張偉+魏曉云+李海柱+李巖峰+吳志強(qiáng)

摘 要：入爐煤的實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)燃煤電廠(chǎng)的運(yùn)行有著重要意義，實(shí)際應(yīng)用表明，該P(yáng)GNAA技術(shù)在線(xiàn)分析儀能夠快速地反映皮帶上物料的變化趨勢(shì)，精度滿(mǎn)足使用要求，比傳統(tǒng)采制化具有檢測(cè)速度快、代表性強(qiáng)等特點(diǎn)，利于實(shí)時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，從而保證煤炭的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：入爐煤 煤質(zhì) 在線(xiàn) 監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TK3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（b）-0080-02

Abstract： The real-time identification of coal qualitative is very important for the coal-fired power plants operation.. The application shows that the analyzer which uses PGNAA technology can measure the coal quickly，the accuracy between analyzer and lab is very well， the characteristic is the rapid speed and the representative mensuration.It is helpful for online progess control，ensuring the quality and stability of the coal.

Key Words： Boiling coal； Coal quality；Online；Monitor

煤質(zhì)的成分、特性對(duì)燃煤電廠(chǎng)安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)具有極其重要的影響。多數(shù)燃煤電廠(chǎng)的煤炭質(zhì)量得不到保證，煤種繁多且經(jīng)常變化，因此造成的鍋爐出力不足及熱損失較大，鍋爐結(jié)焦、積灰、熄火等情況時(shí)有發(fā)生，入爐煤質(zhì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響，煤質(zhì)的摻燒使得難以準(zhǔn)確判斷事實(shí)入爐煤質(zhì)[1]。

目前，燃煤電廠(chǎng)普遍采用離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室分析，須經(jīng)過(guò)采樣、縮分、制樣、化驗(yàn)等環(huán)節(jié)，而這一過(guò)程獲得分析報(bào)告的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，且誤差較大，采樣誤差占80%，制樣誤差占16%[2]。煤質(zhì)變化較大的情況下，如未能及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行必要的運(yùn)行調(diào)整，極有可能造成嚴(yán)重的后果。

本文介紹的在線(xiàn)煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地對(duì)燃煤電廠(chǎng)入爐煤質(zhì)進(jìn)行分析檢測(cè)。

1 中子活化技術(shù)介紹

1.1 技術(shù)原理

如圖1所示，分析儀采用中子活化分析（PGNAA）技術(shù)，利用同位中子源或電可控中子管作為激發(fā)源，煤被照射后會(huì)釋放特征伽馬射線(xiàn)，探測(cè)不同元素放射出的特征γ射線(xiàn)，從復(fù)雜的伽馬能譜中解析出元素含量，實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)流經(jīng)分析儀內(nèi)固態(tài)物料的化學(xué)成分[3]。

裝置跨皮帶安裝在輸煤系統(tǒng)上，對(duì)全部皮帶上的煤料進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需取樣、不接觸物料、不影響皮帶運(yùn)行，在遠(yuǎn)程控制室可在線(xiàn)顯示出煤中各指標(biāo)含量。

1.2 測(cè)量指標(biāo)

該在線(xiàn)分析儀功能如下。

（1）在線(xiàn)分析給出H、S、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Ti等煤質(zhì)元素分析指標(biāo)。

（2）在線(xiàn)給出硫含量、灰分、水分及熱值、揮發(fā)分等工業(yè)特性指標(biāo)。

（3）在線(xiàn)給出SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、Na2O及K2O等灰成分指標(biāo)。

（4）電廠(chǎng)各班次上煤歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢(xún)及考核。

（5）實(shí)時(shí)查看鍋爐燃煤煤質(zhì)特性，指導(dǎo)鍋爐優(yōu)化燃燒。

2 燃煤電廠(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

在線(xiàn)煤質(zhì)分析儀安裝在華電集團(tuán)某電廠(chǎng)入爐8段B側(cè)入爐煤皮帶上，在線(xiàn)檢測(cè)入爐煤質(zhì)的各元素含量、工業(yè)分析指標(biāo)及灰成分等煤質(zhì)指標(biāo)。分析儀系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定可靠，測(cè)量準(zhǔn)確接近實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)值。分析儀現(xiàn)場(chǎng)裝置見(jiàn)圖2。

3 性能驗(yàn)證

為了評(píng)價(jià)該分析儀的測(cè)量性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，采用人工采樣，根據(jù)GB 475-2008商品煤樣人工采取方法進(jìn)行人工采樣，然后送往電廠(chǎng)的入廠(chǎng)煤化驗(yàn)室化驗(yàn)。采樣人員在每天白班的上煤時(shí)間段，在輸煤皮帶上收集部分煤樣，完成后送往化驗(yàn)室。

