電廠入爐煤煤質成分在線監測

張偉+魏曉云+李海柱+李巖峰+吳志強

摘 要：入爐煤的實時檢測對燃煤電廠的運行有著重要意義，實際應用表明，該PGNAA技術在線分析儀能夠快速地反映皮帶上物料的變化趨勢，精度滿足使用要求，比傳統采制化具有檢測速度快、代表性強等特點，利于實時對生產過程進行監控和調整，從而保證煤炭的品質。

關鍵詞：入爐煤 煤質 在線 監控

中圖分類號：TK3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0080-02

Abstract： The real-time identification of coal qualitative is very important for the coal-fired power plants operation.. The application shows that the analyzer which uses PGNAA technology can measure the coal quickly，the accuracy between analyzer and lab is very well， the characteristic is the rapid speed and the representative mensuration.It is helpful for online progess control，ensuring the quality and stability of the coal.

Key Words： Boiling coal； Coal quality；Online；Monitor

煤質的成分、特性對燃煤電廠安全經濟生產及環境保護具有極其重要的影響。多數燃煤電廠的煤炭質量得不到保證，煤種繁多且經常變化，因此造成的鍋爐出力不足及熱損失較大，鍋爐結焦、積灰、熄火等情況時有發生，入爐煤質對機組運行的安全性和經濟性有很大影響，煤質的摻燒使得難以準確判斷事實入爐煤質[1]。

目前，燃煤電廠普遍采用離線實驗室分析，須經過采樣、縮分、制樣、化驗等環節，而這一過程獲得分析報告的延遲時間較長，且誤差較大，采樣誤差占80%，制樣誤差占16%[2]。煤質變化較大的情況下，如未能及時采取相應的措施進行必要的運行調整，極有可能造成嚴重的后果。

本文介紹的在線煤質檢測技術可以實時、快速、準確地對燃煤電廠入爐煤質進行分析檢測。

1 中子活化技術介紹

1.1 技術原理

如圖1所示，分析儀采用中子活化分析（PGNAA）技術，利用同位中子源或電可控中子管作為激發源，煤被照射后會釋放特征伽馬射線，探測不同元素放射出的特征γ射線，從復雜的伽馬能譜中解析出元素含量，實時在線檢測流經分析儀內固態物料的化學成分[3]。

裝置跨皮帶安裝在輸煤系統上，對全部皮帶上的煤料進行實時、快速檢測，整個檢測過程無需取樣、不接觸物料、不影響皮帶運行，在遠程控制室可在線顯示出煤中各指標含量。

1.2 測量指標

該在線分析儀功能如下。

（1）在線分析給出H、S、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Ti等煤質元素分析指標。

（2）在線給出硫含量、灰分、水分及熱值、揮發分等工業特性指標。

（3）在線給出SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、Na2O及K2O等灰成分指標。

（4）電廠各班次上煤歷史數據統計查詢及考核。

（5）實時查看鍋爐燃煤煤質特性，指導鍋爐優化燃燒。

2 燃煤電廠實際應用

在線煤質分析儀安裝在華電集團某電廠入爐8段B側入爐煤皮帶上，在線檢測入爐煤質的各元素含量、工業分析指標及灰成分等煤質指標。分析儀系統一直運行穩定可靠，測量準確接近實驗室化驗值。分析儀現場裝置見圖2。

3 性能驗證

為了評價該分析儀的測量性能，根據現場實際條件，采用人工采樣，根據GB 475-2008商品煤樣人工采取方法進行人工采樣，然后送往電廠的入廠煤化驗室化驗。采樣人員在每天白班的上煤時間段，在輸煤皮帶上收集部分煤樣，完成后送往化驗室。

3.1 試驗方法

當電廠正常運行上煤時，待煤炭相對穩定開始經過煤質成分在線檢測裝置時，在8段皮帶末端，在皮帶上通過人工每隔一定時間取樣，總計不少于30個子樣，每個樣品總量15～25kg。按照同樣的方法完成36次采樣過程，共采集了36個樣品，按照國家標準制樣工藝對36個煤樣進行制作，送至電廠化驗室進行化驗。

3.2 數據對照

化驗項目包括全水Mar、發熱量Qnet、ar、硫分St、灰分Aar。分析儀檢測數據和對應的采制化的化驗數據對比，橫坐標為樣品號，部分指標對比分析見圖3和圖4。

通過對上述36組數據的分析，結果如表1所示。

由上述圖形和數據可以看出，煤質在線檢測分析儀表現出良好的測量性能測試，測量結果反映了整批煤的總體質量，在準確性上，各指標趨勢線非常好，分析儀檢測值十分接近實驗室化驗值，數據對比分析結果表明：水分偏差小于1.0%；灰分偏差小于1.2%；硫元素含量偏差小于0.3%；發熱量偏差小于0.65MJ/kg。各項檢測指標均達到《GB/T 29161-2012》要求。

3.3 數據分析結論

該分析儀表現出良好的測量性能，測量結果反映了整批煤的總體質量，在準確性上，尤其對于St表現出非常高的測量準確性。

4 應用效果

該電廠安裝的是單臺裝置，鑒于分析儀長期運行準確，原本應輪換運行的備用的A、B皮帶系統，安裝分析儀后，電廠近80%來煤通過B系統上煤，以此實現對大部分來煤進行檢測，以指導配煤及后續優化燃燒。并且使劣質煤得到了合理的摻配，降低燃煤成本的同時增加熱效率。同時通過配煤優化可有效地控制或減少SO2排放，避免超標罰款，同時保護環境，帶來的社會綜合效益更加巨大。通過實時檢測的上煤煤質數據，可以對電廠燃煤進行優化管理，所有數據進行無落地傳輸，無人為因素，便于考核，進而提高管理效益。

5 結語

在線煤質分析儀可以實時準確地檢測出全煤流中各項指標，有效地解決了傳統實驗室取樣分析法存在的分析結果滯后、取樣代表性差等問題。該裝置為運行人員提供實時數據，根據實際情況及時調整配煤比例，減小煤質波動，優化鍋爐燃燒，提升燃燒效率，同時可有效地降低污染物排放，在提高燃煤電廠電力生產的安全性、經濟性以及過程控制方面具有重要意義，助力電廠穩定生產，降本增效。

參考文獻

[1] 謝云明，馬朋波，申大偉，等.入爐煤低位熱值實時計算方法及應用[J].熱力發電，2014，43（4）：124-127.

[2] 管維新，吳曙笛，管曄.近紅外煤質多組分實時分析儀研發和應用[J].熱力發電，2011，40（6）：89-92.

[3] 劉林茂，劉雨人，景士偉.中子發生器及其應用[M].北京：原子能出版社，2005.endprint