V锅炉飞灰含碳量在线检测装置.docx

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V锅炉飞灰含碳量在线检测装置

DK-FC型电站锅炉

FLYASHCARBONON-LINE

飞灰含碳量在线检测装置

MEASUREMENTDEVICEDK-FCTYPEFORPOWERPLANT

南京康菲电力技术

一前言……………………………….2

二系统结构……………………………….3

三系统原理……………………………….3

四实现功能……………………………….4

五性能指标……………………………….4

六系统特点……………………………….5

七装置组成……………………………….7

八安装说明……………………………….8

九效益分析……………………………….11

十应用业绩……………………………….12

飞灰含碳量在线检测装置简介

一、前言

锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的重要指标，

实时检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比，提高锅炉燃

烧操纵水平；合理操纵飞灰含碳量的指标，有利于降低发电本钱，提

高机组运行的经济性。

装置的投运还将有助于电厂治理人员分析锅炉

燃烧效率，提高制粉系统和送风系统的平安运行。

传统测量飞灰含碳量采纳化学灼烧失重法是一种离线的实验室分

析方式，对灰样的代表性要求高、分析滞后，难以快速反映锅炉燃烧

工况。

而目前有些电厂投用的锅炉飞灰含碳量监测仪是采纳撞击式方

法取样分析，由于所搜集的灰样颗粒较大，因此阻碍了飞灰取样的代

表性，专门是其灰路存在严峻的堵管现象，致使常常提供虚假的测量

数据。

我公司开发生产的DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检装置，跟踪

国际上先进的测量和传感技术，自行研制了无动力、自抽式等速取样

设备，应用先进的微波谐振测量方式，实现了对飞灰含碳量的实时在

线测量。

凭借公司连年来在电力系统锅炉测控领域的开发体会，成功

解决了取样灰路的堵塞问题，保证了系统长期靠得住运行。

二、系统结构

针对国内100MW机组以上锅炉大多采纳两个烟道排放飞灰的特

点，装置设计采纳两套独立的飞灰取样和微波测量系统，而共用一套

电控和主机处置系统。

三、系统原理

一、测量原理

采纳微波谐振测量技术，依照飞灰中未燃尽的碳对微波谐振能量

的吸收特性，分析确信飞灰中碳的含量。

二、工作原理

系统采纳无外加动力、自抽式动态取样器，自动等速地将烟道中

的灰样搜集到微波测试管中并自动判别搜集灰位的高低。

当搜集到足

够的灰样时，系统对飞灰含碳量进行微波谐振测量。

测量信号通过现

场预处置后传送到集控室，再经主机单元作进一步变换、运算和存储，

并在真空荧光屏上显示含碳量的数值及曲线。

已分析完的灰样依照主机程序中的设置命令或手动操纵状态，可

