灼烧式飞灰含碳量检测
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，提高锅炉燃烧控制水平；合理控制飞灰含碳量的指标，有利于降低发电成本，提高机组运行的经济性。随着我国电力发电机组不断向大容量、高参数发展，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高“竟价上网”能力以及粉煤灰综合利用能力已显得日益重要和迫切。飞灰含碳量的传统测量方法是化学灼烧失重法，它是一种离线的实验室分析方法，这种方法虽有其精度高的特点，但因受灰样采集、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性。而目前电厂投用的在线锅炉飞灰含碳量监测仪基本上都是采用微波测量技术，但是微波测量技术对飞灰含碳量的测量受煤种变化的影响比较大，测量稳定性和精度都不理想，较难满足用户对测量精度及稳定性的要求，而且大部分的维护量较大。我公司开发生产的LOI-I 型高精度在线飞灰测碳装置，综合了传统高精度的实验室化学灼烧失重法测碳技术和公司自行研制的无动力、自抽式取样技术，实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量。测量数据可以在控制单元显示屏上显示，也可以通过其自带的D/A 模块输送到电厂的DCS 系统进行统一管理。该产品结构设计合理、性能可靠，维护量少。二、系统结构系统由二套取样单元、二套测量单元和一套控制单元组成三、系统原理1、测量原理根据《飞灰和炉渣可燃物测定方法》和《煤的工业分析方法》可知，当含有未燃尽碳的灰样在规定温度下经灼烧后，由于灰样中残留的碳被燃尽后使灰样的质量出现损失，利用灰样的烧失量作为依据可以计算出灰样中的含碳量。其基本的计算公式如下：
式中：
——所测灰样中含碳量的质量百分数（%）——收灰前坩埚的质量（g）；——灼烧前灰样加坩埚的质量（g）；——灼烧后灰样加坩埚的质量（g）；2、工作原理系统采用多点无外加动力、自抽式取样单元，自动地将烟道中的灰样收集到测量单元的坩埚中。再由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚送入灼烧装置进行高温灼烧，灼烧结束后由系统对收灰前、收灰后及灼烧后所称得的重量信号进行计算，获得飞灰的含碳量并在控制单元的显示屏上进行显示。灼烧后的灰样通过系统的排灰装置排放回烟道中去，然后进行下一次飞灰的取样和含碳量测量的流程。
四、实现功能1、实时、平均、历史含碳量数值及曲线显示2、含碳量模拟信号输出3、RS-232/485 通讯接口4、飞灰含碳量越限报警及故障自诊断5、系统报警及状态显示五、性能指标1）测量范围（含碳量）： 0～30％2）测量误差： ±0.5％3）测量周期： 13～17 分钟4）历史数据： 保留时间1 年5）电源功耗： 220VAC，平均0.5kW,3.5kW6）工作气源： 仪用空气≥0.6Mpa，耗气量约为0.03m3/分钟7）信号输出：模拟量 2 路隔离的4～20mA 含碳量信号分别代表A、B 侧实时含碳量，信号负载500Ω。8）环境温度：控制单元 －10℃～50℃测量单元 －10℃～55℃六、系统特点1、测量范围广，测量精度高，测量精度不受煤种变化的影响采用的测量技术原理与电厂化验室测量技术一致，测量值准确、可靠，能给锅炉优化燃烧调整提供准确的含碳量信号，为用户带来切实的经济利益；2、系统标定简单易行通过测量值与化验值一次对比就可以完成标定工作；3、全流程智能化测量自动收灰、自动工位切换、自动测量及自动排灰测量系统定时自动校准七、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。飞灰取样器采用了特殊的结构设计，能够自动跟踪锅炉烟道流速的变化而保持等速取样状态，因而，取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，并采用了独特的耐磨设计和防堵灰设计，因而取样器的运行可靠性大大增强。能保证装置在环境恶劣的尾部烟道长期可靠的进行自动采样。飞灰等速取样器布置点既可以在水平烟道，也可以在竖直烟道，方便了现场测点的布置和安装。2．控制单元控制单元由触摸屏一体化主机、信号接口板和电源等部件组成。该单元性能可靠、操作方便，能同时实现对二套测量单元的控制，如图所示。主机控制单元3.测量单元测量单元由收灰组件、排灰组件、灼烧组件、执行机构、称重组件等部件组成。测量单元的工作过程及功能由系统控制软件实现自动控制，如下图所示。4 、气源由现场仪用气源管道通过金属硬管传输到每个测量装置附近，同装置配备的金属软管相连接，要求气源压力≥0.6Mpa，供气量约为0.03m3/分钟，此气源用于装置的排灰、反吹系统。5、电缆控制单元到单侧测量单元之间：一根9 芯信号电缆ZRVVP9*0.5一根6 芯信号电缆ZRVVP6*0.5一根3 芯电源电缆ZRVV3*2控制单元到用户集控室之间：一根6 芯信号电缆ZRVVP6*0.5一根3 芯电源电缆ZRVV3*26、装置标准配置飞灰取样单元：长1300mm 2 套重量： 约5 公斤测量单元：1040×730×530mm（高×宽×深） 2 台重量： 约100 公斤控制单元：710×500×320mm（高×宽×深） 1 台重量： 约 15 公斤八、售后服务1、在一年内免费维护2、提供终身维护服务3、确保备品备件供应4、软件升级换代服务5、现场安装技术指导6、设备接线调试开通7、操作维护技术培训8、设备运行例行巡检9、建全设备维护档案
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