3.1 試驗(yàn)方法

當(dāng)電廠(chǎng)正常運(yùn)行上煤時(shí)，待煤炭相對(duì)穩(wěn)定開(kāi)始經(jīng)過(guò)煤質(zhì)成分在線(xiàn)檢測(cè)裝置時(shí)，在8段皮帶末端，在皮帶上通過(guò)人工每隔一定時(shí)間取樣，總計(jì)不少于30個(gè)子樣，每個(gè)樣品總量15～25kg。按照同樣的方法完成36次采樣過(guò)程，共采集了36個(gè)樣品，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制樣工藝對(duì)36個(gè)煤樣進(jìn)行制作，送至電廠(chǎng)化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。

3.2 數(shù)據(jù)對(duì)照

化驗(yàn)項(xiàng)目包括全水Mar、發(fā)熱量Qnet、ar、硫分St、灰分Aar。分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的采制化的化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，橫坐標(biāo)為樣品號(hào)，部分指標(biāo)對(duì)比分析見(jiàn)圖3和圖4。

通過(guò)對(duì)上述36組數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果如表1所示。

由上述圖形和數(shù)據(jù)可以看出，煤質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)分析儀表現(xiàn)出良好的測(cè)量性能測(cè)試，測(cè)量結(jié)果反映了整批煤的總體質(zhì)量，在準(zhǔn)確性上，各指標(biāo)趨勢(shì)線(xiàn)非常好，分析儀檢測(cè)值十分接近實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)值，數(shù)據(jù)對(duì)比分析結(jié)果表明：水分偏差小于1.0%；灰分偏差小于1.2%；硫元素含量偏差小于0.3%；發(fā)熱量偏差小于0.65MJ/kg。各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均達(dá)到《GB/T 29161-2012》要求。

3.3 數(shù)據(jù)分析結(jié)論

該分析儀表現(xiàn)出良好的測(cè)量性能，測(cè)量結(jié)果反映了整批煤的總體質(zhì)量，在準(zhǔn)確性上，尤其對(duì)于St表現(xiàn)出非常高的測(cè)量準(zhǔn)確性。

4 應(yīng)用效果

該電廠(chǎng)安裝的是單臺(tái)裝置，鑒于分析儀長(zhǎng)期運(yùn)行準(zhǔn)確，原本應(yīng)輪換運(yùn)行的備用的A、B皮帶系統(tǒng)，安裝分析儀后，電廠(chǎng)近80%來(lái)煤通過(guò)B系統(tǒng)上煤，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分來(lái)煤進(jìn)行檢測(cè)，以指導(dǎo)配煤及后續(xù)優(yōu)化燃燒。并且使劣質(zhì)煤得到了合理的摻配，降低燃煤成本的同時(shí)增加熱效率。同時(shí)通過(guò)配煤優(yōu)化可有效地控制或減少SO2排放，避免超標(biāo)罰款，同時(shí)保護(hù)環(huán)境，帶來(lái)的社會(huì)綜合效益更加巨大。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)的上煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以對(duì)電廠(chǎng)燃煤進(jìn)行優(yōu)化管理，所有數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)落地傳輸，無(wú)人為因素，便于考核，進(jìn)而提高管理效益。

5 結(jié)語(yǔ)

在線(xiàn)煤質(zhì)分析儀可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出全煤流中各項(xiàng)指標(biāo)，有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室取樣分析法存在的分析結(jié)果滯后、取樣代表性差等問(wèn)題。該裝置為運(yùn)行人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整配煤比例，減小煤質(zhì)波動(dòng)，優(yōu)化鍋爐燃燒，提升燃燒效率，同時(shí)可有效地降低污染物排放，在提高燃煤電廠(chǎng)電力生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及過(guò)程控制方面具有重要意義，助力電廠(chǎng)穩(wěn)定生產(chǎn)，降本增效。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝云明，馬朋波，申大偉，等.入爐煤低位熱值實(shí)時(shí)計(jì)算方法及應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2014，43（4）：124-127.

[2] 管維新，吳曙笛，管曄.近紅外煤質(zhì)多組分實(shí)時(shí)分析儀研發(fā)和應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2011，40（6）：89-92.

[3] 劉林茂，劉雨人，景士偉.中子發(fā)生器及其應(yīng)用[M].北京：原子能出版社，2005.endprint