以自动排放回烟道或送入收灰容器，以便于实验室分析化验，然后

进行下一次飞灰的取样和含碳量的测量。

四、实现功能

●实时含碳量数值及曲线显示

●平均含碳量数值及曲线显示

●历史含碳量曲线显示

●含碳量模拟信号输出

●飞灰含碳量越限报警

●系统状态指示

●系统同步留灰功能

●离线数据阅读与计算

五、性能指标

一、测量范围：

0～12％（含碳量）

二、测量误差：

±％（含碳量在0～6％时）

±％（含碳量在6～12％时）

3、检测周期：

2～5分钟（视灰流量而定）

4、历史数据：

保留时刻12个月

五、电源功耗：

220VAC，，平均

六、输出信号：

2路隔离的4～20mA含碳量信号

3路报警继电器结点信号

7、通信接口：

RS-485

8、工作温度：

主机单元0℃～50℃

电控单元－20℃～50℃

测试单元－20℃～60℃

九、气源：

仪用空气～

六、系统特点

a）无外加动力、自抽式工业动态取样器，实现对烟道灰样的等速采样。

b）采纳微波谐振法测量并结合电调稳幅扫频技术，具有更高的精度。

c）有效的防堵灰、耐磨损设计，保证了装置长期稳固运行。

d）具有同步留灰功能，方便用户实时取样校验分析。

与其他产品技术对照：

我公司前后对国内外近十种飞灰含碳量在线检测装置产品进行了对照研究（包括撞击取样式、烟道测量式、等速取样式等）。

采纳撞击式方式取样分析，由于所搜集的灰样颗粒较大，因此阻碍了飞灰取样的代表性，专门是其灰路存在严峻的堵管现象，致使常常提供虚假的测量数据，而且安装时需要在现场搭建小屋子，工作量专门大。

烟道式测量方式一样存在系统误差、测量误差明显的缺点，而且无法进行在线校准，用户无法进行实时取样校验分析。

这也是我公司初期取得了该测量方式的专利而又舍弃，继续研发此刻推荐的产品的缘故。

烟道式测量方式的不足如下：

一、测量区域窄（并非全烟道、全截面）：

烟道式测量是在烟道中放置两个类似喇叭的天线，其中一个为发射天线，另一个作为同意天线，对测量功率真正有阻碍的区域是在两个喇叭天线之间的很小的柱状区域内（90%），其它区域阻碍很小（10%），即喇叭的主瓣功率区域阻碍最大。

见以下图所示：

二、系统误差明显：

安装在烟道上的一对喇叭天线一旦固定以后，由于四季温差或锅炉负荷调整引发的测量点温度转变，由于热胀冷缩效应，烟道产生物理变形，引发两个喇叭天线之间的距离发生转变，从而产生无法排除的测量误差。

3、飞灰浓度转变致使测量误差：

烟道式测碳装置中由于无法实时获取测量点烟道中的飞灰浓度信号，因此，当含碳量不变的情形下，由于浓度的转变致使微波测量区域中未完全燃烧碳的总量发生改变，从而装置会错误地以为含碳量发生了转变，由此造成装置显示的数据不真实。

4、无法在线校准：

由于装置在运行中无法及时获取相对应的飞灰灰样，因此装置的标定超级困难，专门是在装置正常投运后，由于系统硬件的老化、测量系统环境的改变，例如喇叭天线口上的非金属材料的磨损等，上述因素会降低装置整体性能，因此装置必需按期进行校验，但是，由于系统结构的限制，装置无法实此刻线校准。

