煤質成分在線檢測裝置的應用簡介
2013-03-10
目前國內火力發電機組燃煤煤質變化非常大，各發電廠的燃煤中，統配煤約占60%，其余40%為自購煤，而電廠自購煤具有很大的隨意性，來煤煤種變化大、煤質優劣不齊，該種狀況短期內難以發生轉變。
在煤質多變的情況下，煤質分析滯后，已嚴重影響到鍋爐的安全運行。火力發電廠現有煤質分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的煤質數據只能在兩三天后才能得到，具有明顯的滯后性，對鍋爐安全運行及優化調整來說已經意義不大。在入廠煤結算時，人工取樣化驗的方法更是增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風險。
如何避免因煤質原因造成鍋爐滅火事故、降低助燃用油、避免因鍋爐事故進而造成對電網的沖擊、如何快速了解入廠煤質、降低采購風險等，都是火力發電廠目前急需解決的重大問題。南京大陸中電科技股份有限公司開發的采用中子活化技術的MJA型煤質成份在線檢測裝置，從根本上解決了上述難題。裝置能實現以下用途:
● 能夠實現全煤流在線煤質檢測，在煤炭入爐前提供實時煤質數據，指導鍋爐運行，避免事故，實現安全燃燒;
● 在有條件的發電廠可以實現實時配煤，保證入爐煤質穩定，并符合機組負荷的要求;
● 可以提供實時煤質數據及未來數小時的煤質變化趨勢預測，為運行人員實現優化燃燒、實現經濟運行提供數據支持;
● 可以為鍋爐提供最經濟燃用煤質指導，從而幫助發電廠實現主動選煤、科學購煤。
隨著煤質成分在線檢測裝置的推出，實時獲得輸煤皮帶上的燃煤煤質成分成為了可能，使得鍋爐運行人員能夠及時了解當前所燃燒煤的元素成分和工業分析結果，可以變被動地調節燃燒系統為
1.MJA裝置的測量原理
煤質成分在線檢測分析裝置采用中子發生器，利用中子感生瞬發γ射線分析技術，將熱中子俘獲反應和快中子非彈散射反應相結合，通過分析γ射線特征能量來識別核素種類，通過分析γ特征射線來確定煤中各種元素的含量，從而實現煤質全元素成分的在線分析。
2.MJA裝置的部件
。整個系統主要由安裝在輸煤皮帶上的測量單元、防護單元、水份測量單元、限高單元以及系統控制柜和測量控制柜等組成。系統通過采集來自DCS及輸煤集控的信號，實現相關的燃燒優化指導功能。
為制粉系統提供指導:根據制粉系統當前煤質情況，系統提供相應的運行建議，包括水份、灰份對磨煤機出力的影響評價、建議磨煤機出口溫度和經濟煤粉細度等。
6.對鍋爐燃煤進行實時煤質特性診斷和為鍋爐提供燃燒優化指導
實時煤質特性診斷：根據鍋爐每層燃燒器噴口處煤質，對入爐煤的著火溫度、著火穩定性指數、燃燼特性指數及灰成份綜合指數進行診斷，界面通過進度顯示的方式告訴運行人員煤質的著火難易程度、火焰穩定性、燃燼特性及煤的結渣傾向等。同時，系統提供鍋爐效率等機組經濟性能診斷。運行人員能夠根據當前鍋爐的燃燒煤質情況及時對運行參數作出優化調整。
燃燒優化指導:依據煤質鍋爐耦合模型，為運行人員提供燃燒優化指導。該模塊的原理是通過對大量鍋爐燃煤及鍋爐主要運行參數的分析，運用神經網絡分析技術，對機組主要運行指標與選定煤質指標進行相關性分析，確定不同煤質指標對機組主要運行參數的影響模型，提出實現優化目標(機組主要運行指標)的相關建議操作，提供操作改變后的系統主要運行指標預測值。
7.依據上煤過程的計質、計量結果，為電廠實時配煤提供科學依據
依據煤質測量結果，根據鍋爐設計煤種及實時運行經驗，為配煤過程提供直接指導，告訴上煤運行人員哪些主要煤質指標需要調整，根據當前煤質，提出具體的配制比例及重量，通過程控系統優化配煤過程。
8.為DCS及MIS提供實時煤質數據，使機組現有優化模塊趨于完善由于DCS或MIS系統采用了鍋爐燃煤的實時數據，使機組現有的實時性能診斷、實時成本計算等功能趨于完善。
四、經濟性分析
煤質發生突然變化時，如果燃燒調整不及時可能會導致爐管高溫腐蝕以及結焦等事故。按照兩臺300MW機組每臺每年因結焦和高溫腐蝕分別造成100萬元損失、而安裝MJA裝置后可以減少25%損失計算，每年共可以節約費用100萬元。
(2)經濟性效益
a)提高鍋爐效率
通過及時根據煤質情況調整燃燒，可以提高鍋爐效率。按照兩臺300MW機組鍋爐效率提高0.4%計算，每年可以創造105～160萬元的效益。
b)減少制粉系統電耗及制粉系統維護費用按兩臺300MW機組制粉系統平均降低電耗1.25kWh/t計算，每年可節約費用30～40萬元。按全年維護費用130萬元、安裝MJA裝置后可以減少30%計算，共可以節約費用39萬元/年。
2.指導上煤和配煤
通過實時檢測上煤煤質數據，可以實現反饋控制或者指導高效摻燒優質煤和劣質煤。按全部燃用優質煤與優質煤和劣質煤各50%摻燒、普通優質煤與劣質煤價格相差35元/噸、兩臺300MW機組每臺日耗煤量800噸計算，每年可以節省費用100～1000萬元。來源 示波器 http://www.kafenchem.com/
