當(dāng)前我國(guó)火力發(fā)電占總電能的70%，而火電廠(chǎng)采用多管道進(jìn)煤。如果從各個(gè)管道吹入的煤粉在爐內(nèi)分布不均，將導(dǎo)致燃燒不充分，造成資源浪費(fèi)，環(huán)境污染，還可能造成鍋爐滅火或爆燃。現(xiàn)在大多數(shù)火電廠(chǎng)采用大量增加脫硝設(shè)備投資和運(yùn)行成本的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)，而如果對(duì)磨煤機(jī)出口風(fēng)粉進(jìn)行調(diào)平則可以從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。在2015年清華大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品評(píng)審中，電機(jī)系2013級(jí)本科生鄭澤天等同學(xué)研發(fā)的“采用靜電法的火電廠(chǎng)鍋爐風(fēng)粉自動(dòng)調(diào)平節(jié)能與優(yōu)化系統(tǒng)”有針對(duì)性地解決了這一問(wèn)題，獲得了本屆“挑戰(zhàn)杯”比賽的特等獎(jiǎng)。
鄭澤天等同學(xué)研發(fā)的系統(tǒng)，在信號(hào)采集模塊中，運(yùn)用煤粉在金屬管道中流動(dòng)時(shí)摩擦、碰撞、感應(yīng)起電形成的帶電粒子流作為煤粉量的信號(hào)，并創(chuàng)造性地采用環(huán)狀傳感器，不僅信號(hào)幅值大，而且傳感器與煤粉流沒(méi)有正面接觸，更加耐用。改變了傳統(tǒng)檢測(cè)采用針狀傳感器，易磨損且易受噪音影響的缺點(diǎn)。在信號(hào)處理及計(jì)算模塊，他們使用電路對(duì)采集到的電荷信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化、濾波、放大，最終輸出電流信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)幅值大小和同一管道相隔一定距離的另兩處信號(hào)波形，使用DSP計(jì)算煤粉的濃度和流量，誤差不超過(guò)3%。此后，他們?cè)谧詣?dòng)控制模塊中將各項(xiàng)數(shù)據(jù)在觸摸屏上顯示，并由DSP計(jì)算誤差值算出配方，連接MIS（管理信息系統(tǒng)），調(diào)節(jié)給粉和配風(fēng)進(jìn)行調(diào)平，控制周期由15分鐘縮短至5分鐘，提高燃燒效率，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
當(dāng)前，這一系統(tǒng)已經(jīng)在合作的電廠(chǎng)安全運(yùn)行三個(gè)月，以60萬(wàn)千瓦機(jī)組為例，將每根管道煤粉流量相差3%以?xún)?nèi)，爐內(nèi)氮氧化物從每立方米350毫克降到305毫克，實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能、減排的環(huán)保價(jià)值。按此數(shù)據(jù)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，可節(jié)約脫硝設(shè)備投資成本770萬(wàn)元；脫硝運(yùn)行成本277萬(wàn)元/年：燃料成本103萬(wàn)元/年。運(yùn)用這一成果的改造已被神華集團(tuán)列為2015年首批科技支持項(xiàng)目，如在全國(guó)的火電廠(chǎng)推廣使用，將進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能環(huán)保；而系統(tǒng)中靜電傳感器的原理應(yīng)用到其他生產(chǎn)領(lǐng)域，也將為其它氣固二相流的精確測(cè)量提供幫助。
