電廠入爐煤煤質(zhì)成分在線監(jiān)測

張偉+魏曉云+李海柱+李巖峰+吳志強

摘 要：入爐煤的實時檢測對燃煤電廠的運行有著重要意義，實際應(yīng)用表明，該PGNAA技術(shù)在線分析儀能夠快速地反映皮帶上物料的變化趨勢，精度滿足使用要求，比傳統(tǒng)采制化具有檢測速度快、代表性強等特點，利于實時對生產(chǎn)過程進(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 監(jiān)控

中圖分類號：TK3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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、特性對燃煤電廠安全經(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、熄火等情況時有發(fā)生，入爐煤質(zhì)對機組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響，煤質(zhì)的摻燒使得難以準(zhǔn)確判斷事實入爐煤質(zhì)[1]。

目前，燃煤電廠普遍采用離線實驗室分析，須經(jīng)過采樣、縮分、制樣、化驗等環(huán)節(jié)，而這一過程獲得分析報告的延遲時間較長，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，如未能及時采取相應(yīng)的措施進(jìn)行必要的運行調(diào)整，極有可能造成嚴(yán)重的后果。

本文介紹的在線煤質(zhì)檢測技術(shù)可以實時、快速、準(zhǔn)確地對燃煤電廠入爐煤質(zhì)進(jìn)行分析檢測。

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，煤被照射后會釋放特征伽馬射線，探測不同元素放射出的特征γ射線，從復(fù)雜的伽馬能譜中解析出元素含量，實時在線檢測流經(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，對全部皮帶上的煤料進(jìn)行實時、快速檢測，整個檢測過程無需取樣、不接觸物料、不影響皮帶運行，在遠(yuǎn)程控制室可在線顯示出煤中各指標(biāo)含量。

1.2 測量指標(biāo)

該在線分析儀功能如下。

（1）在線分析給出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）在線給出SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、Na2O及K2O等灰成分指標(biāo)。

（4）電廠各班次上煤歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢及考核。

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

2 燃煤電廠實際應(yīng)用

在線煤質(zhì)分析儀安裝在華電集團(tuán)某電廠入爐8段B側(cè)入爐煤皮帶上，在線檢測入爐煤質(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)一直運行穩(wěn)定可靠，測量準(zhǔn)確接近實驗室化驗值。分析儀現(xiàn)場裝置見圖2。

3 性能驗證

為了評價該分析儀的測量性能，根據(jù)現(xiàn)場實際條件，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，然后送往電廠的入廠煤化驗室化驗。采樣人員在每天白班的上煤時間段，在輸煤皮帶上收集部分煤樣，完成后送往化驗室。

3.1 試驗方法

當(dāng)電廠正常運行上煤時，待煤炭相對穩(wěn)定開始經(jīng)過煤質(zhì)成分在線檢測裝置時，在8段皮帶末端，在皮帶上通過人工每隔一定時間取樣，總計不少于30個子樣，每個樣品總量15～25kg。按照同樣的方法完成36次采樣過程，共采集了36個樣品，按照國家標(biāo)準(zhǔn)制樣工藝對36個煤樣進(jìn)行制作，送至電廠化驗室進(jìn)行化驗。

3.2 數(shù)據(jù)對照

化驗項目包括全水Mar、發(fā)熱量Qnet、ar、硫分St、灰分Aar。分析儀檢測數(shù)據(jù)和對應(yīng)的采制化的化驗數(shù)據(jù)對比，橫坐標(biāo)為樣品號，部分指標(biāo)對比分析見圖3和圖4。

通過對上述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)在線檢測分析儀表現(xiàn)出良好的測量性能測試，測量結(jié)果反映了整批煤的總體質(zhì)量，在準(zhǔn)確性上，各指標(biāo)趨勢線非常好，分析儀檢測值十分接近實驗室化驗值，數(shù)據(jù)對比分析結(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。各項檢測指標(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)出良好的測量性能，測量結(jié)果反映了整批煤的總體質(zhì)量，在準(zhǔn)確性上，尤其對于St表現(xiàn)出非常高的測量準(zhǔn)確性。

4 應(yīng)用效果

該電廠安裝的是單臺裝置，鑒于分析儀長期運行準(zhǔn)確，原本應(yīng)輪換運行的備用的A、B皮帶系統(tǒng)，安裝分析儀后，電廠近80%來煤通過B系統(tǒng)上煤，以此實現(xiàn)對大部分來煤進(jìn)行檢測，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增加熱效率。同時通過配煤優(yōu)化可有效地控制或減少SO2排放，避免超標(biāo)罰款，同時保護(hù)環(huán)境，帶來的社會綜合效益更加巨大。通過實時檢測的上煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以對電廠燃煤進(jìn)行優(yōu)化管理，所有數(shù)據(jù)進(jìn)行無落地傳輸，無人為因素，便于考核，進(jìn)而提高管理效益。

5 結(jié)語

在線煤質(zhì)分析儀可以實時準(zhǔn)確地檢測出全煤流中各項指標(biāo)，有效地解決了傳統(tǒng)實驗室取樣分析法存在的分析結(jié)果滯后、取樣代表性差等問題。該裝置為運行人員提供實時數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況及時調(diào)整配煤比例，減小煤質(zhì)波動，優(yōu)化鍋爐燃燒，提升燃燒效率，同時可有效地降低污染物排放，在提高燃煤電廠電力生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及過程控制方面具有重要意義，助力電廠穩(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.入爐煤低位熱值實時計算方法及應(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)多組分實時分析儀研發(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