摘 要：飛灰含碳量在線檢測(cè)能實(shí)時(shí)反映燃料的燃盡程度，對(duì)鍋爐運(yùn)行人員的燃燒調(diào)整、降低發(fā)電能耗提供很大的幫助。本文介紹了飛灰在線檢測(cè)裝置系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)原理以及運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：飛灰含碳量；在線；檢測(cè)

鍋爐飛灰含碳量是反映火力發(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒效率的重要指標(biāo)，實(shí)時(shí)檢測(cè)飛灰含碳量將有利于指導(dǎo)運(yùn)行正確調(diào)整風(fēng)煤比，提高鍋爐燃燒控制水平；合理控制飛灰含碳量的指標(biāo)，有利于降低發(fā)電成本，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。隨著我國(guó)電力發(fā)電機(jī)組不斷向大容量、高參數(shù)發(fā)展，對(duì)鍋爐飛灰中的含碳量實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，以控制和優(yōu)化鍋爐燃燒、降低發(fā)電煤耗、提高“竟價(jià)上網(wǎng)”能力以及粉煤灰綜合利用能力已顯得日益重要和迫切。

飛灰含碳量的傳統(tǒng)測(cè)量方法是化學(xué)灼燒失重法，它是是一種離線的實(shí)驗(yàn)室分析方法，這種方法雖有其精度高的特點(diǎn)，但因受灰樣采集、分析時(shí)間滯后等因素影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不能及時(shí)準(zhǔn)確反映當(dāng)前的鍋爐燃燒工況，對(duì)鍋爐燃燒調(diào)整的指導(dǎo)缺乏實(shí)時(shí)性、針對(duì)性。而目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)燃煤電廠投用的在線鍋爐飛灰含碳量監(jiān)測(cè)裝置基本上采用微波測(cè)量技術(shù)，但是微波測(cè)量技術(shù)對(duì)飛灰含碳量的測(cè)量受煤種變化的影響比較大，測(cè)量穩(wěn)定性和精度都不理想，較難滿足測(cè)量精度及穩(wěn)定性的要求。而此次我公司采用的在線飛灰測(cè)碳裝置，綜合了傳統(tǒng)高精度的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)灼燒失重法測(cè)碳技術(shù)和無(wú)動(dòng)力、自抽式取樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛灰含碳量的高精度實(shí)時(shí)在線智能化測(cè)量。

測(cè)量數(shù)據(jù)可以在控制單元顯示屏上顯示，也可以輸送到電廠的DCS系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1 系統(tǒng)工作原理及工作過(guò)程

該系統(tǒng)采用失重法測(cè)量技術(shù)、無(wú)外加動(dòng)力、自抽式取樣單元，自動(dòng)將煙道中的灰樣通過(guò)測(cè)量單元中的收灰組件收集到坩堝中。由測(cè)量單元內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將裝有灰樣的坩堝送入灼燒裝置進(jìn)行高溫灼燒，灼燒結(jié)束后由系統(tǒng)對(duì)收灰前、后及灼燒后所稱得的重量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，獲得飛灰的含碳量并在控制單元的顯示屏上進(jìn)行顯示。灼燒后的灰樣通過(guò)系統(tǒng)的排灰裝置排放回?zé)煹乐?，然后進(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量測(cè)量流程。采用富氧燃燒技術(shù)可以將整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)周期大大縮短，從而獲得更好的實(shí)時(shí)性，從而指導(dǎo)運(yùn)行人調(diào)整。

2 裝置組成及系統(tǒng)安裝

該系統(tǒng)主要由取樣單元、測(cè)量單元組成。其中取樣單元由由吸氣嘴、取樣管、引射管、排氣管、旋流集塵器、靜壓管等部件組成。飛灰取樣器采用了特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)跟蹤鍋爐煙道流速的變化而保持等速取樣狀態(tài)，因而，取出的灰樣具有較好的代表性，從而保證了系統(tǒng)的整體測(cè)量可信度。該單元采用耐磨和防堵灰設(shè)計(jì)，能保證裝置長(zhǎng)期可靠的進(jìn)行自動(dòng)采樣。

自動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了8分的槽輪結(jié)構(gòu)，主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，從動(dòng)輪固定轉(zhuǎn)動(dòng)45度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的精確定位?？朔藗鹘y(tǒng)通過(guò)光電開(kāi)關(guān)定位轉(zhuǎn)盤(pán)的思路，避免了因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的灰塵污染或堵塞定位孔，造成的定位不準(zhǔn)的問(wèn)題。

升降機(jī)構(gòu)中將絲桿、光桿進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)行非常平穩(wěn)，幾乎聽(tīng)不到軸套和絲桿摩擦的聲音，組件設(shè)計(jì)了定位槽，普通技術(shù)人員就可以完成產(chǎn)品組裝，絲杠一體化結(jié)構(gòu)更換方便，通用性比較好，維護(hù)便利。

測(cè)量單元由收灰組件、排灰組件、灼燒組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、稱重組件、PLC、HMI等部件組成。測(cè)量單元的工作過(guò)程及功能由系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。該裝置對(duì)每個(gè)煙道采用獨(dú)立的取樣、檢測(cè)和控制系統(tǒng)，所有設(shè)備都安裝于現(xiàn)場(chǎng)，有利于現(xiàn)場(chǎng)的安裝和使用，可以為電廠節(jié)省電子間的有限空間。每個(gè)煙道采用一套獨(dú)立的取樣、檢測(cè)和控制系統(tǒng)，與采用一臺(tái)主機(jī)檢測(cè)兩個(gè)煙道系統(tǒng)相比，可以有效分散系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

