一、系统概述

    我国电厂用煤管理和煤质检测水平较为原始,特别在入厂煤和入炉煤的检测方面。目前一般仍然采用传统的人工采样、实验室分析方法对煤样进行离线分析。采样、制样代表性差、分析速度慢,不能提供实时数据,严重制约了发电用煤的质量检测和对合同煤的考核,造成的经济损失十分惊人,据统计2001年电力部门仅在煤质上引起的经济损失就高达近5亿元。在煤炭的生产、使用过程中,由于缺少必要的煤质成分在线检测手段,使得大量的煤炭被盲目利用。一方面大量的优质煤被低效燃用,没有发挥更大的作用;另一方面需要用优质煤的地方,又由于煤质检测的不准确、不及时,使用了不应该使用的劣质煤,给生产和设备带来了极大的不利,甚至造成严重的设备破坏和环境污染。因此,针对目前国内煤炭生产和使用中存在的问题,研制开发煤成分在线检测装置,对于加强我国煤炭资源合理利用能力,提高生产效益,降低能源消耗,减少生产设备事故,改善大气环境,都具有极其重要的作用。

煤质成分实时检测分析系统安装在输煤皮带上,直接对全煤流进行在线检测分析,避免了取样的代表性问题。装置采用了先进的锎源热中子俘获在线分析技术结合微波测水装置,直接测量煤炭的灰成分和水分,通过系统的分析和计算得到煤炭的热值以及其他工业分析值。

二、 系统功能

1、煤质工业成分在线分析

 水分、灰分、灰成分、硫、挥发份、发热量

2锅炉运行优化指导

1)实现锅炉经济性运行

2)制粉系统的优化运行

3)提高锅炉运行安全性

3棒图、趋势图实时数据显示

4、远程诊断

系统通过远程控制软件,可实现系统的远程监控和诊断功能。

三、性能指标

1、    测量精度


测量内容                                    测量误差

全 水 分(Mar% )---------------------------------------------0.5%

固有水分(Mad%)----------------------------------------------0.5%

干燥基灰份 (Ad% )---------------------------------------------1%

硫(S%)-------------------------------------------------------------0.2%

可燃基挥发分 (Vdaf%)-----------------------------------------1%

低位热值 (Qnet ,ar MJ/kg)-------------------------200KJ/Kg


2、电源


额定电压:单项220V,

频    率:50Hz,允许偏差±0.5Hz

功    耗:    150W

3、 皮带输送机规格

皮带宽度:800mm--2000mm

皮带速度:0~5m/s

皮带材质:无限制

4、 物料

煤层厚度:≤500mm

物料粒度:≤50mm

5、防护性能

系统外壁表面处辐射剂量当量率小于2.5 μSv/h,达到国家标准GB 14052 – 93《安装在设备上的同位素仪表的辐射安全要求》中对此类仪器防护安全的要求,工作人员可以系统附近自由操作。

6、测量时间

测量周期:1分钟

注:用户可根据需要自行设定其他测量周期

7通信接口

通信接口:ETHERNET接口、RS485/RS232口

8、工作环境

  a)  温度:     -15℃~45℃;

  b)  湿度:     5%~95%;

  c)  大气压力:  80kPa~110kPa;

9、 系统外形尺寸

高度H ≤ 2m

长度L ≤ 1m

宽度W ≤ 4m

重量W ≤ 2t

四、系统特点

1、系统测量数据实时性好。系统直接跨在皮带上进行测量,能够在线实时的测量煤流的的灰分、灰成分、硫、水分、热值等工业分析值,为电力、煤炭等行业解决了煤炭质量的实时监控的难题。

2、系统测量的结果精准度高,由于系统能够直接对煤流进行非接触测量,避免了化学分析方法中采样和制样过程对分析结果带来的巨大误差,实施测量结果更加可信。

3、系统模块化设计,安装简便,操作简单易学。系统由于没有强烈的辐射,所以避免了巨大的防护体,安装不需要对厂房以及煤炭传输设备进行改造,安装调试过程不会对客户的生产造成任何影响。

4、系统采用先进的热值分析校正技术,使系统对混配煤的热值分析更加准确。

五、测量原理

1、测量原理

煤质成分在线检测分析装置采用中子放射源锎(Cf-252),利用中子感生瞬发γ射线分析技术,利用热中子俘获反应,通过分析γ射线特征能量来识别核素种类,通过分析γ特征射线的数量来分析元素的含量,从而实现煤质全元素成分的在线分析。

2、工作原理

测量装置跨在输煤皮带上,中子放射源锎(Cf-252)和探测器分别布置于输煤皮带的上、下方。探测器和中子发生器之间布置有慢化体,部分高能中子经过慢化体被慢化成低能的热中子,低能的热中子与部分核素发生俘获反应,放射出特征γ射线。中子发生器的下部布置有反射体,以提高中子利用率。装置周围布置有防护体,以屏蔽中子、γ射线对人体的辐射损伤。检测系统根据测到的γ射线的能量来分析物料所含元素的种类,根据测到的相应能量γ射线的峰面积来确定元素的含量。

水分在线检测分析装置采用微波测量技术。微波照射到移动的煤流上,将煤流中的水分子旋转或震动,这个过程中微波的传播速度和强度都变弱,通过测量微波的变化,得到煤流中水分的情况。同时水分仪中带有质量密度较正,可以使水分仪避免煤流上的高度和密度变化的影响,能够进行全煤流检测。

                                        

