锅炉飞灰含碳量检测技术的发展和现状

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1、综述与评论化工自动化及仪表，2010，37(9)：1～4ControlandInstrumentsinChemicalIndustry锅炉飞灰含碳量检测技术的发展和现状陈立军1，王莹1，邹晓旭1，杜箭2，李思3(1．东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012；2．国电吉林热电厂，吉林吉林132010；3．华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的一项重要指标，精确和实时地监测飞灰含碳量有利于提高锅炉燃烧控制水平，降低发电成本，提高机组运

2、行的经济性，同时也有利于提高煤灰的品位，促进煤灰的商品化。综述了飞灰含碳量检测技术的发展和现状，分析了存在的问题，提出了改进的建议，对飞灰含碳量检测技术的发展具有一定的参考价值。关键词：飞灰含碳量；在线测量；软测量中圈分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1000-3932(2010)09-0001-041引言锅炉燃烧过程是一个非常复杂的湍流流动与燃烧化学反应过程，受众多因素的影响，导致煤粉未完全燃烧就离开炉膛，造成机械未完全燃烧损失上升，燃烧效率下降，还将增加锅炉受热面和尾部烟道受热面的磨损。准确

3、测量飞灰含碳量有利于监测和调整锅炉燃烧，降低煤耗，提高锅炉运行的经济性和安全性。长期以来，人们一直在研究准确、快速地反映锅炉运行中飞灰可燃物含量变化的方法和仪器设备，来指导运行人员及时调整，如选用适当的过剩空气系数，选择合适的一、二次风速与风量比例，使锅炉保持最佳的经济运行工况。近年来煤炭市场价格放开使电煤价格持续上涨，标煤价已经突破1000形吨，高煤价使发电企业一直处于亏损状态。未来煤价将一直在高位徘徊，这就要求火力发电厂必须降低发电标煤耗。实现飞灰含碳量的在线检测，以控制和优化锅炉燃烧，降低发电煤耗

4、，提高发电效率，降低发电成本显得日益重要和迫切。2飞灰含碳量测量技术利用碳的可燃性及高介电常数等物理、化学特性，来检测飞灰中的含碳量。在众多的检测方法中，技术的关键是准确性和快速性。按照检测的实时性可以分为离线检测和在线检测两大类。2．1飞灰含碳量离线测量技术2．1．1灼烧法燃烧失重法¨’2’是对一定量的飞灰样品在高温下燃烧，由燃烧前后的重量差求得飞灰的含碳量，是含碳量的传统分析方法。同样是对飞灰样品的燃烧，流化床CO：测量法¨’21则通过监测燃烧后CO：·的含量来确定飞灰的含碳量。基于上述两种方法都有

5、成熟的仪器生产，具有较高的测量精度，但存在化验滞后时间较长、分析结果代表性差等严重缺点，不能及时有效地指导生产。2．1．2反射法反射测量法是根据飞灰中碳颗粒与其他物质颗粒反射率的明显差异，选择不同的发射信号源，来测量飞灰含碳量的方法，已商品化的有光学反射法、红外线测量法和放射法三种口1。其中光学反射法是将灰样和粘合剂按一定比例混合，压制成环状物放入辉光放电室内。用单色器和光电探测器分辨辉光放电室内所产生的发射信号。依据单色器的范围，确定飞灰含碳量和飞灰的其它组分。红外线测量法是利用红外线对飞灰中碳粒反射

6、率不同的原理进行测量，按事先标定的反射率直接得出测量结果。飞灰的成分若按照原子序数分类，可分为高原子序数物质(Si、Al、Fe、Ca、Mg等)和低原子序数物质(C、H、0)。放射法测量原理则依据光电效应和康普顿散射效应。当飞灰中含碳量低时，光电效应较强而康普顿散射效应较弱；反之，则光电效应较弱而康普顿散射效应较强。因此，通过核探测器记录的反散射^r射线强度的变化就可以测量出飞灰中的含碳量。其中红外线测量法原理简单，测量工序简便，应用较光学反射法和放射法广泛。反射法飞灰含碳量收稿日期：2010-07-01

7、(修改稿)基金项目：国家重点基础研究发展规划基金项目(2007CB206904)；中国华能集团公司科学技术项目(HNKJ08·H32)·2·化工自动化及仪表第37卷的测量精度受飞灰颗粒的影响很大，其中1射线对人体有巨大的伤害性，即便使用低能量的^，射线，也必须有很好的保护装置。这使得设备的生产和维护成本上升，因而降低了测量仪器的经济性和实用性。基于反射法的测量能获得较高的精度，但也存在分析滞后以及样品的代表性等问题，仍无法满足现场需求。2．2飞灰含碳量在线测量技术为有效地指导生产，在线测量技术尤其受到重

8、视。依据飞灰中碳元素对特定波长微波的吸收”一。或对微波相位¨1的影响来测量锅炉飞灰含碳量。微波吸收法是目前研究、应用最多，也是测量速度最快的一种测碳技术。微波经介质层传输后的功率可表示为：P=Poexp(一2y1)(1)A=lOlog(Po／P)(2)A么=k(3)式中：Po——输入功率；f——介质层厚度；y——传播常数；A——微波功率衰减，db；肛——飞灰浓度，kg／m3；后——与飞灰含碳量相对应的常数。由式(1)一式(3)可见，当飞灰含