七、装置组成

1、飞灰取样器

飞灰取样器由取样嘴、取样管、喷射管、旋流集尘器、静压管等部件组成。

飞灰取样器采纳了特殊的结构设计，能够自动跟踪锅炉烟道流速的转变而维持等速取样状态，因此，掏出的灰样具有较好的代表性，从而保

证了系统的整体测量可信度。

由于取

样器没有抽气泵等转动部件，因此取

样器的运行靠得住性大大增强。

2、微波测试单元

由微波源、微波测量室、微波检测

器、振动器、灰位探测器、气动组件、

加热器、前置处置电路等组成。

在微波

测量室中对飞灰灰样进行微波测量分析，测量完的飞灰依照程序设置或

手动操作命令返回烟道或装入收灰容器，而测量数据那么由前置处置电路

处置后发送给主机单元。

3、电控单元

由操纵操作器、电源变换箱、专用接线端子及机箱等组成，完成

系统手动操作功能，现场处置单元的电源分派，和信号的转接。

4、主机单元

由工业微处置器、CompactFlash存储模块、A/D模块、D/A模块、

DIO隔离模块、模拟量隔离模块、工业级电源、专用键盘、纯平显示器、机箱等组成，实现对信号的搜集、处置、显示和通信接口。

5、气源

由现场仪用气源管道传输到测试单元气源接口，提供给加热振打

反吹装置。

6、电缆

测试箱和电控箱之间由一根多芯信号电缆和一根电源电缆连接，

电控箱和主机箱之间由2根多芯信号电缆和一根电源电缆连接。

7、机箱

测试机箱：

800×600×280mm（长×宽×深）2台

电控机箱：

400×600×280mm（长×宽×深）1台

主机机柜：

2200×800×600mm（长×宽×深）1台

八、安装说明

装置安装一样在锅炉停炉期间进行，一样包括如下工作：

a、选择取样点，安装飞灰取样器和测试箱

b、气源管路的敷设

c、信号电缆和动力电缆的敷设

d、主机柜的安装

e、依照现场情形需制作保护检修平台

（装置的所有安装操作应符合电厂的有关平安生产标准的要求）

1、取样点的定位

取样点在空气预热器出口和除尘器入口之间的水平或垂直烟道上，具体安装位置的选择一样应知足下面条件：

●在烟道的直管段，取样吸气嘴前后无障碍物（前不小于3m，后不

小于）

●烟道吸力大于250Pa

●烟气温度小于370℃

●烟气流速和灰样具有代表性的部位。

2、烟道局部改造

依照取样点的确信位置，停炉后拆除烟道保温层，在烟道上割开

一个方孔，将取样器过渡板覆盖焊接在开出的方孔边沿上。

若是现在

不安装取样器，应用取样器盖板将过渡板上的方孔盖住，以保证在锅

炉运行时烟道的密封。

3、取样器的安装

取样器能够安装在垂直或水平烟道上，使取样嘴迎着烟气流向，

而且应当保证旋流集尘器处于垂直状态。

当安装在水平烟道上时，由

于重力的阻碍，飞灰散布重心下移，因此取样器应安装在低于1/2烟

道高度的位置。

取样器安装在烟道事前开好的方孔内，并用螺栓固定

在过渡板上。

4、测试箱的安装

微波测试箱必需垂直安装在飞灰取样器的下方，而且安装在同一

个烟道壁上，这是为了保证在不同锅炉运行条件下，测试箱和取样器

之间仍然维持完好配合。

安装测试箱防雨棚，避免阳光直射、防雨、雪，在烟道墙体和测

试箱之间加放隔热材料来避免烟道的热辐射。

安装测试箱后，应付烟

道保温层进行修复。

5、电控箱的安装

电控箱一样安装在距离两个测试箱较近的地址，便于人工操作。

取样器与测试箱安装示用意

6、主机箱的安装

主机箱结构设计小巧紧凑，安装方式灵活，能够安装在集控室的

立屏上，由盘面正面开孔推入，从盘后面用三个锁紧锣丝收紧压片将

主机箱固定在盘面上。

也能够安装在电子间空闲机柜内的适当位置。

7、电缆和气源管路的敷设

每一个测试箱和电控箱之间各由一根多芯信号电缆和一根电源电缆

连接，电控箱和主机箱之间由两根多芯信号电缆和一根电源电缆连接。

气源管路由就近的仪用空气气源并联出一根管路，别离接至两个测试

箱旁，同装置减压滤水阀相连。

九、效益分析

依照权威部门统计论证，通过降低含碳量每一年给发电厂带来的经济效益计算公式如下：

其中：

H——锅炉年运行小时数；

C——降低的碳含量%；

A——煤中灰含量%；

G——煤耗量，吨/小时；

Qc——碳的标准发烧量；

Qb——标准煤发烧量；

B——标准煤单价（元/吨）；

以300MW机组为例，每一年按300天计算那么H=7200。

每降低1%的含碳量，按碳的标准发烧量7860千卡/千克，标准煤发烧量7000千卡/千克，标准煤按350元/吨计算，每一年可节约的资金为：

7200×××130×7860×350÷7000

≈（万元）

十、应用业绩

一、华能沁北电厂1套

二、淮南平圩电厂1套

3、云南滇东电厂2套

4、厦门嵩屿电厂2套

五、内蒙伊敏电厂2套