外动压，并进行比较平衡，调整操作难度大。

本文在动压平衡型等速采样管原理基础上，采用不会被粉尘堵塞的大口径靠背管测量流场动压，算出流速，用流量计控制采样管流速与流场速度相等，简化了操作。动压的测量采用了差压变送器和计算机数据采集系统，流速和流量的测量采用计算机计算和显示，采样流量的控制采用手动调节，实现了半自动化取样采集。

便携式颗粒等速取样器系统连接如图1所示，整个系统又取样枪、数据采集系统、抽气系统组成。取样枪主要由靠背管、取样管、热电偶、滤筒等几部分组成；数据采集系统由差压变送器、数据采集模块和计算机组成；抽气系统由流量计、球阀、真空泵组成。