煤质分析系统在火电厂的应用

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1、煤质分析系统在火电厂的应用本文介绍了国内外煤质分析系统的发展概况、仪器性能及使用情况，对各种装置的测量原理、测量指标、测量误差等关键问题做了系统地分析比较，并结合电力生产的实际，对煤炭检测技术及应用现状进行分析研究，对其在火电厂的发展前景进行了探讨。　　煤质；在线分析；火电厂；应用　　1前言火力发电厂正从生产型组织向以效益、成本为核心的市场型企业转变，为大幅度降低煤价，改烧低质煤或混配煤已成为越来越多电厂首要考虑的问题。入炉煤质的变化对锅炉燃烧具有重大影响，尤其是在锅炉燃煤偏离设计煤种时，将给运行调整带来更大的困难。过去，通过采制样化验煤质的方法尽管

2、具有很高的分析精度，但存在较大的采制样误差，而且至少要数小时才能分析出结果，对实时燃烧调整和优化运行的促进作用非常有限，因此迫切需要能在线分析煤质的新技术和新产品。此外，燃料资源的质量不稳定性和多样性也会影响到制粉系统和锅炉燃烧的安全性，直接关系到电厂的安全经济运行。因此，为保持和控制燃料质量而进行配煤，并对整个燃烧过程进行有效监测以便确定混煤对燃烧效率和污染物排放的影响就变得尤为重要。煤质在线实时检测技术可以快速、准确地对入炉煤进行实时分析测量，达到有效把握和控制煤炭质量的目的，使燃煤质量更具科学性和可靠性，在提高电力生产的安全性和经济性、实现过程

3、控制方面具有极其重要的意义和巨大的经济潜力。该技术从80年代中期开始就在美国、澳大利亚和欧洲得到了较快地发展，近10年才引入国内。设备多为进口，价格较高，多用于选煤厂和洗煤厂，在电厂的应用业绩较少。　　2煤质在线分析装置的功能根据燃煤电厂的运营特点，该类装置的功能体现在以下几方面：　　控制燃料成本　　将煤质在线分析装置用于入厂煤的分析，可以通过以每分钟显示的数据掌握电厂来煤的灰份、水分、热值等重要指标，从而根据机组燃煤特性控制购煤参数，为电厂购煤提供检验手段和依据，更好地控制燃料成本。　　控制混煤特性　　目前，越来越多的电厂开始燃用混配煤，入炉煤质的

4、变化会给锅炉燃烧带来很大影响，给运行调整带来更大的困难。如果能实时掌握入炉混煤的煤质数据，可以根据锅炉设计的燃煤特性合理控制混配的煤种和比例，最大限度地满足锅炉安全运行要求。　　指导运行，优化燃烧　　在电厂的实际运行中，经常发生由于锅炉燃用煤质变差或频繁波动而影响运行的安全性和经济性。控制电厂入炉煤质量，其关键性指标是煤的灰份、水分、挥发分及热值。运行人员主要以这些指标作为指导锅炉运行调整的科学依据，根据经验实时调整燃烧工况，优化制粉系统运行，合理调整风煤比，优化锅炉燃烧。　　3煤质在线分析技术原理　　传统的煤质工业分析一直沿用烧灼法进行测定，现国际

5、上流行采用的在线分析装置主要是以下几种类型：　　微波技术在线测量水份；　　双能γ射线衰减技术在线检测灰份；　　中子诱发瞬发γ射线技术检测灰份及碳、氢、氧等多种元素成分；　　快速γ中子活化技术（即PGNAA）检测灰份、灰成分及硫分。通常与测水仪结合，还可确定水分、热值等指标。　　3.1水分分析　　过去采用的水分测量技术，如红外线、电导或电容法等，都受到多种干扰参数的影响，无法应用推广。目前，最成功的工业在线水分测定仪是利用微波技术[1]。当微波信号穿透煤层时，引起自由水分子旋转，这一效应降低了微波的强度和速度，即微波发生了衰减和相移。水分仪通过测量微波

6、的衰减和相移来得出水分。早期的微波水分仪只能工作在一种频率下，而现在它的工作频率范围很宽，可抑制由于多次反射而引起的谐振干扰现象。为避免煤层厚度和堆积密度变化的影响，加入闪烁计数器和在屏蔽容器内的放射源组成的射线测量质量补偿单元，可在负荷变化的输煤皮带上测量煤中水分。　　3.2灰份分析　　煤质在线监测装置所采用的放射源有中子源和γ射线源两种，其中以中子源为放射源的设备又分中子诱发瞬发γ射线技术与快速γ中子活化技术，以下将分别作以介绍。　3.2.1双能γ射线测量灰份　　双能γ射线快速测灰仪一般采用镅(Am241)作为低能放射源，铯(Cs137)作为高能

7、放射源。低能γ射线穿过物质时的减弱强度随物质的原子序数增大而增大。煤中挥发分与固定碳为可燃组分，由原子序数较小的原子组成，而灰份是不可燃组分，主要由硅、铁、钙等原子序数较大的原子组成。当γ射线穿过煤层时，可燃组分中的各元素吸收效应较弱，γ射线衰减系数小；反之，灰份中各元素吸收效应较强，低能γ射线衰减系数也大。高能γ射线吸收率与煤单位面积重量有关。这样利用高、低两种能量的射线，经闪烁探测器测量穿过煤炭后的射线强度，就可显示煤中的灰份含量。　　3.2.2中子诱发瞬发γ射线法测量灰份　　中子诱发瞬发γ射线法是核技术在煤质在线分析方面的应用，主要是基于中子与

8、煤的核反应，包括弹性散射等6种形式，其中在煤质分析中最重要的是以下两种：　　快中子非弹性散射，测量煤中C和O