3 性能指標(biāo)

（1）測(cè)量范圍：飛灰含碳量0～30%。（2）誤差：±0.5%。（3）測(cè)量周期：10～15分鐘。（4）歷史數(shù)據(jù)：保留時(shí)間12個(gè)月。（5）電源：220VAC。（6）輸出信號(hào)：2路模擬量4～20mA含碳量信號(hào)（每煙道各1）。（7）環(huán)境溫度：-30～65℃。

4 系統(tǒng)安裝

系統(tǒng)由二套取樣單元、二套測(cè)量單元組成，系統(tǒng)設(shè)備的安裝可以在鍋爐運(yùn)行期間實(shí)施，飛灰取樣單元安裝孔的開(kāi)孔需要在停爐后進(jìn)行。取樣點(diǎn)選取在空氣預(yù)熱器出口到除塵器入口之間的煙道上，具體安裝位置的選擇一般應(yīng)滿足下面條件：煙氣溫度小于200℃；在水平煙道的直管段外側(cè)壁，同時(shí)距煙道底部1/3煙道高度處；或在垂直煙道的直管段側(cè)壁，同時(shí)距煙道后壁1/3煙道厚度處；煙道內(nèi)沒(méi)有影響正常取樣的障礙物；煙氣流速和灰塵顆粒具有代表性的部位；煙道外具有安裝測(cè)量裝置和正常使用操作的空間。根據(jù)取樣單元所安裝的煙道位置不同，需要對(duì)取樣管進(jìn)行調(diào)整，以保證取樣管的進(jìn)氣嘴方向正對(duì)煙氣流的方向。

安裝中還采用了經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)的適用于天平測(cè)量的特殊減振器消除了現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)對(duì)天平測(cè)量精度的影響；采用半導(dǎo)體致冷技術(shù)并將天平安裝在能將溫度控制在天平正常使用范圍的防護(hù)箱內(nèi)，消除工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素對(duì)天平測(cè)量精度影響；除了采用上述的防護(hù)措施外，控制系統(tǒng)還對(duì)天平進(jìn)行每天4次的自動(dòng)校準(zhǔn)處理，從而進(jìn)一步確保天平的測(cè)量精度。

5 系統(tǒng)運(yùn)行效果

設(shè)備安裝結(jié)束，經(jīng)過(guò)調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從初次標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果可以看出：飛灰在線檢測(cè)裝置測(cè)得數(shù)值大多低于實(shí)測(cè)值；在飛灰可燃物含量較大時(shí)，測(cè)量偏差較大，飛灰含碳量較低時(shí)測(cè)量較準(zhǔn)確。A側(cè)飛灰在線檢測(cè)裝置除工況二外基本準(zhǔn)確，B側(cè)飛灰在線檢測(cè)裝置測(cè)得數(shù)值與實(shí)測(cè)值存在較大偏差，除工況一外偏差均大于0.5%。A側(cè)飛灰在線檢測(cè)裝置測(cè)得數(shù)值與實(shí)測(cè)值偏差不大，基本可以反映實(shí)際飛灰可燃物含量的實(shí)際情況；B側(cè)測(cè)量結(jié)果與實(shí)測(cè)值存在偏差應(yīng)與B側(cè)飛灰取樣裝置取樣量較大，所取灰樣燒燼程度不足有關(guān)。

6 裝置維護(hù)

當(dāng)裝置工作一段時(shí)間后，在取樣器的調(diào)節(jié)噴嘴和彎管內(nèi)壁上會(huì)沾結(jié)一些灰塵和結(jié)焦，如果長(zhǎng)期不進(jìn)行清理，會(huì)造成氣路變細(xì)，甚至堵死，從而使取樣器不能收集灰樣。裝置應(yīng)安排專人定期（每周1-2次）進(jìn)行維護(hù)，主要檢查事項(xiàng)如下：（1）測(cè)量箱內(nèi)溫控器顯示是否正常；當(dāng)前設(shè)定溫度為815℃。（2）測(cè)量箱內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)和齒輪盤(pán)表面是否有嚴(yán)重的積灰。（3）測(cè)量箱內(nèi)坩堝和頂桿是否有缺損及數(shù)量是否對(duì)。（4）飛灰取樣器噴射嘴是否有堵塞。（5）人機(jī)界面是否顯示正常。（6）檢查排灰透明管是否磨穿。（7）壓縮空氣調(diào)壓閥上表顯壓力是否正常。

結(jié)束語(yǔ)

（1）飛灰含碳量在線檢測(cè)裝置測(cè)得數(shù)值基本可以反應(yīng)飛灰可燃物的實(shí)際情況，對(duì)鍋爐燃燒調(diào)整具有一定的指導(dǎo)意義。（2）需要定期對(duì)裝置進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，調(diào)整合適的取樣量、灼燒時(shí)間，以求準(zhǔn)確反映飛灰可燃物的實(shí)際情況。（3）做好裝置維護(hù)工作，防止堵灰等異常情況造成飛灰含碳量偏離實(shí)際值。

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作者簡(jiǎn)介：蘇效奇（1966，02-），男，漢族，工程師，大唐洛陽(yáng)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司設(shè)備管理部部長(zhǎng)，主要從事設(shè)備管理工作。