电厂入炉煤煤质成分在线监测

张伟+魏晓云+李海柱+李岩峰+吴志强

摘 要：入炉煤的实时检测对燃煤电厂的运行有着重要意义，实际应用表明，该PGNAA技术在线分析仪能够快速地反映皮带上物料的变化趋势，精度满足使用要求，比传统采制化具有检测速度快、代表性强等特点，利于实时对生产过程进行监控和调整，从而保证煤炭的品质。

关键词：入炉煤 煤质 在线 监控

中图分类号：TK3 文献标识码：A 文章编号：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

煤质的成分、特性对燃煤电厂安全经济生产及环境保护具有极其重要的影响。多数燃煤电厂的煤炭质量得不到保证，煤种繁多且经常变化，因此造成的锅炉出力不足及热损失较大，锅炉结焦、积灰、熄火等情况时有发生，入炉煤质对机组运行的安全性和经济性有很大影响，煤质的掺烧使得难以准确判断事实入炉煤质[1]。

目前，燃煤电厂普遍采用离线实验室分析，须经过采样、缩分、制样、化验等环节，而这一过程获得分析报告的延迟时间较长，且误差较大，采样误差占80%，制样误差占16%[2]。煤质变化较大的情况下，如未能及时采取相应的措施进行必要的运行调整，极有可能造成严重的后果。

本文介绍的在线煤质检测技术可以实时、快速、准确地对燃煤电厂入炉煤质进行分析检测。

1 中子活化技术介绍

1.1 技术原理

如图1所示，分析仪采用中子活化分析（PGNAA）技术，利用同位中子源或电可控中子管作为激发源，煤被照射后会释放特征伽马射线，探测不同元素放射出的特征γ射线，从复杂的伽马能谱中解析出元素含量，实时在线检测流经分析仪内固态物料的化学成分[3]。

装置跨皮带安装在输煤系统上，对全部皮带上的煤料进行实时、快速检测，整个检测过程无需取样、不接触物料、不影响皮带运行，在远程控制室可在线显示出煤中各指标含量。

1.2 测量指标

该在线分析仪功能如下。

（1）在线分析给出H、S、Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Ti等煤质元素分析指标。

（2）在线给出硫含量、灰分、水分及热值、挥发分等工业特性指标。

（3）在线给出SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、Na2O及K2O等灰成分指标。

（4）电厂各班次上煤历史数据统计查询及考核。

（5）实时查看锅炉燃煤煤质特性，指导锅炉优化燃烧。

2 燃煤电厂实际应用

在线煤质分析仪安装在华电集团某电厂入炉8段B侧入炉煤皮带上，在线检测入炉煤质的各元素含量、工业分析指标及灰成分等煤质指标。分析仪系统一直运行稳定可靠，测量准确接近实验室化验值。分析仪现场装置见图2。

3 性能验证

为了评价该分析仪的测量性能，根据现场实际条件，采用人工采样，根据GB 475-2008商品煤样人工采取方法进行人工采样，然后送往电厂的入厂煤化验室化验。采样人员在每天白班的上煤时间段，在输煤皮带上收集部分煤样，完成后送往化验室。

3.1 试验方法

当电厂正常运行上煤时，待煤炭相对稳定开始经过煤质成分在线检测装置时，在8段皮带末端，在皮带上通过人工每隔一定时间取样，总计不少于30个子样，每个样品总量15～25kg。按照同样的方法完成36次采样过程，共采集了36个样品，按照国家标准制样工艺对36个煤样进行制作，送至电厂化验室进行化验。

3.2 数据对照

化验项目包括全水Mar、发热量Qnet、ar、硫分St、灰分Aar。分析仪检测数据和对应的采制化的化验数据对比，横坐标为样品号，部分指标对比分析见图3和图4。

通过对上述36组数据的分析，结果如表1所示。

由上述图形和数据可以看出，煤质在线检测分析仪表现出良好的测量性能测试，测量结果反映了整批煤的总体质量，在准确性上，各指标趋势线非常好，分析仪检测值十分接近实验室化验值，数据对比分析结果表明：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%；发热量偏差小于0.65MJ/kg。各项检测指标均达到《GB/T 29161-2012》要求。

3.3 数据分析结论

该分析仪表现出良好的测量性能，测量结果反映了整批煤的总体质量，在准确性上，尤其对于St表现出非常高的测量准确性。

4 应用效果

该电厂安装的是单台装置，鉴于分析仪长期运行准确，原本应轮换运行的备用的A、B皮带系统，安装分析仪后，电厂近80%来煤通过B系统上煤，以此实现对大部分来煤进行检测，以指导配煤及后续优化燃烧。并且使劣质煤得到了合理的掺配，降低燃煤成本的同时增加热效率。同时通过配煤优化可有效地控制或减少SO2排放，避免超标罚款，同时保护环境，带来的社会综合效益更加巨大。通过实时检测的上煤煤质数据，可以对电厂燃煤进行优化管理，所有数据进行无落地传输，无人为因素，便于考核，进而提高管理效益。

5 结语

在线煤质分析仪可以实时准确地检测出全煤流中各项指标，有效地解决了传统实验室取样分析法存在的分析结果滞后、取样代表性差等问题。该装置为运行人员提供实时数据，根据实际情况及时调整配煤比例，减小煤质波动，优化锅炉燃烧，提升燃烧效率，同时可有效地降低污染物排放，在提高燃煤电厂电力生产的安全性、经济性以及过程控制方面具有重要意义，助力电厂稳定生产，降本增效。

参考文献

[1] 谢云明，马朋波，申大伟，等.入炉煤低位热值实时计算方法及应用[J].热力发电，2014，43（4）：124-127.

[2] 管维新，吴曙笛，管晔.近红外煤质多组分实时分析仪研发和应用[J].热力发电，2011，40（6）：89-92.

[3] 劉林茂，刘雨人，景士伟.中子发生器及其应用[M].北京：原子能出版社，2005.endprint