甘丹

摘 要：我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了各行各業(yè)對(duì)能源的消耗，在所消耗的能源中煤炭占絕大部分，近年來(lái)，各地中小煤礦在市場(chǎng)的需求下，相繼的加大了開(kāi)采的力度來(lái)保證電廠(chǎng)的供電需求。但煤炭的質(zhì)量對(duì)鍋爐燃燒的安全性有著直接的影響，也關(guān)系到電廠(chǎng)的安全運(yùn)行。因此在煤炭整個(gè)燃燒過(guò)程中進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，可以有效的確定煤炭的燃燒效率和污染物排放的情況，為保證和控制燃燒質(zhì)量具有十分重要的意義。文中針對(duì)煤質(zhì)在線(xiàn)分析技術(shù)原理進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)煤質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)在燃煤電廠(chǎng)的發(fā)展前景進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)；技術(shù)分析；發(fā)展前景

為了保證電廠(chǎng)生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)燃料質(zhì)量進(jìn)行分析檢測(cè)具有極其重要的意義，同時(shí)對(duì)電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)也具有極大的推動(dòng)作用，目前在對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通常應(yīng)用在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，從而可以快速、準(zhǔn)確的對(duì)入爐煤進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析測(cè)量，對(duì)煤的燃燒情況進(jìn)行科學(xué)的分析，從而有效的把握和控制煤炭質(zhì)量的目的。

1 煤質(zhì)在線(xiàn)分析技術(shù)原理

在長(zhǎng)期對(duì)煤質(zhì)的工業(yè)分析中，一直沿用傳統(tǒng)的燒灼法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前檢測(cè)技術(shù)有了較大的發(fā)展和改進(jìn)，現(xiàn)國(guó)際上多采用在線(xiàn)分析技術(shù)來(lái)對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。此檢測(cè)技術(shù)大致可分為：對(duì)水分的檢測(cè)用微波技術(shù)在線(xiàn)測(cè)量；對(duì)灰分的檢測(cè)通過(guò)雙能Y射線(xiàn)衰減技術(shù)在線(xiàn)檢測(cè)；對(duì)于灰分及各種元素成分的檢測(cè)多采用中子誘發(fā)瞬發(fā)Y射線(xiàn)技術(shù)；同時(shí)對(duì)于水分、灰分和硫分的檢測(cè)目前采用快速Y中子活化技術(shù)（PGNAA）。另外將PGNAA技術(shù)與測(cè)水儀相結(jié)合，還可確定水分、熱值等指標(biāo)。

1.1 水分分析

在傳統(tǒng)的采用紅外線(xiàn)、電導(dǎo)或電容法等水分測(cè)量技術(shù)中，在測(cè)量過(guò)程中會(huì)不同程度的受到多種干擾參數(shù)的影響，從而影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，不利于廣泛的進(jìn)行推廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，工業(yè)在線(xiàn)水分測(cè)定儀很好的把微波技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，通過(guò)微波信號(hào)在引起自由水分子旋轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)度和速度的降低，即根據(jù)微波發(fā)生的衰減和相移來(lái)測(cè)出煤質(zhì)的水分。

當(dāng)微波技術(shù)剛應(yīng)用在水分儀上時(shí)，只能在一種頻率下進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)煤質(zhì)的狀態(tài)也有一定的要求，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，目前微波水分儀可以在不同頻率下進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)于多次反射所引起的諧振干擾也有一定的抵制作用。另外，目前的微波水分儀加入了閃爍計(jì)數(shù)器和在屏蔽容器內(nèi)的放射源組成的射線(xiàn)測(cè)量質(zhì)量補(bǔ)償單元，基本上克服了煤層厚度和堆積密度變化的影響，同時(shí)，對(duì)于輸送帶上的運(yùn)動(dòng)中的煤質(zhì)也能有效的檢測(cè)出其中的水分情況。

1.2 灰分分析

煤質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置所采用的放射源有中子源和Y射線(xiàn)源兩種，其中以中子源為放射源的設(shè)備所采用的原理又分為中子誘發(fā)瞬發(fā)、射線(xiàn)技術(shù)與快速中子活化技術(shù)。

1.2.1 雙能Y射線(xiàn)測(cè)量灰分

雙能Y射線(xiàn)快速測(cè)灰儀一般采用镅（Am241）作為低能放射源，銫（Cs137）作為高能放射源。

低能Y射線(xiàn)穿過(guò)物質(zhì)時(shí)的減弱強(qiáng)度隨物質(zhì)的原子序數(shù)增大而增大。煤中揮發(fā)分與固定碳為可燃組分，由原子序數(shù)較小的原子組成，而灰分是不可燃組分，主要由硅、鐵、鈣等原子序數(shù)較大的原子組成。當(dāng)Y射線(xiàn)穿過(guò)煤層時(shí)，可燃組分中的各元素吸收效應(yīng)較弱，Y射線(xiàn)衰減系數(shù)??；反之，灰分中各元素吸收效應(yīng)較強(qiáng)，低能射線(xiàn)衰減系數(shù)也大。高能Y射線(xiàn)吸收率與煤?jiǎn)挝幻娣e重量有關(guān)。這樣利用高、低兩種能量的射線(xiàn)，經(jīng)閃爍探測(cè)器測(cè)量穿過(guò)煤炭后的射線(xiàn)強(qiáng)度，就可顯示煤中的灰分含量。

