董奕勤

摘 要：火力發(fā)電作為當(dāng)前我國發(fā)電的最主要形式，已經(jīng)開始向以成本和效益為核心的市場型企業(yè)進行轉(zhuǎn)變，為了有效的降低生產(chǎn)成本，在煤種選擇時多數(shù)情況下以低質(zhì)煤和混配煤為主要的燃料，這就必然導(dǎo)致鍋爐燃燒會受到入爐煤質(zhì)變化的影響，特別是對于鍋爐燃煤與設(shè)計煤種產(chǎn)生較大偏離時，則會增加鍋爐運行調(diào)整的難度。所以利用煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)，可以確保電廠鍋爐安全、經(jīng)濟的運行。文章分析了煤質(zhì)在線分析裝置的功能，并進一步對在線測量系統(tǒng)的技術(shù)原理進行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：火電廠；煤質(zhì)；在線分析；技術(shù)應(yīng)用

前言

火電廠為了有效降低生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)過程中往往會改燒低質(zhì)煤或是混配煤，這已是當(dāng)前很多電廠在降低成本時首要考慮的問題，由于入爐煤質(zhì)發(fā)生了較大的變化，這樣勢必會對鍋爐的燃燒狀況帶來一定的影響，對鍋爐運行調(diào)整帶來了較大的難度。長期以來火電廠往往是采用采樣化驗來對煤質(zhì)進行檢測，雖然這種方法能夠?qū)γ嘿|(zhì)的精度進行有效的分析，但由于在采樣過程中會存在一定的誤差，而且分析結(jié)論需要較長的時間，這對于鍋爐的實時燃燒調(diào)整和優(yōu)化運行是十分不利的。所以對于煤質(zhì)檢測上迫切需要應(yīng)用在線分析煤質(zhì)的新技術(shù)，這樣可以有效的改善火電廠由于燃料資源質(zhì)量不穩(wěn)定或是多樣化所給鍋爐燃燒和制粉系統(tǒng)運行的安全性帶來的影響，確保電廠能夠安全、經(jīng)濟的運行。所以通過對整個燃燒過程中進行有效的監(jiān)測，這樣可以根據(jù)燃燒的質(zhì)量來進行配煤，而且對燃料效率和污染物排放也能夠?qū)崿F(xiàn)有效的監(jiān)測，從而實現(xiàn)對入爐煤進行實時分析測量，確保能夠?qū)崟r對煤炭的質(zhì)量進行控制。煤質(zhì)在線檢測技術(shù)的應(yīng)用有效的解決了這一問題，確保了煤質(zhì)的科學(xué)性和可靠性，使電廠生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟性得以較大程度的提升，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

1 煤質(zhì)在線分析裝置的功能

1.1 控制燃料成本

煤質(zhì)在線分析裝置可以用于入廠煤的分析當(dāng)中，此裝置可以對電廠來煤的灰分、水分和熱值等一些重要指標都可以以分鐘為單位將具體的指標數(shù)據(jù)進行顯示，這樣就可以根據(jù)機組的燃煤特點來對購煤參數(shù)進行有效的控制，確保電廠能夠購置符合其生產(chǎn)特點的煤質(zhì)，對于燃燒成本的控制也具有極其重要的意義。

1.2 控制混煤特性

由于從生產(chǎn)成本角度考慮，目前很多電廠都選擇混配煤來做為燃料，由于入爐煤質(zhì)發(fā)生了較大的變化，這就導(dǎo)致鍋爐燃燒會受到較大的影響，而利用煤質(zhì)在線分析裝置，可以實現(xiàn)實時對入爐混煤的煤質(zhì)數(shù)據(jù)進行掌握，配制符合鍋爐燃煤設(shè)計的混煤，確保鍋爐能夠安全、經(jīng)濟的運行。

1.3 指導(dǎo)運行，優(yōu)化燃燒

電廠鍋爐安全穩(wěn)定的運行，受到煤質(zhì)變差或是頻繁波動的影響較大，所以利用煤質(zhì)在線分析裝置可以對電廠入爐煤質(zhì)量進行有效的控制，確保各關(guān)鍵性指標能夠滿足設(shè)計煤質(zhì)的要求。這樣運行人員就可以對鍋爐運行工況進行科學(xué)的調(diào)整，優(yōu)化制粉系統(tǒng)的運行，對風(fēng)煤比進行合理的調(diào)整，實現(xiàn)鍋爐優(yōu)質(zhì)高效的燃燒。