在煤質多變的情況下，煤質分析滯后，已嚴重影響到鍋爐的安全運行。火力發電廠現有煤質分析基本為人工或機械取樣、人工制樣、人工化驗，送入鍋爐的煤質數據只能在兩三天后才能得到，具有明顯的滯后性，對鍋爐安全運行及優化調整來說已經意義不大。在入廠煤結算時，人工取樣化驗的方法更是增加了時間成本，無法避免取樣誤差帶來的購煤風險。
如何避免因煤質原因造成鍋爐滅火事故、降低助燃用油、避免因鍋爐事故進而造成對電網的沖擊、如何快速了解入廠煤質、降低采購風險等，都是火力發電廠目前急需解決的重大問題。南京大陸中電科技股份有限公司開發的采用中子活化技術的MJA型煤質成份在線檢測裝置，從根本上解決了上述難題。裝置能實現以下用途:
● 能夠實現全煤流在線煤質檢測，在煤炭入爐前提供實時煤質數據，指導鍋爐運行，避免事故，實現安全燃燒;
● 在有條件的發電廠可以實現實時配煤，保證入爐煤質穩定，并符合機組負荷的要求;
● 可以提供實時煤質數據及未來數小時的煤質變化趨勢預測，為運行人員實現優化燃燒、實現經濟運行提供數據支持;
● 可以為鍋爐提供最經濟燃用煤質指導，從而幫助發電廠實現主動選煤、科學購煤。
隨著煤質成分在線檢測裝置的推出，實時獲得輸煤皮帶上的燃煤煤質成分成為了可能，使得鍋爐運行人員能夠及時了解當前所燃燒煤的元素成分和工業分析結果，可以變被動地調節燃燒系統為
1.MJA裝置的測量原理
煤質成分在線檢測分析裝置采用中子發生器，利用中子感生瞬發γ射線分析技術，將熱中子俘獲反應和快中子非彈散射反應相結合，通過分析γ射線特征能量來識別核素種類，通過分析γ特征射線來確定煤中各種元素的含量，從而實現煤質全元素成分的在線分析。
2.MJA裝置的部件
。整個系統主要由安裝在輸煤皮帶上的測量單元、防護單元、水份測量單元、限高單元以及系統控制柜和測量控制柜等組成。系統通過采集來自DCS及輸煤集控的信號，實現相關的燃燒優化指導功能。
為制粉系統提供指導:根據制粉系統當前煤質情況，系統提供相應的運行建議，包括水份、灰份對磨煤機出力的影響評價、建議磨煤機出口溫度和經濟煤粉細度等。
6.對鍋爐燃煤進行實時煤質特性診斷和為鍋爐提供燃燒優化指導
實時煤質特性診斷：根據鍋爐每層燃燒器噴口處煤質，對入爐煤的著火溫度、著火穩定性指數、燃燼特性指數及灰成份綜合指數進行診斷，界面通過進度顯示的方式告訴運行人員煤質的著火難易程度、火焰穩定性、燃燼特性及煤的結渣傾向等。同時，系統提供鍋爐效率等機組經濟性能診斷。運行人員能夠根據當前鍋爐的燃燒煤質情況及時對運行參數作出優化調整。
燃燒優化指導:依據煤質鍋爐耦合模型，為運行人員提供燃燒優化指導。該模塊的原理是通過對大量鍋爐燃煤及鍋爐主要運行參數的分析，運用神經網絡分析技術，對機組主要運行指標與選定煤質指標進行相關性分析，確定不同煤質指標對機組主要運行參數的影響模型，提出實現優化目標(機組主要運行指標)的相關建議操作，提供操作改變后的系統主要運行指標預測值。
7.依據上煤過程的計質、計量結果，為電廠實時配煤提供科學依據
依據煤質測量結果，根據鍋爐設計煤種及實時運行經驗，為配煤過程提供直接指導，告訴上煤運行人員哪些主要煤質指標需要調整，根據當前煤質，提出具體的配制比例及重量，通過程控系統優化配煤過程。
8.為DCS及MIS提供實時煤質數據，使機組現有優化模塊趨于完善由于DCS或MIS系統采用了鍋爐燃煤的實時數據，使機組現有的實時性能診斷、實時成本計算等功能趨于完善。
四、經濟性分析
煤質發生突然變化時，如果燃燒調整不及時可能會導致爐管高溫腐蝕以及結焦等事故。按照兩臺300MW機組每臺每年因結焦和高溫腐蝕分別造成100萬元損失、而安裝MJA裝置后可以減少25%損失計算，每年共可以節約費用100萬元。
(2)經濟性效益
a)提高鍋爐效率
通過及時根據煤質情況調整燃燒，可以提高鍋爐效率。按照兩臺300MW機組鍋爐效率提高0.4%計算，每年可以創造105～160萬元的效益。
b)減少制粉系統電耗及制粉系統維護費用按兩臺300MW機組制粉系統平均降低電耗1.25kWh/t計算，每年可節約費用30～40萬元。按全年維護費用130萬元、安裝MJA裝置后可以減少30%計算，共可以節約費用39萬元/年。
2.指導上煤和配煤
通過實時檢測上煤煤質數據，可以實現反饋控制或者指導高效摻燒優質煤和劣質煤。按全部燃用優質煤與優質煤和劣質煤各50%摻燒、普通優質煤與劣質煤價格相差35元/噸、兩臺300MW機組每臺日耗煤量800噸計算，每年可以節省費用100～1000萬元。來源 示波器 http://www.kafenchem.com/
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