1.2.2 中子誘發(fā)瞬發(fā)Y射線(xiàn)法測(cè)量灰分

中子誘發(fā)瞬發(fā)射線(xiàn)法是核技術(shù)在煤質(zhì)在線(xiàn)分析方面的應(yīng)用。元素成分的核分析方法主要是基于中子與煤的核反應(yīng)，主要有彈性散射等6種形式，其中在煤質(zhì)分析中最重要的是以下兩種：快中子非彈性散射，測(cè)量煤中C和O的含量；熱中子輻射俘獲反應(yīng)，可測(cè)得煤中大部分元素的含量，如H、Ca、N、Fe等。

1.2.3 快速Y中子活化技術(shù)測(cè)量灰分

快速Y中子活化分析技術(shù)（PGNAA）相對(duì)X射線(xiàn)而言，PGNAA的穿透力更強(qiáng)，可以穿透整個(gè)樣品，從而實(shí)現(xiàn)全煤流分析，獲得有代表性的數(shù)據(jù)。

1.3 煤的發(fā)熱量

煤中灰分和發(fā)熱量之間有很好的相關(guān)性，目前無(wú)論是國(guó)產(chǎn)設(shè)備還是國(guó)內(nèi)代理的引進(jìn)設(shè)備。都是通過(guò)回歸方程由灰分值計(jì)算出煤發(fā)熱量。

1.4 各種測(cè)量原理的比較

主是從測(cè)定精度、煤種相關(guān)性、防護(hù)要求及測(cè)量指標(biāo)等方面進(jìn)行比較。中子活化技術(shù)的測(cè)量精度較高，同時(shí)不會(huì)像雙能Y射線(xiàn)法因鐵、鈣的變化而產(chǎn)生較大的誤差，在煤質(zhì)測(cè)量時(shí)可測(cè)得多種元素成分，但其對(duì)因中子穿透力強(qiáng)，對(duì)人類(lèi)的危害較大，因此在使用時(shí)對(duì)屏蔽防護(hù)較高。

2 煤質(zhì)在線(xiàn)分析技術(shù)在燃煤電廠(chǎng)的發(fā)展前景

目前我國(guó)在煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù)上還沿用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，隨著國(guó)外煤質(zhì)在線(xiàn)分析儀在火力發(fā)電廠(chǎng)的成功應(yīng)用，對(duì)我國(guó)電力行業(yè)和儀表制造業(yè)在檢測(cè)技術(shù)上有極其重要的促進(jìn)技術(shù)，但在短期情況下，我國(guó)使用煤質(zhì)在線(xiàn)分析儀的電廠(chǎng)還較少，這主要是由于受到投資和造價(jià)方面的制約，但從長(zhǎng)期來(lái)看，煤質(zhì)在線(xiàn)分析儀的應(yīng)用是未來(lái)電廠(chǎng)煤質(zhì)檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)，其可以有效的節(jié)約能源，適合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的需求，對(duì)電廠(chǎng)鍋爐在使用過(guò)程中的燃燒率有了較大的提高，這就在很大程度上降低了電廠(chǎng)的生產(chǎn)成本，提高了其經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)在對(duì)煤炭的消耗量主要以發(fā)供電過(guò)程中所消耗的量較大，由于以往在發(fā)供電過(guò)程中無(wú)法正確的計(jì)算出實(shí)際的煤耗需要，因此在電廠(chǎng)管理上一旦存在漏洞，無(wú)法通過(guò)煤耗的偏差情況分析出來(lái)，從而造成電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)上損失。如果采用煤質(zhì)在線(xiàn)分析系統(tǒng)，則可以準(zhǔn)確的計(jì)算出發(fā)供電煤耗的需要，并通過(guò)煤耗偏差分析出管理上的漏洞，從而加強(qiáng)了電廠(chǎng)對(duì)能源的管理水平，同時(shí)正平衡運(yùn)算數(shù)據(jù)，取得單位時(shí)間的煤質(zhì)數(shù)據(jù)，可以有效的提高電廠(chǎng)的鍋爐燃燒率，從而進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能增效、減排的效果，不僅有利于環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)還為電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前煤質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)已越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)的關(guān)注，相信在不久的將來(lái)，煤質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)將在電廠(chǎng)廣泛的使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能的需求量呈不斷上升的趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)供電的質(zhì)量也有了更高的要求，電廠(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，不僅需要考慮供電的可靠性，同時(shí)對(duì)供電的經(jīng)濟(jì)性也要進(jìn)行重點(diǎn)考慮。因此，電廠(chǎng)不僅需要在設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)在對(duì)煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù)上也要實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，從而提高電力生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。煤質(zhì)在線(xiàn)分析系統(tǒng)對(duì)電廠(chǎng)入廠(chǎng)煤和入爐煤的分析上，可以有效的保證電廠(chǎng)的燃煤質(zhì)量，保證鍋爐所用的煤質(zhì)可靠、安全，同時(shí)可以為運(yùn)行人員在操作過(guò)程中提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，達(dá)到高效運(yùn)行的目的。在提高燃煤電廠(chǎng)在對(duì)煤炭的消耗過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了有效控制具有極其重要的意義。

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