- 相關推薦
煤質成分在線檢測裝置的應用簡介論文
目前國內火力發電機組燃煤煤質變化非常大，各發電廠的燃煤中，統配煤約占60，其余40為自購煤，而電廠自購煤具有很大的隨意性，來煤煤種變化大、煤質優劣不齊，該種狀況短期內難以發生轉變。
在煤質多變的情況下，煤質分析滯后，已嚴重影響到鍋爐的安全運行。火力發電廠現有煤質分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的煤質數據只能在兩三天后才能得到，具有明顯的滯后性，對鍋爐安全運行及優化調整來說已經意義不大。在入廠煤結算時，人工取樣化驗的方法更是增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風險。
如何避免因煤質原因造成鍋爐滅火事故、降低助燃用油、避免因鍋爐事故進而造成對電網的沖擊、如何快速了解入廠煤質、降低采購風險等，都是火力發電廠目前急需解決的重大問題。南京大陸中電科技股份有限公司開發的采用中子活化技術的MJA型煤質成份在線檢測裝置，從根本上解決了上述難題。裝置能實現以下用途:
●能夠實現全煤流在線煤質檢測，在煤炭入爐前提供實時煤質數據，指導鍋爐運行，避免事故，實現安全燃燒;
●在有條件的發電廠可以實現實時配煤，保證入爐煤質穩定，并符合機組負荷的要求;
●可以提供實時煤質數據及未來數小時的煤質變化趨勢預測，為運行人員實現優化燃燒、實現經濟運行提供數據支持;
●可以為鍋爐提供最經濟燃用煤質指導，從而幫助發電廠實現主動選煤、科學購煤。
隨著煤質成分在線檢測裝置的推出，實時獲得輸煤皮帶上的燃煤煤質成分成為了可能，使得鍋爐運行人員能夠及時了解當前所燃燒煤的元素成分和工業分析結果，可以變被動地調節燃燒系統為根據煤質的工業特性及時主動地調節燃燒系統，盡可能減少煤的不完全燃燒熱損失。
下面結合公司首臺樣板工程——2003年在山東黃臺火力發電廠投入運行的MJA煤質成分在線檢測裝置，進行簡要的介紹。
一、系統功能
(1)煤質全元素、全指標、全方位實時檢測和顯示;
(2)鍋爐各層燃燒器入爐煤質未來兩小時滾動預測和變化警示;
(3)鍋爐燃煤特性事故追憶和各班上煤、燃煤歷史數據統計及考核;
(4)上煤過程分爐、分倉計質和計量顯示及考核;
(5)依據鍋爐燃煤實時計算鍋爐效率和為制粉系統提供指導;
(6)對鍋爐燃煤進行實時煤質特性診斷和為鍋爐提供燃燒優化指導;
(7)依據上煤過程的計質、計量結果，為電廠實時配煤提供科學依據;
(8)為DCS及MIS提供實時煤質數據，使機組現有優化模塊趨于完善等。
二、系統原理和結構
1.MJA裝置的測量原理
煤質成分在線檢測分析裝置采用中子發生器，利用中子感生瞬發γ射線分析技術，將熱中子俘獲反應和快中子非彈散射反應相結合，通過分析γ射線特征能量來識別核素種類，通過分析γ特征射線來確定煤中各種元素的含量，從而實現煤質全元素成分的在線分析。原理圖如圖1。
2.MJA裝置的部件
系統構成圖如圖2。整個系統主要由安裝在輸煤皮帶上的測量單元、防護單元、水份測量單元、限高單元以及系統控制柜和測量控制柜等組成。系統通過采集來自DCS及輸煤集控的信號，實現相關的燃燒優化指導功能。
電子間中有兩個電子柜，其中A電子柜為控制單元，B電子柜為數據處理單元。通過電子柜A的屏幕中可以了解系統測量的各種情況，以及通過對軟件的操作對系統進行主要的控制動作(如開始測量，停止測量等)，同時整個系統電源供應也由它提供。電子柜B中主要包括測量組件的控制以及數據分析系統等。電子柜A和B有電源供應以及信號通信的聯系。