2 煤質(zhì)在線分析技術(shù)原理

2.1 水分分析

長期以來都是通過紅外線、電導(dǎo)和電容法等來對作為煤質(zhì)的水分測量技術(shù)，但由于在測量過程中各項參數(shù)會受到多種因素的干擾，所以無法廣泛的進行應(yīng)用。目前利用微波技術(shù)制造的工業(yè)在線水分測定儀，是利用微波在穿透煤層時由于強度和速度降低而產(chǎn)生的衰減和相移來對水分進行確定，目前微波水分儀其工作頻率范圍較寬，對于多次反射下的諧振干擾現(xiàn)象具有較好的抑制作用，同時微波水分儀中又加入了閃爍計數(shù)器和射線測量質(zhì)量補償單元，這樣就對煤層厚度和規(guī)程密度的變化的影響起到了良好的規(guī)避作用，所以目前在負荷不斷變化的輸煤皮帶上也可以對煤中的水分進行測量。

2.2 灰分分析

2.2.1 雙能γ射線測量灰分。雙能γ射線快速測灰儀一般采用镅（Am241）作為低能放射源，銫（Cs137）作為高能放射源。

低能γ射線穿過物質(zhì)時的減弱強度隨物質(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)γ射線穿過煤層時，可燃組分中的各元素吸收效應(yīng)較弱，γ射線衰減系數(shù)??；反之，灰分中各元素吸收效應(yīng)較強，低能γ射線衰減系數(shù)也大。

2.2.2 中子誘發(fā)瞬發(fā)γ射線法測量灰分。中子誘發(fā)瞬發(fā)γ射線法是核技術(shù)在煤質(zhì)在線分析方面的應(yīng)用，主要是基于中子與煤的核反應(yīng)，其中在煤質(zhì)分析中最重要的是以下兩種。

一是快中子非彈性散射，測量煤中C和O的含量；二是熱中子輻射俘獲反應(yīng)，可測得煤中大部分元素的含量，如H、Ca、N、Fe等。

2.2.3 快速γ中子活化技術(shù)測量灰分?？焖佴弥凶踊罨治黾夹g(shù)（PGNAA）是國際上較先進的能夠?qū)崿F(xiàn)在線分析確定煤中灰主要成分的技術(shù)。煤中灰分含量和煤中礦物質(zhì)元素之間有一定關(guān)系。作為放射源的熱中子可以激發(fā)被測煤樣中各元素的原子核，使其處于不穩(wěn)定的高能激發(fā)態(tài)。這些激發(fā)態(tài)原子核躍遷到穩(wěn)定的基態(tài)或較穩(wěn)定的低能態(tài)時放出γ射線。分析儀的探測器根據(jù)γ射線能譜檢測煤中硫、硅、鋁、鐵、鈣、鈦、鉀等元素的含量，繼而得到煤的灰分。

2.3 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，目前無論是國產(chǎn)設(shè)備還是國內(nèi)代理的引進設(shè)備，都是通過回歸方程由灰分值計算出煤發(fā)熱量。

2.4 各種測量原理的比較

2.4.1 測定精度。雙能γ射線法的測量精度為0.5～1%。與其相比，中子活化技術(shù)的測量精度較高。

2.4.2 煤種相關(guān)性。利用雙能γ射線法時，由于其標定與煤種存在著緊密的聯(lián)系，而且還對煤中鐵和鈣元素具有極強的敏感性，所以一旦電廠所選擇的煤中含有鐵和鈣等元素，且處于較大的變化范圍時，這時如果利用雙能γ射線進行測量，則會導(dǎo)致較大的誤差產(chǎn)生，所以相對來講，中子活化技術(shù)具有更好的適應(yīng)性。

2.4.3 防護要求。相對于γ射線而言，利用中子來進行防護時，雖然一樣能夠達到防護的要求，但由于其具有較強的穿透力，這必然會給人體帶來更大的傷害。所以當(dāng)利用中子來進行屏蔽防護時則需要利用水和石蠟等含氫物質(zhì)、鎘片及鋁片來加強防護，利用這些物質(zhì)組成的共同防護實現(xiàn)屏蔽保護功能。

2.4.4 中子源。大多數(shù)的PGNAA分析儀采用同位素中子源，它是一種自發(fā)裂變中子源，平均能量2.5MeV，半衰期為2.5年，之后直接更換中子源。發(fā)電設(shè)備不工作時輻射安全性較好，標定后不需額外維護，所以在正常工作時分析儀周圍不需要操作或維護人員。設(shè)備周圍的屏蔽主要采用碳氫元素。但Cf252的造價高，中子通量也容易波動。

3 結(jié)束語

利用煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)，有效的提高燃用煤質(zhì)的快速分析，確保了電力生產(chǎn)安全和經(jīng)濟，實現(xiàn)了過程控制，具有較大的經(jīng)濟潛力，但由于煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)還具有主要無件壽命和放射源的危險性問題，而且投資也較大，可以借鑒的應(yīng)用經(jīng)驗較少，所以在電廠采用該系統(tǒng)前需要進行詳細的論證分析，確保上馬后能夠發(fā)揮其作用，為電廠帶來更好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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