六、系统组成

(1)自屏蔽放射源

系统采用中子放射源锎(Cf-252),该放射源为系统提供有效的中子射线,放射源都保存在屏蔽容器中,达到国家同位素仪器安全标准,对工作人员的身体健康不产生影响。

 (2)γ闪烁探测器信号采集通道

这个通道进行在线的γ射线信号的采集,通过系统中的能谱多道分析仪,将测量得到的分析结果输入后台进行测量数据的初步分析。

(3)微波测量系统,包括微波发射天线和微波接收天线。

(4)超声波校正系统。可以提供物料密度的实时变化。

(5)现场装置控制及数据分析系统

该系统将初步分析探测器采集到γ射线信号,以及微波信号,结合其他运行信号,分析计算出被测量物料的成分。

(6)终端分析和显示系统

通过该系统的工作,可以按照客户的要求输出装置的分析结果,同时该系统还将作为装置和其他系统的通讯中介。

七、安装说明

系统安装相对比较简单,不需要进行大规模的现场改造工程,装置质量比较小,安装所需的人力和安装时间较短,不会对其他工作部门的生产工作造成任何影响。

(1)系统安装

安装过程比较简明,可以由最终用户完成,厂方可提供相应的技术指导。安装时,必须攀爬输送皮带,对测量传感器的支撑进行加固。各传感器外部框架安装完毕后,上下两组微波天线、放射源以及γ探测器固定在输送皮带的中央。最新的装置可以适应2000mm宽的内衬钢丝的皮带。

 

(2)电气供应

装置要求AC220V,2A的电源供应。信号可以4~20mA电流形式输出,客户可以比较方便的获取这种电流信号。同时信号将传输到装置的系统终端,系统终端将利用该信号得到其他的在线工业分析值。信号输出周期可调,例如:1分钟,5分钟,15分钟等。

(3)系统使用和维护

该系统是一个耐用稳定的系统,完成调试后,它将提供精确的煤质成分测量。系统进行了防水和防灰尘设计,可以在输煤这样的恶劣环境下正常工作。系统可以全自动工作,工作期间可以做到无人值守。

八、经济效益

1、提高锅炉运行效率。

(1)实现锅炉经济性运行。

系统根据本装置测量的锅炉每层燃烧器喷口处煤质情况(热值,灰分等)对入炉煤的着火温度、着火稳定性指数、燃烬特性指数进行诊断,系统通过进度显示的方式告诉运行人员如煤质的着火难易程度、火焰稳定性、燃烬特性及煤的结渣倾向等,系统同时提供如锅炉效率等机组经济性能诊断。运行人员能够根据当前锅炉的燃烧煤质情况及时对运行参数作出优化调整。根据初步统计,投运本系统后能使锅炉本体的效率提高约为0.3%,经济效益约为50万元。

(2)电厂制粉系统由于煤质的变化较大损耗较大,每年的设备维护和系统电耗约为300万元,投运本系统后,系统根据制粉系统当前煤质情况,提供相应的运行建议,包括水份对磨煤机出力的影响评价、灰份对磨煤机出力的影响评价、建议磨煤机出口温度、建议经济煤粉细度等,可以通过运行的调整减少设备的折旧,提高设备的使用率;根据煤质情况制定的制粉系统优化指导降低了制粉系统电耗和设备的维护量,全年效益约为20万元。

(3)提高锅炉运行安全性,减少因为煤质原因导致的锅炉非计划停机,减少发电损失。电厂的入炉煤源复杂,煤质变化较大,特别是现在煤炭供应紧张,煤炭的质量很难得到保证。系统能够对未来燃烧器喷口的煤质实时滚动预测。系统可以提前警告运行人员做好运行调整准备,便于负荷调整,避免锅炉灭火、结焦等现象的发生,提高锅炉运行的安全性。电厂因为煤质原因导致非计划停机,全年直接效益约为50万元。

2、提高燃料的利用率。

当前,国内煤炭供应比较紧张,电厂煤源比较多,煤质差异较大,这种情况会引起锅炉燃烧状态的不稳定。为此,许多厂家根据煤质情况,对燃料进行配比掺烧。运用本系统后,可以精确实时地提供煤质各种指标信息,使燃料的掺烧混配更加合理,效果更加明显。使用该系统后,一台300MW机组,每年预计节约费用约为50万。

因此,投运本系统后,预计电厂年收益150万元以上,投资回报率高,效益明显。

九、同类产品的比较

以下是三类不同产品的比较:


以灰分仪和水分仪为主要测量设备的系统

双能Gamma和微波

基本上不需要人工维护,重量轻,安装简便,不需要改造输煤系统

在测量结果的基础上,提供煤炭的工业分析成分,同时为锅炉的运行以及煤质管理提供参考和建议

以Cf252同位素为放射源的中子活化设备

热中子活化

每三年更换放射源;不需要改造输煤系统

能够提供灰成分,灰分,硫,以及挥发份,热值等参数。

以中子发生器为放射源的中子活化设备

热中子活化和快中子活化

每4000工作小时更换放射源,费用高;系统重量大,安装时需要改造输煤系统;中子发生器技术不成熟,运行不稳定;

能够提供煤炭的全元素分析


十、工程周期


整个工程周期为6个月,其中供货周期为5个月,现场调试以及服务周期为1个月。

十一、应用前景

该系统现在已经在国内外电力、煤炭以及其他物料在线测量领域成功运用,工程技术相对于其他更加的成熟。装置的工作稳定性,测量数据的可靠性已经得到了客户的实践检验。


本网站由阿里云提供云计算及安全服务 Powered by CloudDream