測量組件安裝在輸煤皮帶上，皮帶從測量通道中穿過，為了強化安全，通道兩端添加了延伸防護體(圖3)。測量組件與電子柜B有兩條電纜相連，這兩條電纜的大致功能是為中子管和探測器提供電源，傳輸探測器信號以及控制指令。
微波水分測量儀安裝在測量組件的下游，從功能上分有兩個部分組成，即微波水分測量和煤流的質量密度校正。水分儀的主要功能為直接測量煤流中的外水份。
三、軟件界面
1.煤質全元素、全指標、全方位實時檢測和顯示
元素:系統能在線檢測煤炭中的12種元素成份。包括碳(C)、氫(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S)、鋁(A1)、硅(Si)、鐵(Fe)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鈉(Na)、鉀(K)等。
指標:能在線分析煤炭中的工業分析指標、灰成份及特種指標。包括水分(Mar、Mad)、灰分(Aad)、揮發份(Vad)、固定碳(Fcad)、發熱量(Qnet，ad)等工業分析指標，能提供多種"基"的變換;包括SiO2、Fe2O3、Al203、TiO2、CaO、Na2O、K20等灰成份分析;包括煤的著火溫度(Td)、著火穩定性指數(Rw)、燃燼特性指數(Rj）、灰成分綜合指數(Rz)、灰軟化溫度(t2)等特種指標。
全方位:能夠對輸煤皮帶處的全煤流進行實時檢測，能夠對磨煤機入口處煤質進行實時判定，能夠對鍋爐每層燃燒器噴口處煤質及鍋爐的經濟性能進行實時診斷。
2.鍋爐各層燃燒器入爐煤質未來兩小時滾動預測和變化警示
同層燃燒器煤質顯示:系統能夠對鍋爐當前投用的不同層燃燒器噴口處煤質進行分析診斷。
未來兩小時煤質滾動預測:系統能夠對未來兩小時不同燃燒器噴口的煤質實時滾動預測。
變化警示:畫面同時顯示某一煤質指標的建議安全運行范圍，具有越限報警功能，為運行人員提供了運行調整的依據。
3.鍋爐燃煤煤質特性事故追憶和各班上煤、燃煤歷史數據統計及考核
事故追憶:能夠對事故期間鍋爐不同層燃燒器燃煤數據進行歷史記錄，便于鍋爐事故追憶。
數據統計及考核:系統能夠對電廠7、8號爐的三班上煤過程進行數據統計，便于管理考核。為了方便運行人員及時了解過去一段時間的鍋爐上煤情況，我們利用每次上煤結束算得的煤質加權平均值，結合每次上煤的總煤重，在每個班次結束時計算出班次的加權平均煤質數據，以及在一天結束時(第二天凌晨一點時)計算出當日的加權平均煤質數據，形成EXCEL報表文件，便于管理考核。
4.實現上煤過程分爐、分倉計質和計量顯示及考核
分爐及分倉:系統通過對皮帶狀態信號、犁煤器狀態信號的判斷，實現上煤過程的分爐及分倉判斷。系統畫面實時顯示上煤鍋爐及煤倉名稱，這部分為鍋爐燃燒器煤質預測提供了判斷依據。
計質及計量:系統通過對皮帶秤及給煤機信號的計算處理，實現了對已經過MJA測量的煤進行煤質及煤量的計質及計量，便于考核管理。系統畫面通過色彩實時顯示原煤倉主要煤質指標的變化，為制粉系統及鍋爐燃燒提供運行調整依據。
5.依據鍋爐燃煤實時計算鍋爐效率和為制粉系統提供指導
實時計算鍋爐效率:系統根據鍋爐當前燃燒煤質，對鍋爐效率進行實時計算，包括鍋爐的燃燒損失計算。
為制粉系統提供指導:根據制粉系統當前煤質情況，系統提供相應的運行建議，包括水份、灰份對磨煤機出力的影響評價、建議磨煤機出口溫度和經濟煤粉細度等。
6.對鍋爐燃煤進行實時煤質特性診斷和為鍋爐提供燃燒優化指導
