鍋爐飛灰含碳量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

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1、綜述與評(píng)論化工自動(dòng)化及儀表，2010，37(9)：1～4ControlandInstrumentsinChemicalIndustry鍋爐飛灰含碳量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀陳立軍1，王瑩1，鄒曉旭1，杜箭2，李思3(1．東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院，吉林吉林132012；2．國(guó)電吉林熱電廠，吉林吉林132010；3．華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206)摘要：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一項(xiàng)重要指標(biāo)，精確和實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)飛灰含碳量有利于提高鍋爐燃燒控制水平，降低發(fā)電成本，提高機(jī)組運(yùn)

2、行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也有利于提高煤灰的品位，促進(jìn)煤灰的商品化。綜述了飛灰含碳量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，分析了存在的問題，提出了改進(jìn)的建議，對(duì)飛灰含碳量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：飛灰含碳量；在線測(cè)量；軟測(cè)量中圈分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-3932(2010)09-0001-041引言鍋爐燃燒過程是一個(gè)非常復(fù)雜的湍流流動(dòng)與燃燒化學(xué)反應(yīng)過程，受眾多因素的影響，導(dǎo)致煤粉未完全燃燒就離開爐膛，造成機(jī)械未完全燃燒損失上升，燃燒效率下降，還將增加鍋爐受熱面和尾部煙道受熱面的磨損。準(zhǔn)確

3、測(cè)量飛灰含碳量有利于監(jiān)測(cè)和調(diào)整鍋爐燃燒，降低煤耗，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。長(zhǎng)期以來，人們一直在研究準(zhǔn)確、快速地反映鍋爐運(yùn)行中飛灰可燃物含量變化的方法和儀器設(shè)備，來指導(dǎo)運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整，如選用適當(dāng)?shù)倪^?？諝庀禂?shù)，選擇合適的一、二次風(fēng)速與風(fēng)量比例，使鍋爐保持最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況。近年來煤炭市場(chǎng)價(jià)格放開使電煤價(jià)格持續(xù)上漲，標(biāo)煤價(jià)已經(jīng)突破1000形噸，高煤價(jià)使發(fā)電企業(yè)一直處于虧損狀態(tài)。未來煤價(jià)將一直在高位徘徊，這就要求火力發(fā)電廠必須降低發(fā)電標(biāo)煤耗。實(shí)現(xiàn)飛灰含碳量的在線檢測(cè)，以控制和優(yōu)化鍋爐燃燒，降低發(fā)電煤耗

4、，提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本顯得日益重要和迫切。2飛灰含碳量測(cè)量技術(shù)利用碳的可燃性及高介電常數(shù)等物理、化學(xué)特性，來檢測(cè)飛灰中的含碳量。在眾多的檢測(cè)方法中，技術(shù)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確性和快速性。按照檢測(cè)的實(shí)時(shí)性可以分為離線檢測(cè)和在線檢測(cè)兩大類。2．1飛灰含碳量離線測(cè)量技術(shù)2．1．1灼燒法燃燒失重法¨’2’是對(duì)一定量的飛灰樣品在高溫下燃燒，由燃燒前后的重量差求得飛灰的含碳量，是含碳量的傳統(tǒng)分析方法。同樣是對(duì)飛灰樣品的燃燒，流化床CO：測(cè)量法¨’21則通過監(jiān)測(cè)燃燒后CO：·的含量來確定飛灰的含碳量?；谏鲜鰞煞N方法都有

5、成熟的儀器生產(chǎn)，具有較高的測(cè)量精度，但存在化驗(yàn)滯后時(shí)間較長(zhǎng)、分析結(jié)果代表性差等嚴(yán)重缺點(diǎn)，不能及時(shí)有效地指導(dǎo)生產(chǎn)。2．1．2反射法反射測(cè)量法是根據(jù)飛灰中碳顆粒與其他物質(zhì)顆粒反射率的明顯差異，選擇不同的發(fā)射信號(hào)源，來測(cè)量飛灰含碳量的方法，已商品化的有光學(xué)反射法、紅外線測(cè)量法和放射法三種口1。其中光學(xué)反射法是將灰樣和粘合劑按一定比例混合，壓制成環(huán)狀物放入輝光放電室內(nèi)。用單色器和光電探測(cè)器分辨輝光放電室內(nèi)所產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)。依據(jù)單色器的范圍，確定飛灰含碳量和飛灰的其它組分。紅外線測(cè)量法是利用紅外線對(duì)飛灰中碳粒反射

6、率不同的原理進(jìn)行測(cè)量，按事先標(biāo)定的反射率直接得出測(cè)量結(jié)果。飛灰的成分若按照原子序數(shù)分類，可分為高原子序數(shù)物質(zhì)(Si、Al、Fe、Ca、Mg等)和低原子序數(shù)物質(zhì)(C、H、0)。放射法測(cè)量原理則依據(jù)光電效應(yīng)和康普頓散射效應(yīng)。當(dāng)飛灰中含碳量低時(shí)，光電效應(yīng)較強(qiáng)而康普頓散射效應(yīng)較弱；反之，則光電效應(yīng)較弱而康普頓散射效應(yīng)較強(qiáng)。因此，通過核探測(cè)器記錄的反散射^r射線強(qiáng)度的變化就可以測(cè)量出飛灰中的含碳量。其中紅外線測(cè)量法原理簡(jiǎn)單，測(cè)量工序簡(jiǎn)便，應(yīng)用較光學(xué)反射法和放射法廣泛。反射法飛灰含碳量收稿日期：2010-07-01

7、(修改稿)基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃基金項(xiàng)目(2007CB206904)；中國(guó)華能集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(HNKJ08·H32)·2·化工自動(dòng)化及儀表第37卷的測(cè)量精度受飛灰顆粒的影響很大，其中1射線對(duì)人體有巨大的傷害性，即便使用低能量的^，射線，也必須有很好的保護(hù)裝置。這使得設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)成本上升，因而降低了測(cè)量?jī)x器的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性?；诜瓷浞ǖ臏y(cè)量能獲得較高的精度，但也存在分析滯后以及樣品的代表性等問題，仍無法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。2．2飛灰含碳量在線測(cè)量技術(shù)為有效地指導(dǎo)生產(chǎn)，在線測(cè)量技術(shù)尤其受到重

8、視。依據(jù)飛灰中碳元素對(duì)特定波長(zhǎng)微波的吸收”一?；?qū)ξ⒉ㄏ辔弧?的影響來測(cè)量鍋爐飛灰含碳量。微波吸收法是目前研究、應(yīng)用最多，也是測(cè)量速度最快的一種測(cè)碳技術(shù)。微波經(jīng)介質(zhì)層傳輸后的功率可表示為：P=Poexp(一2y1)(1)A=lOlog(Po／P)(2)A么=k(3)式中：Po——輸入功率；f——介質(zhì)層厚度；y——傳播常數(shù)；A——微波功率衰減，db；肛——飛灰濃度，kg／m3；后——與飛灰含碳量相對(duì)應(yīng)的常數(shù)。由式(1)一式(3)可見，當(dāng)飛灰含