浅析火电厂锅炉飞灰含碳量测量技术与展望

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1、浅析火电厂锅炉飞灰含碳量测量技术与展望（京能山西漳山发电有限责任公司046021）摘要：飞灰含碳量的是反映火电厂经济运行的重要指标，其高低直接影响着锅炉的效率。因此准确的监测飞灰含碳量有着非常重要的意义。木文对当前常见的多种物理测量方法做了相应的研究，指出了它们的优缺点。报告了近年来发展起来的飞灰含碳量软测量方法的现状，并分析了它们的技术特点。最后木文展望了测碳技术的新发展，对火电厂选择测碳方法与研究有一定的参考指导价值。关键词：飞灰含碳量；测量方法；展望引言飞灰含碳量是火电厂重要监测的参数，其高低肓接影响着锅炉的燃烧效率。当飞灰含碳量偏高，主要锅炉风煤配比不合理造成的，燃烧不

2、完全，其直接结果导致发电成木升高，而且也增大了固体颗粒的排放，使粉煤灰的可利用价值降低,同时也对环境也造成严重的影响；飞灰含碳量偏低则说明空气过剩，将有大量的热能通过烟道排出，造成换热效果不够好，同时还会增加氮氧化物的排放[1]0对于实时准确监测飞灰含碳量，有利于操作人员随时调整运行方式，将飞灰含碳量控制在最佳范围，从而尽量提高燃烧程度，提高机组运行水平。但是影响飞灰含碳量的因素错综复杂，是一个高度的非线性结构体。目前国内外许多公司研发的在线测碳设备均己商品化。木文将介绍各种在线测碳设备的工作原理、特点。木文还会对近些年兴起的软测量技术给予一定介绍。对飞灰含碳量测量方法的选择与

3、研究有一定的参考指导价值。1飞灰含碳量的物理测量技术1.1微波透射衰减法测量技术利用未燃尽的碳对特定波长微波的吸收及对微波相位的影响来测量飞灰含碳量，这是微波透射衰减法测碳原理。目前在我国火电厂使用的产品主要有：深圳赛达力电力设备有限公司研发牛产的MCM型微波飞灰测碳仪，测量精度还较为准确为0.5%左右，澳大利亚CSIRO矿产和工程公司开发的微波测碳仪，测量精度较为高，约在0.08%-0.28%之间，测量周期在三分钟之内。因其测量精度最高，测量速度最快。微波吸收法是目前研究得最多的。随着国内外的学者对该法研究的进一步深入，测碳精度和速度还会得到进一步的提高。微波透射衰减法目前在

4、我国电站得到了一定的推广，其优点是测量较为实时,口造价相比于其它方法较低。但是从微波测量技术上分析，这类微波测碳仪主要存在以下几点弊端：第一，微波发生器输出信号功率稳定度不高，这是因为微波源本身易受电源电压、老化、环境温度的影响，如果这些因素有变化，它输出的信号功率也随之变化，这必然会反映在测量值中，造成测量误差加大。第二，微波信号源频率漂移的影响也不可忽略。天线盒四周的板壁对微波具有反射作用，致使在天线盒内形成了复杂的驻波场，当微波信号源的振荡频率变化吋，天线盒内驻波场的波腹、波节位置就发生剧烈变化，从而使进入接收天线的微波能量也剧烈变化，会导致微波检波器输出电压有相当的变化

5、。第三，堵灰现象也是时有发生。1.2悬臂式失垂法测量技术悬臂式失重法测量技术（燃烧称重法）测碳原理同于电厂化学实验室测碳技术，即采集一定质量的飞灰（大约5g左右实验表明适当增加样品量可以提高测量精度），在高温灼烧炉中灼烧直至质量不在发生变化，两侧测得的质量差即为含碳量的比重。其计算公式如下：式中：Wc——所测灰样含碳量质量分数，%；ml——圮埸的质量，g；m2——灼烧前灰样加圮埸的质量，g；m3——灼烧后灰样加圮埸的质量，g；不同于实验室测量的地方在于其整个过程都由一个全自动的机器人构成，中间升降工位是一个可旋转的机械手，其它工位包含取灰、加热、称量及排灰。悬臂式失重法测碳原理

6、经典，数据较为准确。但测量速度难以提高。其主要问题是在锅炉低负荷运行吋候，旋风筒分离装置取灰较为困难，很难取到化验所需要的灰样克数。且整个就地控制部分都安装在锅炉尾部的烟道部分，现场环境较为复杂，对设备的使用年限有所考验。2飞灰含碳量的软测量技术2.1数值计算方法的研究华中科技大学唐良广建立了对实际锅炉的煤粉燃尽率与飞灰含碳量预测的一维计算方法，把煤的燃烧特性与锅炉的结构特性相结合，对锅炉提出煤性与炉性相结合的计算方法。在实际调整中，燃烧器区取一值，其余的取另一值，相差性与数学模型相结合用于实际锅炉的计算，并且通过实际锅炉已知工况的实验结果修正计算程序中某些不易确定的输入参数，

7、然后运用计算程序就可以预测其他未知工况。当机组需要更换新煤种或掺烧新煤种时，也可以用预测方法对煤种的适应性做出预测以决定取舍。该预测方法能够体现煤种的差异，以及锅炉燃烧器及炉膛的结构参数,两者结合，能够做出比较准确的预测锅炉燃尽率与炉膛出口飞灰含碳量。很好地解决了“煤性”与“炉性”的结合问题，具有很大的工程实用性。2.2基于會能算法预测的研究东北大学李智等借助于正交试验设计，对某台200MW机组燃煤锅炉飞灰含碳量特性进行了多工况热态测试研究，获得了各工况较为典型的数据样本，采用基于LM算法的