實時煤質特性診斷：根據鍋爐每層燃燒器噴口處煤質，對入爐煤的著火溫度、著火穩定性指數、燃燼特性指數及灰成份綜合指數進行診斷，界面通過進度顯示的方式告訴運行人員煤質的著火難易程度、火焰穩定性、燃燼特性及煤的結渣傾向等。同時，系統提供鍋爐效率等機組經濟性能診斷。運行人員能夠根據當前鍋爐的燃燒煤質情況及時對運行參數作出優化調整。
燃燒優化指導:依據煤質鍋爐耦合模型，為運行人員提供燃燒優化指導。該模塊的原理是通過對大量鍋爐燃煤及鍋爐主要運行參數的分析，運用神經網絡分析技術，對機組主要運行指標與選定煤質指標進行相關性分析，確定不同煤質指標對機組主要運行參數的影響模型，提出實現優化目標(機組主要運行指標)的相關建議操作，提供操作改變后的系統主要運行指標預測值。
7.依據上煤過程的計質、計量結果，為電廠實時配煤提供科學依據
依據煤質測量結果，根據鍋爐設計煤種及實時運行經驗，為配煤過程提供直接指導，告訴上煤運行人員哪些主要煤質指標需要調整，根據當前煤質，提出具體的配制比例及重量，通過程控系統優化配煤過程。
8.為DCS及MIS提供實時煤質數據，使機組現有優化模塊趨于完善由于DCS或MIS系統采用了鍋爐燃煤的實時數據，使機組現有的實時性能診斷、實時成本計算等功能趨于完善。
四、經濟性分析
1.指導優化燃燒
(1)安全性效益
a)非計劃停機
據統計，在鍋爐每年發生的非計劃停機中，至少有一次是因為煤質突然變化造成的。在發生非計劃停機后，會產生如下幾項損失:
點火用油損失:冷態點火用油約100噸，熱態點火用油約45噸，按每年平均70噸、每噸5000元計算，需要花費35萬元/年;
少發電損失:按冷態啟動12小時、熱態2小時、每KWh電力0.2元計算，兩臺300MW機組每年要損失24～144萬元;
電網罰款:發生非計劃停機后，可能會遭到電網的罰款，按每年0～5萬元計算。
上述三項合計可節約費用59～184萬元/年。
b)維護燃燒過程安全
煤質發生突然變化時，如果燃燒調整不及時可能會導致爐管高溫腐蝕以及結焦等事故。按照兩臺300MW機組每臺每年因結焦和高溫腐蝕分別造成100萬元損失、而安裝MJA裝置后可以減少25損失計算，每年共可以節約費用100萬元。
(2)經濟性效益
a)提高鍋爐效率
通過及時根據煤質情況調整燃燒，可以提高鍋爐效率。按照兩臺300MW機組鍋爐效率提高0.4計算，每年可以創造105～160萬元的效益。
b)減少制粉系統電耗及制粉系統維護費用按兩臺300MW機組制粉系統平均降低電耗1.25kWh/t計算，每年可節約費用30～40萬元。按全年維護費用130萬元、安裝MJA裝置后可以減少30計算，共可以節約費用39萬元/年。
2.指導上煤和配煤
通過實時檢測上煤煤質數據，可以實現反饋控制或者指導高效摻燒優質煤和劣質煤。按全部燃用優質煤與優質煤和劣質煤各50摻燒、普通優質煤與劣質煤價格相差35元/噸、兩臺300MW機組每臺日耗煤量800噸計算，每年可以節省費用100～1000萬元。
五、總結
隨著工業的不斷發展，煤炭能源已日趨緊張，燃煤用戶愈加注重煤炭的質量成分及燃燒效率，煤質成分在線檢測裝置亦被越來越多的用煤大戶關注并采用。該裝置的啟用將會給企業和社會帶來巨大的經濟效益和社會效益。
【煤質成分在線檢測裝置的應用簡介論文】相關文章：
快速分析技術在煤質檢測中的應用及發展04-26
電能計量裝置的簡介08-16
綜合導航顯控臺故障檢測裝置設計與應用04-29
變頻調速技術在減速頂在線檢測車上的應用05-01
重型汽車電器在線檢測系統的開發與應用05-02
檢測控制裝置在焦化廢水處理工程中的應用05-02
自動檢測技術與裝置04-30
蒸發法廢酸再生裝置的應用04-29
AMT外圍電控裝置故障檢測的分析04-28